Chapter2cellengineering細胞工程什么是細胞工程細胞工程是指應用細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學等多學科的原理和方法,通過細胞器、細胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。植物細胞工程動物細胞工程1902年，哈伯蘭特（G.

Haberlandt，1854-1945）提出了細胞全能性的理論，但相關(guān)實驗嘗試沒有成功。1958年，斯圖爾特（F.

G.

Steward，1904-1993）等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。1960年，科金（E.

C.

Cocking，1931-）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。1964年，古哈（S.

Guha，1938-2007）等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉發(fā)育而成的胚。植物細胞工程1971年，卡爾森（P.S.

Carlson，1944-2017）誘導煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得種間雜種。1974年，土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。1植物細胞工程的基本技術(shù)2植物細胞工程的應用目錄植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細胞雜交技術(shù)植物繁殖的新途徑作物新品種的培育細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝情瀼露，萬態(tài)千妍，薰風自來，四坐芬郁，豈非真蘭室乎！豈非有國香乎！”

——《金漳蘭譜》其種子發(fā)育不全，自然條件下萌發(fā)率極低，傳統(tǒng)分株繁殖的方法繁殖周期長，繁殖率低育苗困難?。?！植物組織培養(yǎng)技術(shù)

將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術(shù)。原理：

植物細胞的全能性植物細胞具有全能性細胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能，即細胞具有全能性。①定義②原因高度分化的細胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個體所需要的全套基因。葉子花瓣花粉細胞植物體③細胞全能性大小的分析體細胞全能性與細胞分化程度體細胞全能性與細胞分裂能力不同類型細胞的全能性不同生物細胞的全能性分化程度低的＞分化程度高的分裂能力強的＞分裂能力弱的受精卵＞生殖細胞＞體細胞受精卵＞干細胞＞體細胞植物細胞＞動物細胞④植物體上的細胞不表現(xiàn)全能性的原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性表達——如何才能讓細胞表現(xiàn)出全能性？植物細胞具有全能性1958年Steward利用胡蘿卜韌皮部誘導分化產(chǎn)生了胚狀體，這是人類第一次獲得了人工胚狀體，并獲得個體植株。植物細胞表現(xiàn)出全能性的條件：離體一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素適宜的溫度、pH、控制光照等外界條件（必修一

P118-121）無菌環(huán)境植物組織培養(yǎng)技術(shù)03010402脫分化再分化脫分化：已分化細胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。愈傷組織：不定形的薄壁組織團塊再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活過程：外植體：離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體愈傷組織胚狀體或從芽完整植株優(yōu)良品種的體細胞分生區(qū)附近花藥雜種細胞轉(zhuǎn)基因細胞具分裂分化能力（全能性）無定形狀態(tài)高度液泡化,排列疏松、無規(guī)則無葉綠體,不進行光合作用脫分化再分化條件：①適宜溫度、避光、pH

②無機物、有機物③植物激素條件：①適宜溫度、需光、

pH

②無機物、有機物③植物激素無性繁殖取材少，材料經(jīng)濟不受自然條件影響生長周期短繁殖率高自動化，管理方便無菌條件植物激素調(diào)控過程：植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

P116名稱？物理性質(zhì)？碳源？蔗糖的作用：作為碳源，提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓植物組織培養(yǎng)技術(shù)生長素/細胞分裂素結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進愈傷組織形成促進根的分化促進芽的分化巧記：高根低芽中愈傷（維持較低的滲透壓）減少微生物的污染菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐①外植體消毒②外植體切段③接種外植體④誘導愈傷組織⑤誘導芽和根⑥移栽菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐方法步驟：探究·實踐方法步驟：①外植體消毒用酒精擦拭雙手和超凈工作臺面流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)酒精消毒30s無菌水清洗2~3次次氯酸鈣溶液處理30min無菌水清洗2~3次菊花的組織培養(yǎng)②外植體切段消毒過的外植體置于無菌培養(yǎng)皿用無菌濾紙吸去表面水分用解剖刀將外植體切成0.5~1cm長的小段菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐方法步驟：③接種外植體在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3~1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標記。接種時注意外植體的方向，不要倒插。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行。每次使用后的器械都要滅菌。菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐方法步驟：④誘導愈傷組織誘導愈傷組織一般不需要光照。將接種了外植體的錐形瓶置于18~22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐方法步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐方法步驟：誘導芽和根期間需要給予適當時間和強度的光照培養(yǎng)15~20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到生芽培養(yǎng)基上長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導生根的培養(yǎng)基上⑤誘導芽和根進一步誘導形成試管苗菊花的組織培養(yǎng)探究·實踐①接種3~4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。

被污染的培養(yǎng)基②為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？原因是避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物生長。③雜菌和植物細胞之間有哪些關(guān)系？競爭或寄生。結(jié)果分析與評價拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細胞胚或胚狀體。胚狀體途徑器官發(fā)生途徑外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發(fā)育試管苗（移栽到大田）不能；存在生殖隔離番茄—馬鈴薯利用傳統(tǒng)有性生殖雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？植物體細胞雜交技術(shù)如果想通過組織培養(yǎng)技術(shù)得到這樣的“奇葩植株”的話，需要解決的首要問題是什么？Obstacle201細胞壁的阻礙02融合率低植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術(shù)概念：植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。原理：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性A細胞B細胞纖維素酶果膠酶去壁酶解法正在融合的原生質(zhì)體雜種細胞AB誘融物理法：化學法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法等脫分化再分化移栽植物細胞融合植物組織培養(yǎng)雜種植株愈傷組織A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體移栽后的植株去壁植物細胞融合完成的標志植物體細胞雜交完成的標志（植物細胞的全能性）（細胞膜的流動性）再生細胞壁植物體細胞雜交技術(shù)細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡細胞核

指的是脫去細胞壁的細胞。包括：細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核原生質(zhì)體成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細胞質(zhì)。原生質(zhì)層區(qū)分原生質(zhì)體和原生質(zhì)層制備原生質(zhì)體和誘導原生質(zhì)體融合時，不能再低滲溶液中進行。植物體細胞雜交技術(shù)植物體細胞雜交技術(shù)理性思考：1.只考慮兩兩融合的情況下，將大量的馬鈴薯和番茄細胞放到一起進行融合處理，將會得到幾種雜種細胞？

2.植物體細胞雜交技術(shù)獲得的變異植株的變異類型？植物細胞融合植物組織培養(yǎng)意義：打破生殖隔離，實現(xiàn)遠源雜交育種1、體細胞融合后培養(yǎng)基中共有5種類型細胞：2、雜種細胞中染色體數(shù)、染色體組數(shù)、基因型都采用直接相加A為2N=20

B為2N=30504

雜種細胞染色體數(shù)為？

雜種細胞染色體組數(shù)為？

從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？染色體數(shù)目變異A，B，AA，BB，AB植物體細胞雜交技術(shù)4、不遵循孟德爾遺傳定律3、該過程屬于無性繁殖

為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下