植物细胞工程的基本技术（新教材备课精研）高二下学期生物人教版选修3.pptx

1902年，植物学家哈伯兰特（G.Haberlandt）预言从一个高度分化的植物体细胞可以得到人工培养的胚，甚至培育出一个完整植株他预言的理论基础是什么？【资料分析资料分析】哈伯兰特本人，以及后来的德国植物胚胎学家汉宁(Hanning)等人，都用植物的叶、茎、根、花的小块组织或细胞，进行过培养试验，但他们都没有获得成功你认为原因是什么呢？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，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，通过通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改变改变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一门综合科学技术的一门综合科学技术什么叫细胞工程？包括哪两大领域？分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程专题2 细胞工程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：细胞分子和细胞思考2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术叶子叶子花瓣花瓣花粉花粉细胞细胞植物体植物体植物细胞工程植物细胞工程的基本技术的基本技术植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞工程的理论基础是什么?细胞的全能性1.全能性定义：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体（或分化成其他各种细胞的潜能）。

2.具有全能性的原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质3.体现全能性的标志：细胞细胞 完整个体或其他各种细胞完整个体或其他各种细胞 实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物）蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株4.不体现全能性的实例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶5.不体现全能性的原因：基因在特定时间、空间条件下选择性表达一、细胞的全能性一、细胞的全能性2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术6.全能性大小的比较：受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术1、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二、植物组织培养技术二、植物组织培养技术教材P362、理论基础：植物细胞的全能性外植体生殖方式：无性生殖生殖方式：无性生殖分裂方式：有丝分裂分裂方式：有丝分裂外植体外植体脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织胚状体胚状体再分化再分化3.一般过程：在_条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为_，进而形成_的过程。

一定的激素和营养等未分化的细胞愈伤组织排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁组织团块愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程1）离体状态（2）无菌操作（3）种类齐全、比例适合的营养物质（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）相关概念相关概念脱分化：愈伤组织：再分化：适宜的培养条件：要把一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作呢?请同学们阅读P34实验完成P35讨论题实验步骤（1）制备外植体消毒：切割：（无菌操作）酒精30S无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min材料：幼嫩的菊花茎段2-3次无菌水洗超净工作台或接种箱消毒与无菌水冲洗切割与接种脱分化 避光形成愈伤组织有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织愈伤组织培养培养温度：18-220C(3）接种到诱导生芽培养基（4）接种到诱导生根培养基接种室试管苗若先生根后面就不易生芽移栽培养室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。

生有害的物质，导致培养物迅速死亡医用酒精对外植体消毒处理干热灭菌箱高压蒸汽灭菌锅2、在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难比较困难皮层形成层木质部韧皮部胡萝卜（伞形科）胡萝卜（伞形科）萝卜（十字花科）萝卜（十字花科）韧皮部韧皮部木质部木质部根、芽植物体脱分化再分化培养条件：培养条件：无菌无菌营养物质营养物质适宜环境条件（温度、适宜环境条件（温度、pHpH、光等）、光等）植物激素：植物激素：细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素如：胡萝卜的形成层、菊如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药花幼茎段、月季的花药遮光遮光一定的光照芽发育成叶，叶肉细胞中芽发育成叶，叶肉细胞中芽发育成叶，叶肉细胞中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照叶绿素的合成需要光照叶绿素的合成需要光照叶绿素的合成需要光照排列不规则，高度排列不规则，高度液泡化，呈不定形液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞状态的薄壁细胞愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织重新分化愈伤组织重新分化为芽、根等器官为芽、根等器官失去特有结构和功能失去特有结构和功能转变成未分化的细胞转变成未分化的细胞3、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。

水、无机盐离子有机小分子营养成分：氮源：碳源：琼脂：激素：pH值：5.06.0包括维生素和氨基酸 2%5%的蔗糖溶液，调节渗透压起支持作用生长素、细胞分裂素、赤霉素教材P36 生长素与细胞分裂素的协同调控作用在组织培养中非常重要，人们常把它们称为“激素杠杆”例如，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；而当细胞分裂素的效应高于生长素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成另外，植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织内源激素的含量拓展视野拓展视野生根培养基丛芽培养基植物生长调节剂在组织培养中的神奇作用植物生长调节剂在组织培养中的神奇作用教材P422.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术问题：植物组织培养为什么用蔗糖而不用葡萄糖？分析：蔗糖同样可以作为植物细胞的碳源和能源物质配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显_（低于/高于）葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显_（慢于/快于）吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定此外，微生物生长所需的最适合的碳源是_，因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染。

低于慢于葡萄糖巩固练习1下列有关细胞全能性的叙述，正确的是()A玉米种子萌发长成新植株，说明植物细胞具有全能性B克隆羊的诞生说明高度分化的动物体细胞具有全能性C用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有全能性D利用植物组织培养技术繁育花卉的原理是植物细胞具有全能性D巩固练习2植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式分别是()A脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减数分裂B导入其他植物细胞的基因；有丝分裂C将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内；减数分裂D脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有丝分裂D巩固练习3 下列关于植物组织培养及其应用的叙述，正确的是()A 离体的植物组织、器官必需经过灭菌才能接种到组织培养基中B 以植物芽尖为材料通过组织培养可以获得植物新品种C 生长素、细胞分裂素的协同调节作用在组织培养中非常重要D 以人工膜包裹植物愈伤组织和营养物质可制得人工种子C胚状体保持优良品种的优良特性消毒消毒是指用物理或化学方法消灭一定范围内的有害微生物，但对培养的生物材料影响较小灭菌是指用物理或化学方法，完全杀死培养基或器物内外的一切微生物，使灭菌对象上的蛋白质完全变性4（2009上海）（3）在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。

逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：1）当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，_；2）_；3）_未分化细胞群经分裂形成愈伤组织当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根（4）若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_；则植物激素X的名称是_5）生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是_组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离 细胞分裂素 促进细胞的生长（伸长）、分裂和分化请同学们讨论如何实现？传统有性杂交生殖隔离2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术1、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三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术教材P372.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术2、过程植物细胞融合+植物组织培养去壁去壁去壁去壁融融合合 再生再生新壁新壁脱分化脱分化再分化再分化移栽移栽植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再 生 壁杂种细胞细胞分裂细胞分化愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（PEG）3、原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性2、过程:植物细胞融合+植物组织培养2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术细胞壁细胞膜液泡膜细胞质细胞液（细胞内主要的液体环境）原生质层原生质体=原生质层+细胞液2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术融合后的细胞有哪些类型？都是我们所需要的吗？混合培养化学法、物理法成功标志是：杂种细胞产生了新的细胞壁整个过程在等渗等渗溶液中进行2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术4、优势和局限性优势:局限性：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。

克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种现实图（嫁接）理想图（体细胞杂交）1.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？基因的表达不是孤立的，它们之间是互相调控、互相影响的杂种植株的细胞中含有两个物种的遗传物质由于相互干扰，使双方的基因都不能有序正常的表达2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术白菜甘蓝白菜甘蓝2M2N2（M+N）异源四倍体2.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：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，请设计出具体实验方案2.1.1 2.1.1 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术(1)高度分化的细胞，只有发育成一个完整的生物个体，才能体现出细胞的全能性)解析：高度分化的细胞，只要是能发育成完整生物个体，或者分化形成其他各种细胞，都认为是表现出了全能性2)植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性)(3)植物激素中的生长素和赤霉素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素)解析：植物激素中的生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂。