【生物】植物细胞工程的基本技术课件 2023-2024学年高二下人教版选择性必修三

1、1.概念：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器细胞器水平、水平、细胞细胞水平或水平或组织组织水平水平上的操作，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其获得细胞、组织、器官、个体或其产品产品的一门综合性的生物工程。2.分类细胞工程动物细胞工程植物细胞工程第第1 1节节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术植物通常是通过播种或扦插实现繁殖的。植物组织培养技术外植体植物组织培养技术1.概念：是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。为什么离体的组织和细胞可以发育成完整个体呢？植物细胞全能性(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。但是，在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都能表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。一般来说，每一个细胞都含有控制该生物发育的全部基因。(2)原因：受精卵发育成个体蜜蜂卵细胞发育成雄峰通过花药离体培养，获得单倍体幼苗；胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株表现

2、全能性的标志表现全能性的标志3.3.植物组织培养的流程植物组织培养的流程脱分化脱分化再分化再分化愈伤组织：由外植体脱分化形成的一团排列疏松且无规则、高度液泡化的具有分生能力的薄壁细胞。再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活脱分化：已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。注：此过程只有细胞增殖无细胞分化注：此过程有细胞增殖又有细胞分化1.材料：材料：同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等会影响实验结果。菊花的组织培养一般同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等会影响实验结果。菊花的组织培养一般选择未开花植株茎上部选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝新萌生的侧枝。2.探究实践菊花的组织培养菊花的组织培养培养基名称：；物理性质：；碳源：。有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、以及蔗糖等MS培养基中为什么用蔗糖而不用葡萄糖？同样可以作为植物细胞的碳源和能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。配制

3、相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此，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吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。此外，微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。细胞分裂素生长素 芽分化愈伤组织愈伤组织根分化巧记：高根低芽中愈伤生长素用量生长素用量 /细胞分裂素用量细胞分裂素用量结果结果比值比值1 1比值比值1 1比值比值1 1促进根的分化促进芽的分化促进愈伤组织的形成植物激素外界条件：PH、温度、光照等环境条件二、实验步骤：1.1.用用 擦拭擦拭双手和超净工作台双手和超净工作台台面。台面。将流水充分冲洗后的将流水充分冲洗后的外植体外植体用用 消消毒毒30s30s，然后立即用，然后立即用 清洗清洗2 23 3次次；再用再用 溶液处理溶液处理30 min30 min后，立后，立即用即用 清洗清洗2 23 3次次。酒精酒精酒精酒精无菌水

4、无菌水次氯酸钠次氯酸钠无菌水无菌水外植体消毒(1)注意酒精和次氯酸钠消毒的时间和浓度。对外植体的消毒既要达到消毒的效果，又不能杀死外植体。(2)用无菌水清洗是为了防治消毒液残留，消毒过度杀伤外植体。无菌技术是组织培养成功的关键因素2.2.将消过毒的将消过毒的外植体外植体置于置于无菌无菌的的 中，用中，用 吸去表面的水吸去表面的水分。用分。用 将外植体切成将外植体切成0.50.51cm1cm长的小段。长的小段。培养皿培养皿无菌滤纸无菌滤纸解剖刀解剖刀3.3.在在 旁，将旁，将外植体外植体的的 插入诱导愈伤组织的培养基中。插入诱导愈伤组织的培养基中。用用封口膜或瓶盖封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养基封盖瓶口，并在培养基上做好上做好标记标记。酒精灯火焰酒精灯火焰1/31/31/21/2 不能倒置 外植体切段接种外植体4.4.将接种了将接种了外植体外植体的锥形瓶或植的锥形瓶或植物组织培养瓶置于物组织培养瓶置于 的的 中培养。在培养过程中，定期观中培养。在培养过程中，定期观察和记录察和记录 的生长情况。的生长情况。脱分化5.5.培养培养151520d20d后，将生长良好的后，将生长良好的愈伤组织愈

5、伤组织转接到诱导转接到诱导 的培养基上。长出芽后，的培养基上。长出芽后，再将其转移到诱导再将其转移到诱导 的培养基上，进一的培养基上，进一步诱导形成步诱导形成试管苗试管苗。再分化18182222培养箱培养箱愈伤组织愈伤组织 避光培养 有光时，往往容易形成维管有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。组织，而不易形成愈伤组织。生芽生芽生根生根1.照光培养2.先生芽后生根，培养基不同叶绿素的生成需要光叶绿素的生成需要光若先生根后面就不易生芽若先生根后面就不易生芽6.6.移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩蛭石或珍珠岩等环境中，待其长大后再移栽入土。等环境中，待其长大后再移栽入土。每天观察并记录幼苗生长情况，适时每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花浇水、施肥，直至开花。移栽试管苗一般在高湿、弱光、恒温下生长植物组织培养技术6.菊花的组织培养【探究实践】植物组织培养的操作流程：外植体的选择和消

6、毒外植体的接种配置诱导愈伤组织培养基愈伤组织培养更换培养基生芽培养更换培养基生根培养炼苗、移栽入土脱分化再分化植物组织培养技术特殊的植物组织培养花药离体培养花药试管苗试管苗脱分化脱分化再分化再分化愈伤组织愈伤组织单倍体：植株矮小、高度不育植株矮小、高度不育秋水仙素秋水仙素诱导诱导纯合品种 要培育出如图所示的番茄要培育出如图所示的番茄马铃薯应该利用什么方法？马铃薯应该利用什么方法？请思考：请思考：请思考：请思考：1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇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到的第一个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？去细胞壁酶解法1.概念概念 将将不同来源不同来源的植物细胞，在的植物细胞，在一定条件下一定条件下融合成融合成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞并把杂种细胞培育成新植物体培育成新植物体的技术。的技术。融合实例:+=白菜白菜甘蓝甘蓝白菜白菜-甘蓝甘蓝A细胞B细胞纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶去壁去壁酶解法酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁诱融诱融物理法：物理法：化学法：化学法：电融合法、离心法等电

7、融合法、离心法等聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）融合法）融合法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杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株植物体细胞的杂交技术6.过程：去壁去壁植物细胞融合完成的标志植物体细胞杂交完成的标志高CaCa2+2+高p pH H融合法等A细胞B细胞A原生质体B原生质体融合的原生质体（AB）杂种细胞杂种细胞杂种细胞杂种细胞ABABABAB去壁去壁融合再生新壁脱分化再分化移栽筛选诱导融合之后为什么要对原生质体进行筛选？分析：融合体系中有多个原生质体A和多个原生质体B，由于融合是随机的，所以除了会出现融合原生质体AB，也会出现融合原生质体AA和融合原生质体BB；又由于融合的成功率不是百分百，所以除了会出现融合细胞，也会有未融合细胞，因此诱导融合之后要对原生质体进行筛选。原理：细胞膜的流动性（原生质体融合）植物细胞具有全能性（杂种细胞培养成杂种植株）A细胞B细胞A原生质体B原生质体融合的原生质体（AB）杂种细胞杂种细胞杂种细胞杂种细胞ABABABAB去壁去壁融合再生新壁脱分化再分化移栽筛选科学家培育出了“番茄马铃薯”超级杂种植株，但没有如科学家

8、所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯，这是为什么？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。马铃薯基因组的表达产物影响了番茄基因组的表达，番茄基因组的表达产物影响了马铃薯基因组的表达，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达生殖类型变异类型染色体数染色体组数基因组成无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律染色体数目变异染色体数目变异两亲本染色体数之和。两亲本染色体数之和。2n+2m两亲本染色体组数之和。两亲本染色体组数之和。2+2两亲本基因型之和。两亲本基因型之和。AaBbCcDd植物体细胞杂交后代的遗传变化植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种四倍体四倍体杂交育种诱导多倍体杂交育种诱导多倍体四倍体四倍体二倍体二倍体若亲本植株可育，则杂种植株可育。杂种植株是不同于 亲本的新物种。意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种变异类型：染色体变异染色体变异1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是（）A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状 的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐 环境中A2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解 植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有 什么成分?纤维素酶和果胶酶 番茄马铃薯没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以番茄马铃薯杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。番茄马铃薯杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么?

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