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专题2

细胞工程

2.1 植物细胞工程

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细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物 学和分子生物学的原理和方法， 学和分子生物学的原理和方法， 通过细胞水平或细胞器水平上的 操作， 操作，按照人们的意愿来改变细 胞内的遗传物质或获得细胞产品 的一门综合科学技术。 的一门综合科学技术。

细胞工程

植物细胞工程 动物细胞工程

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植物细胞工程的基本技术和理论基础植物组织培养 植物细胞工程常用的技术是 植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性概念： 概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有 使后代细胞形成完整个体的潜能。 使后代细胞形成完整个体的潜能。 原因： 原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种 所特有的全套遗传物质及发育为完整 个体所必需的全部基因。 个体所必需的全部基因。

植物体细胞杂交

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细胞的全能性受精卵的全能性最高； 受精卵的全能性最高； 其次是生殖细胞(尤其是卵细胞); 其次是生殖细胞(尤其是卵细胞); 体细胞的全能性比生殖细胞低得多。 体细胞的全能性比生殖细胞低得多。在生物的个体发育中， 在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间 下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的 下选择性地表达而形成不同器官，因此， 全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处 于离体状态时，在一定的营养物质、 于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件 的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。 的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

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植物组织培养的过程离体的植物器官、组织或细胞 离体的植物器官、脱分化(又叫去分化) 脱分化(又叫去分化)排列疏松而无规则， 愈伤组织(排列疏松而无规则，高度液泡 化的呈无定形状态的薄壁细胞) 化的呈无定形状态的薄壁细胞)

再分化

根或芽等器官 植物体

植物组织培养的条件： 植物组织培养的条件： 适宜的养料和激素，适 适宜的养料和激素， 宜的温度和无菌条件

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请根据上面的实验过程， 请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术 的流程简图。 的流程简图。

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相关问题1、在植物组培过程中，为什么 在植物组培过程中， 要进行一系列的消毒， 要进行一系列的消毒，灭 菌，并且要求无菌操作？ 并且要求无菌操作？ 2、为什么切取胡萝卜根的形成 层，其他部分也能培养成 小植株吗？ 小植株吗？ 3、为什么诱

导愈伤组织的过程 中应避光培养？ 中应避光培养？

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植物组织培养的概念植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下， 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下， 将离体的植物器官、组织、细胞， 将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配 制的培养基上，给予适宜的培养条件， 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，最终形成完整的植株。 生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

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请同学们讨论如何实现？ 请同学们讨论如何实现？

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植物体细胞杂交的概念将不同种植物的体细胞， 将不同种植物的体细胞，在一定 条件下融合成杂种细胞， 条件下融合成杂种细胞，并把杂种细 胞培育成新的植物体的技术。( 。(不同 胞培育成新的植物体的技术。(不同 种生物之间存在着生殖隔离， 种生物之间存在着生殖隔离，所以用 传统的有性杂交方法是不可能做到这 一点的) 一点的)

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相关问题(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？ 在一起，遇到的第一个障碍是什么？ 有没有一种温和的去细胞壁的方法？ (2)有没有一种温和的去细胞壁的方法？ 为什么两个原生质体能发生融合， (3)为什么两个原生质体能发生融合，这与 细胞膜的什么特性有关？ 细胞膜的什么特性有关？ (4)如果两个来源不同的原生质体发生融合 形成了杂种细胞， 形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做 何种处理？ 何种处理？ 如何将杂种细胞培育成杂种植株？ (5)如何将杂种细胞培育成杂种植株？

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植物体细胞杂交过程植物细胞A 植物细胞A去掉细胞壁

植物细胞B 植物细胞B去掉细胞壁

原生质体A 原生质体A

原生质体B 原生质体B原生质体融合

杂合的原生质体再生出细胞壁

杂种细胞细胞分裂

愈伤组织分化发育

杂种植株

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植物体细胞杂交过程

原生质体制备(酶解法去细胞壁) 原生质体制备(酶解法去细胞壁)

原生质体融合(人工诱导) 原生质体融合(人工诱导)

纤维素酶、果胶酶等 纤维素酶、

杂种细胞的筛选和培养(形成愈伤组织) 杂种细胞的筛选和培养(形成愈伤组织)

杂种植株的再生与鉴定

物理法：离心、振动、 物理法：离心、振动、电刺激等 化学法： 化学法：聚乙二醇等试剂

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问题为什么“番茄 马铃薯 马铃薯” 为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如 科学家所想像的那样，地上长番茄、 科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马 铃薯？ 铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的， 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它 们之间是

相互调控、相互影响的， 们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种 番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种 的遗传物质， 的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互 干扰， 干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物 质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、 质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、 地下结马铃薯就是很自然的了。 地下结马铃薯就是很自然的了。

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问题自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼 自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼 ── 虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细 胞中存活，请探讨： 胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间 可以实现杂交吗？如果理论上可行， 可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出 具体实验方案。 具体实验方案。

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异想天开