1、細(xì)胞學(xué)說 細(xì)胞生命工程 生物是怎樣產(chǎn)生的？ 生物體是怎樣成長的？ 生命體是如何維持的？ 是什么決定生物體的形狀？圖片 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細(xì)胞克隆世界上第一只體細(xì)胞克隆動物動物-克隆羊克隆羊多利多利誕生于英國誕生于英國. .這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？細(xì)胞工程細(xì)胞工程 細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平細(xì)胞水平或或細(xì)細(xì)胞器水平胞器水平上的操作，按照人們的意愿來上的操作，按照人們的意愿來改改變變細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)或或獲得細(xì)

2、胞產(chǎn)品獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一的一門綜合科學(xué)技術(shù)。門綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？大領(lǐng)域？細(xì)細(xì)胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來改按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念概念分類分類植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)細(xì)胞的細(xì)胞的全能性全能性2.1植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培

3、養(yǎng)課標(biāo)要求：課標(biāo)要求：能力要求能力要求1 1、理解和掌握植物組織培養(yǎng)的操作過程、理解和掌握植物組織培養(yǎng)的操作過程內(nèi)容要求內(nèi)容要求1 1、理解植物細(xì)胞的全能性、理解植物細(xì)胞的全能性2 2、了解植物細(xì)胞脫分化和再分化的結(jié)果、了解植物細(xì)胞脫分化和再分化的結(jié)果3 3、掌握植物組織培養(yǎng)的特點、掌握植物組織培養(yǎng)的特點利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花探究：探究：1、為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離、為什么運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？植物細(xì)胞具有全能性。植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？、什么是

4、細(xì)胞的全能性？1、定義：、定義： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個體的潛能的特性。個體的潛能的特性。 2、原理：原理： 生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個體的每一個活細(xì)胞活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。都應(yīng)該具有全能性。 3、差異：、差異： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖

5、細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低低。 受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞4、大小：、大小：一、細(xì)胞的全能性一、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞動物細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞 探究：探究：3、克隆羊、克隆羊“多利多利”的誕生說明了什么？的誕生說明了什么？4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？化成不同的組織器官？5、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能？、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能？表現(xiàn)全能性的條件有哪些？表現(xiàn)全能性的條件有哪些？離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。細(xì)胞核中含有

6、保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因細(xì)胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因為細(xì)胞分化而丟失基因，高度分化的細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有為細(xì)胞分化而丟失基因，高度分化的細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。全能性。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。的結(jié)果。生物體的每一個細(xì)胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，生物體的每一個細(xì)胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。都有發(fā)育成完整個體的全套基因。1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（ ） 受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完

7、 整個體，因此全能性最高整個體，因此全能性最高 生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá) 卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能 性很高性很高 植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出 全能性全能性C趁熱打鐵：趁熱打鐵：2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（下列植物細(xì)胞全能性最高的是（ ）A.形成層細(xì)胞形成層細(xì)胞 B.韌皮部細(xì)胞韌皮部細(xì)胞 C.木質(zhì)部細(xì)胞木質(zhì)部細(xì)胞 D.葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞3下列細(xì)胞全能性最高的是（下列細(xì)胞全能性最高的是（ ）A植物的卵細(xì)胞植物的卵細(xì)胞B植物的精子細(xì)胞植物的精子細(xì)胞C被子植物的受

8、精卵被子植物的受精卵D被子植物的的葉肉細(xì)胞被子植物的的葉肉細(xì)胞AC 要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株, 應(yīng)該如何操作呢?請同學(xué)們閱讀請同學(xué)們閱讀P34實實驗完成驗完成P35討論題。討論題。(1)(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？菌和實驗人員的無菌操作？ 植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污

9、染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。死亡。 造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實驗人

10、員操作一定和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。要規(guī)范，避免帶入雜菌。(2)(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進(jìn)行驗證嗎？證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困

11、難。生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。(3)(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。試管苗大規(guī)模培養(yǎng)外植體外植體愈傷組織愈傷組織新植株新植株切取切取形成層形成層無菌無菌接種接種誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織的形成的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽脫分化脫分化再分化再分化 植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予胞，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(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織

12、、適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。叢芽，最終形成完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)二、植物組織培養(yǎng)1、概念、概念離體的植物器官、組織或細(xì)胞離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體外植體外植體脫分化脫分化植物激素：植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素細(xì)胞分裂素、生長素再分化再分化2、過程、過程植物組織培養(yǎng)條件植物組織培養(yǎng)條件： 含有全部營養(yǎng)成分的含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的氣、無菌環(huán)境、適合的PHPH、適時光照等。適時光照等。強(qiáng)調(diào)幾個概念強(qiáng)調(diào)幾個概念：愈傷組織：愈傷組織：離體的植物器官、離體的植物器官

13、、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。松無規(guī)則的組織。植物細(xì)胞的植物細(xì)胞的脫分化脫分化：由高度分化的植物器由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。稱去分化。脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。實質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細(xì)胞的植物細(xì)胞的再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在

14、：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。 1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？光培養(yǎng)？在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高能力提高2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？素是什么？植物激素知識拓展知識拓展 當(dāng)當(dāng)細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素和和生長素生長素共同使用時，共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為培養(yǎng)過程中芽和根

15、的形成，稱為“激激素杠桿素杠桿”。 具體內(nèi)容詳見具體內(nèi)容詳見P42拓展視野拓展視野反饋練習(xí)反饋練習(xí)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（下列屬于組織培養(yǎng)的是：（ ）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株A2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（哪一項條件是不需要的（ ）A.消毒滅菌消毒滅菌B.適宜的溫度適宜的溫度C.充足的光照充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素適宜的養(yǎng)料和激素C3

16、.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（整植株，不需要（ ）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因?qū)胪庠椿駾.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C因為不同種生物之間存因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。不可能做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄這幅番茄馬鈴

17、薯圖利馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？實現(xiàn)嗎？為什么？ 19721972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)胞雜種。19781978年梅爾徹斯年梅爾徹斯( (MelchersMelchers) )等首次獲得等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種“PotamatoPotamato”。 目前，已得到栽培煙草與野生煙草、目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草

18、等細(xì)胞雜種秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。種上有用的新材料。 1 1你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 2 2有沒有一種溫和的去壁方法呢？有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 3 3為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？ 4 4如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？融合，下一步該做何處理？ 5 5如何

19、將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請思考：請思考：雜雜種種植植株株融合的融合的原生質(zhì)原生質(zhì)體體ABAB再再生生出出細(xì)細(xì)胞胞壁壁脫脫分分化化愈愈傷傷組組織織再再分分化化1 1、過程、過程植物細(xì)胞的融合植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞植物細(xì)胞A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B原生質(zhì)體原生質(zhì)體A雜種雜種細(xì)胞細(xì)胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工誘誘導(dǎo)導(dǎo)方法？方法？促進(jìn)融合促進(jìn)融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的標(biāo)志標(biāo)志植物細(xì)胞植物細(xì)胞B二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)去壁去壁去壁去壁纖維素酶纖維素酶果膠酶果膠酶原原生生質(zhì)質(zhì)體體植物細(xì)胞植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融

20、合離心、離心、振動、振動、電刺激、電刺激、聚乙二聚乙二醇醇再生細(xì)胞壁再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞去去分分化化愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株激素激素篩選篩選等量等量激素激素再分再分化化植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交2、概念 將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢和未解決的問題 優(yōu)勢優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） ：打破了不同種生：打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。雜交的親本組合范圍。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們 的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)