选修三2.1植物组织培养技术

1、精选课件1精选课件2细胞工程的概念细胞工程的概念精选课件3细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平或细细胞整体水平或细胞器水平胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平动物细胞工程动物细胞工程与基因工程的比较：与基因工程的比较：前者是细胞水平或细胞器前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术水平上生物技术, ,后者是分子水平上的生物技术。后者是分子水平上的生物技术。精选课件4精选课件5植物组织

2、培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养精选课件6植物体细胞杂交植物体细胞杂交精选课件7一、细胞的全能性 精选课件8细胞的全能性细胞的全能性与与细胞分化程度细胞分化程度的关系：的关系： 全能性高则分化程度低。全能性高则分化程度低。全能性最高的是受精全能性最高的是受精卵，还没有分化，个体发育其时就是受精卵不断分卵，还没有分化，个体发育其时就是受精卵不断分裂和分化的过程，越往后细胞的分化程度越高，体裂和分化的过程，越往后细胞的分化程度越高，体细胞是高度分化的细胞，也是全能性最低的细胞。细胞是高度分化的细胞，也是全能性最低的细胞。全能性的大小：全能性的大小：植物细胞植物细胞 动物细胞（动物细胞的细胞

3、核具全能性）动物细胞（动物细胞的细胞核具全能性）受精卵受精卵 生殖细胞（精细胞生殖细胞（精细胞卵细胞卵细胞配子）配子） 体细胞体细胞体细胞：分化程度低的体细胞：分化程度低的 分化程度高的分化程度高的幼嫩细胞幼嫩细胞 衰老细胞衰老细胞细胞分裂能力强的细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的细胞分裂能力弱的全能性的大小：全能性的大小：植物细胞植物细胞 动物细胞（动物细胞的细胞核具全能性）动物细胞（动物细胞的细胞核具全能性）受精卵受精卵 生殖细胞（精细胞生殖细胞（精细胞卵细胞卵细胞配子）配子） 体细胞体细胞体细胞：分化程度低的体细胞：分化程度低的 分化程度高的分化程度高的幼嫩细胞幼嫩细胞 衰老细胞衰老细胞

4、细胞分裂能力强的细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的细胞分裂能力弱的精选课件91、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，将将离体离体的植物的植物器官、组织、细胞器官、组织、细胞，培养在人工配，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，最终形成生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株完整的植株。二、植物组织培养精选课件10脱分化脱分化外植体外植体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化：已经分化已经分化的细胞，经过诱导后，失去其的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成特有

5、的结构和功能而转变成未分化未分化细胞的过程。细胞的过程。脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫愈伤组织愈伤组织。离体离体的植物器官、的植物器官、组织或细胞组织或细胞精选课件11 愈伤组织：愈伤组织：高度液泡化的、无定形状态，高度液泡化的、无定形状态，细胞排列疏松而无规则，具有分生能力的细胞排列疏松而无规则，具有分生能力的薄壁细胞。薄壁细胞。精选课件12脱分化脱分化外植体外植体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化：已经分化的细胞，经过诱导后，失去其：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。特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。脱分化的细胞成为薄壁

6、细胞，叫脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫愈伤组织愈伤组织。再分化试管苗试管苗再分化再分化：由愈伤组织：由愈伤组织从新分化从新分化出根出根、芽等器官，芽等器官，形成完整植株的过程。形成完整植株的过程。精选课件13精选课件14脱分化脱分化外植体外植体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化：已经分化的细胞，经过诱导后，失去其：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。特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫脱分化的细胞成为薄壁细胞，叫愈伤组织愈伤组织。再分化试管苗试管苗再分化再分化：由愈伤组织从新分化出根：由愈伤组织从新分化出根、芽等器官，芽等器官，

7、形成完整植株的过程。形成完整植株的过程。植物体植物体精选课件15离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体A、脱分化、脱分化B、再分化、再分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素2、植物组织培养过程、植物组织培养过程1、A过程进行有丝分裂过程进行有丝分裂2、B过程进行有丝分裂同时过程进行有丝分裂同时也进行分化也进行分化3、A不需光照，而不需光照，而B需光需光照，叶绿素的合成需光照照，叶绿素的合成需光照精选课件16丛芽（胚丛芽（胚状体）状体）外植体外植体植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化过程过程（分化）（分化）（

