植物细胞工程植物细胞工程一、细胞的全能性：一、细胞的全能性：1 1、概念：、概念： 生物体的生物体的细胞细胞具有使后代细胞具有使后代细胞 发育成完整个体发育成完整个体的潜能。的潜能。2 2、原因：、原因：细胞中具有细胞中具有本物种个体发育必需的本物种个体发育必需的全部基因全部基因。3 3、全能性大小：、全能性大小：受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 （动物细胞核具全能性）（动物细胞核具全能性）分化程度低的细胞分化程度高的细胞分化程度低的细胞分化程度高的细胞分裂能力强的细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的细胞分裂能力弱的细胞4 4、细胞未表现全能性（分化）原因、细胞未表现全能性（分化）原因 基因的选择性表达基因的选择性表达5 5、表现全能性的条件：、表现全能性的条件： 离体状态离体状态 无菌条件无菌条件 营养物质、激素营养物质、激素 其他适宜外界条件其他适宜外界条件例一：非洲爪蟾实验例一：非洲爪蟾实验突变型蝌蚪肠上皮细胞突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细野生型未受精卵细胞胞 紫外线破坏细胞核紫外线破坏细胞核 取出细胞核取出细胞核 无核的未受精卵无核的未受精卵 “重组细胞重组细胞” 囊胚囊胚 蝌蚪蝌蚪 成成蛙蛙 移入移入发育发育动物细胞核具有全能性动物细胞核具有全能性蜜蜂（蜜蜂（2N=32） 减数分裂减数分裂卵细胞卵细胞(N=16) 发育发育雄蜂雄蜂(N=16)卵细胞具有全能性卵细胞具有全能性例二：例二：二、植物组织培养：二、植物组织培养： 概念概念：在无菌和人工控制条件下，将：在无菌和人工控制条件下，将离体的离体的植物器植物器官官、组织组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。完整的植株。二、植物组织培养：二、植物组织培养：2 2、固体固体培养基培养基：（：（PHPH值值5.05.06.06.0）水水无机营养无机营养：必需大量元素及微量元素必需大量元素及微量元素有机营养：有机营养：琼脂：凝固支持琼脂：凝固支持 碳源：碳源：2%2%5%5%的的蔗糖蔗糖 含含N N物：维生素和氨基酸物：维生素和氨基酸植物激素植物激素：生长素、细胞分裂素生长素、细胞分裂素天然附加物天然附加物二、植物组织培养：二、植物组织培养：植物细胞的全能性植物细胞的全能性1 1、原理、原理：外植体外植体（离体植物（离体植物器官、组器官、组织、细胞）织、细胞）愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化3 3、过程、过程已已分化细胞分化细胞失去其特有结失去其特有结构和功能构和功能,恢复分裂恢复分裂功能功能排列疏松排列疏松、无规则、无规则高度液泡化高度液泡化的的、无定形状态、无定形状态具有分生能力的薄壁细胞具有分生能力的薄壁细胞无光无光无光无光外植体外植体胚状体胚状体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化3 3、过程、过程愈伤组织重新分化发育愈伤组织重新分化发育外植体外植体胚状体胚状体根芽根芽愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化3 3、过程、过程植物体植物体优势？优势？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制工厂化生产工厂化生产幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状（需光）（需光）（需光）（需光）细胞分裂素细胞分裂素和和生长素生长素用量比例影响发育方向用量比例影响发育方向细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素1 利于芽的分化利于芽的分化1 利于根的分化利于根的分化=1 促进愈伤组织生长促进愈伤组织生长切取接种愈伤组织的形成试管苗的形成试 管 苗 大 规 模 培 养培养室培养室移栽经过炼经过炼苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一样进一样进行大规行大规模栽培模栽培4、应用：、应用： （1）快速繁殖）快速繁殖（2）无病毒植物的培育）无病毒植物的培育（3）提取原料）提取原料（4）转基因植物的培育）转基因植物的培育（5）人工种子）人工种子 现现已已有有胡胡萝萝卜卜、芹芹菜菜、柑柑橘橘、咖咖啡啡、棉棉花花、玉玉米米、水水稻稻、橡橡胶胶等等几几十十种种植植物物的的人人工工种种子子试试种种成成功功，但由于成本较高，中国尚未应用于生产。但由于成本较高，中国尚未应用于生产。 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子人工种子组成人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽、腋芽（或不定芽、顶芽、腋芽）+人工种皮( (透气透水易降解透气透水易降解 海藻酸钠海藻酸钠) )+胚乳（营养物质、固氮菌（营养物质、固氮菌 抗生素等）抗生素等） 人工种子：人工种子：解决有些植物结子困难、发解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题芽率低、繁殖困难等问题反馈练习1.