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1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物--克隆羊多利诞生于英国。这样的生物技术属于何种生物工程？细胞工程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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，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。什么叫细胞工程？包括哪两大领域？细胞工程应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞整体水平或细胞器水平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概念分类植物细胞工程动物细胞工程理论基础细胞的全能性前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,后者是分子水平上的生物技术克隆多莉羊技术是水平上的技术，培育抗虫棉是水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞分子思考:2.1植物细胞工程§2.1.1植物细胞工程的基本技术学习目标：1．描述植物组织培养的原理和过程。2．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。3．尝试进行植物组织培养。1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。植物组织培养技术一、细胞的全能性探究：1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？（植物组织培养的原理）植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？（细胞的全能性的概念）具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性的表达出各种蛋白质，从而构成植物体的不同组织和器官。生物的每一个细胞都有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？（植物体中细胞全能性不表达的原因）3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？（根本原因）A、受精卵生殖细胞体细胞;B、植物细胞动物细胞;C、分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞5、细胞全能性大小:怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作?科学家利用菊花花瓣培养的菊花二、植物组织培养技术请根据书上实验过程，讨论以下问题：1.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，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？3、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。4、应该掌握的几个概念：愈伤组织、脱分化、再分化；脱分化的实质和结果是什么;决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？5、植物细胞表现出全能性的条件有哪些？为什么？6、诱导愈伤组织的过程中对光有什么要求？为什么?7、植物组织培养不同阶段分别是什么代谢类型？1、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。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？因为这部分容易诱导形成愈伤组织；胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。3、植物组织培养技术的流程图。植物材料（消毒）脱分化无菌接种、诱导愈伤组织再分化诱导试管苗移栽到大田,培养成正常植株脱分化再分化胚状体或丛芽4、应该掌握的几个概念：（1）愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过脱分化和细胞分裂，形成一种由高度液泡化的薄壁细胞组成的组织。薄壁细胞无定形状态、排列疏松无规则，无叶绿体,不进行光合作用（2）植物细胞的脱分化：就是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程，又称去分化。离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整的植物体？不能。因为不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织（3）植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。（5）决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素的种类和比例（4）脱分化的实质和结果是什么？脱分化的实质是提高细胞的全能性过程，结果是形成愈伤组织。5、植物细胞表现出全能性的条件：离体（前提）一定的营养物质（蔗糖、矿质元素、维生素等）、激素（细胞分裂素、生长素、赤霉素）。适宜的温度、pH、无菌、光照的控制等外界条件6、诱导愈伤组织的过程中对光有什么要求？为什么？一般避光培养；在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。（但再分化时需要光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素，进行光合作用）7、植物组织培养不同阶段分别是什么代谢类型？愈伤组织之前是异养需氧型（蔗糖供能），愈伤组织之后是自养需氧型。无定形状态薄壁细胞高度液泡化排列疏松、无规则无叶绿体,不进行光合作用外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化植物组织培养的过程（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？条件？优点？特点？繁殖速度快不受季节限制工厂化生产幼苗无毒...①适宜温度、光照、pH和无菌环境。②无机物、有机物和植物激素分化程度低去分化较易植物激素：细胞分裂素、生长素、赤霉素小结：理论基础：细胞的全能性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，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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。实验胡萝卜的组织培养获得大量的愈伤组织愈伤组织接种到分化培养基上植物材料消毒接种到诱导培养基诱导出愈伤组织愈伤组织转接到继代培养基上可以不继代培养直接诱导分化完整植株幼苗接种到生根培养基上分化出幼苗移栽到大田若诱导出幼苗的同时也同时实现生根,可以省略生根培养因为不同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。于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。三、植物体细胞杂交技术这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？•1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？•2．有没有一种温和的去壁方法呢？•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？•4．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？•5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化1、过程植物细胞的融合植物组织培养植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合完成的标志植物细胞B三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术2、概念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物体的技术。3、成果和未解决的问题成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。另外又相继培育出种间或属间杂种，在生产上有较高的应用价值。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。比较植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系无性繁殖细胞全能性①脱分化②再分化保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源杂交的障碍①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养膜流动性细胞全能性染色体变异、基因重组1.植物体细胞杂交包括哪些步骤？1.除去细胞壁2.诱导融合3.细胞壁的形成4.植物组织培养2.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、地下结马铃薯？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，马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。