下列属于下列属于组织培养的是：培养的是：A.花粉培养成花粉培养成单倍体植株倍体植株B.芽芽发育成枝条育成枝条C.根尖分生区根尖分生区发育成成熟区育成成熟区D.未受精的卵未受精的卵发育成雄蜂育成雄蜂A2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的: A.消毒灭菌消毒灭菌 B.适宜的温度适宜的温度 C.充足的光照充足的光照 D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.要将胡要将胡萝卜卜韧皮部皮部细胞培养成完整胞培养成完整 植株，不需要（植株，不需要（）A.具有完整具有完整细胞核的胞核的细胞胞B.离体状离体状态C.导入外源基因入外源基因D.一定的一定的营养物养物质和激素和激素 C4、若用、若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：（1） 表示表示 ， 能被培养成为能被培养成为的根本原因的根本原因（2） 表示表示脱分化脱分化再分化再分化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性愈伤组织愈伤组织二、植二、植物细胞培物细胞培养：养：悬浮培养悬浮培养继代培养继代培养愈伤组织或愈伤组织或易分散组织易分散组织1 1、概念：、概念：悬浮细胞悬浮细胞（分散游离）（分散游离）细胞群体细胞群体2 2、液体液体培养基培养基3 3、原理：、原理： 细胞增殖细胞增殖4 4、目的：、目的：获得细胞次生代谢产物获得细胞次生代谢产物色素、固醇、维生素、色素、固醇、维生素、激素、生物碱、多糖、激素、生物碱、多糖、杀虫剂等杀虫剂等5 5、过程：、过程：筛选细胞筛选细胞获得次生代谢产获得次生代谢产物含量高、生长物含量高、生长迅速的单细胞无迅速的单细胞无性繁殖系性繁殖系扩大培养扩大培养发酵生产发酵生产次生代谢产物次生代谢产物分离提纯分离提纯6 6、应用：、应用：药用原料、食品添加剂、保健食品药用原料、食品添加剂、保健食品7 7、优点：、优点：可大量生产有生理活性的次生代谢产物可大量生产有生理活性的次生代谢产物快速、高效、不受季节和外部环境等条件的限制快速、高效、不受季节和外部环境等条件的限制植物组织培养的应用：植物组织培养的应用： 试管苗的快速繁殖试管苗的快速繁殖提取原料提取原料 紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织提取原料（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂）提取原料（药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂）二二 植物体细胞杂交植物体细胞杂交概念概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。物体的技术。1，要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何温和 的消除这一障碍？细胞壁细胞壁 纤维素酶纤维素酶、果胶酶（酶解法）果胶酶（酶解法） 原生质体原生质体 2 2，两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么，两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？原理？什么方法？细胞膜细胞膜 细胞膜的流动性细胞膜的流动性 物理法：离心，振动，电刺激物理法：离心，振动，电刺激 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEG）3 3，植物细胞融合成功的标志是什么？，植物细胞融合成功的标志是什么？杂种细胞产生了新的细胞壁杂种细胞产生了新的细胞壁4 4，形成了杂种细胞后，如何形成杂种植株？，形成了杂种细胞后，如何形成杂种植株？植物组织培养技术植物组织培养技术 脱分化脱分化 再分化再分化植物细胞植物细胞A 原生质体原生质体A原生质体原生质体B植物细胞植物细胞B融合的融合的原生质原生质体体AB杂种杂种细胞细胞AB愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株再再分分化化脱脱分分化化再再生生出出细细胞胞壁壁人人工工诱诱导导去壁去壁去壁去壁方法方法？促进融合促进融合的方法？的方法？植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物组织培养植物组织培养优点优点：生长周期短，耐热性强，易于储藏。：生长周期短，耐热性强，易于储藏。三，植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径微型繁殖作物脱毒人工种子作物新品种的培育单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产微型繁殖概念：利用植物组织培养技术，快速培养植物优良品种（也叫快速繁殖技术）原理：植物细胞的全能性优点：取材少，培养周期短； 繁殖速度快，可大批量生产； 无性生殖，保持优良性状。