8、未分化）（未分化）（分化）（分化）条件？条件？特点？特点？适宜温度、无光适宜温度、无光照、照、 pH和无菌环和无菌环境。境。无机、有机成分无机、有机成分和植物激素（和植物激素（生长生长素，细胞分裂素和素，细胞分裂素和赤霉素赤霉素）无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度液泡化排列疏松、无规则排列疏松、无规则分化程度低分化程度低去分化较易去分化较易离体的离体的植物植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织精选课件17（2 2）植物组织培养的培养基：）植物组织培养的培养基：水、无机盐离子水、无机盐离子有机小分子营养成分：有机小分子营养成分： 氮源：氮源：包括包括维生素维生素和和

9、氨基酸氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的的蔗糖蔗糖溶液，调节渗透压溶液，调节渗透压 琼脂：琼脂：起支持作用起支持作用 激素：激素：生长素、细胞分裂素生长素、细胞分裂素、赤霉素、赤霉素 pH值：值：5.05.06.06.03、胡萝卜的组织培养实验、胡萝卜的组织培养实验（1 1）实验）实验原理原理、目的、材料、目的、材料精选课件181、 选取胡萝卜洗净，削皮，切段选取胡萝卜洗净，削皮，切段2、酒精消毒、次氯酸钠杀菌、酒精消毒、次氯酸钠杀菌3、切取、切取1立方厘米左右的立方厘米左右的形成层形成层小块小块5、定期观察和记录愈伤组织、定期观察和记录愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化（3 3）方法步骤）

10、方法步骤4、接种，封盖扎紧、接种，封盖扎紧6、诱导出试管苗，移栽、诱导出试管苗，移栽精选课件19a、激素用量的比例影响实验结果：、激素用量的比例影响实验结果：生长素用量生长素用量细胞分裂素用量细胞分裂素用量,有有利利于于根根的分化、的分化、抑抑制制芽芽的形成；的形成；比值比值低低时，有时，有利利于于芽芽的分化，的分化，抑抑制制根根的形成；的形成；比值比值适中适中时，时，促进愈伤组织的生长。促进愈伤组织的生长。（4 4）注意事项）注意事项b、必要条件：、必要条件：确保确保无菌无菌操作、操作、细胞离体细胞离体、生长、生长发育所需的全部营养物质：发育所需的全部营养物质：矿质元素、糖类、维生素矿质元素

11、、糖类、维生素C、关键词：、关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织外植体、脱分化、再分化、愈伤组织精选课件20为什么选择为什么选择形成层？形成层？精选课件211.1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？灭菌和实验人员的无菌操作？ 提示：植物组织培养中用到的培养基提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富含有丰富的营养成分的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培所以植物组织培养过程中污染现象经常发生养过程中污染现象经常发生。

12、培养基一旦被污染，。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。有害的物质，导致培养物迅速死亡。 造成培养基污染的因素造成培养基污染的因素： 外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。操作人员操作不规范等。精选课件222.2.在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分形成层部分，原因是这部分容易诱导

13、形成愈伤组织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），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是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？证吗？ 提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）提示：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也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。困难。精选课件233 3，影响植物组织培养的因素有哪些？，影响植物组织培养的因素有哪些？营养成分营养成分：大量元素，微量元素，有机物（氨基酸：大量元素，微量元素，有机物（氨基酸、维生维生素素、蔗糖），水

14、蔗糖），水激素激素：细胞分裂素细胞分裂素和和生长素生长素。两者用量的比例影响植物。两者用量的比例影响植物发育的方向。发育的方向。细胞分裂素细胞分裂素生长素生长素1 1 有利于芽的分化有利于芽的分化1 1 有利于根的分化有利于根的分化=1 =1 促进愈伤组织的形成促进愈伤组织的形成光照光照：脱分化无光，再分化需光：脱分化无光，再分化需光精选课件24（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？能否培养成完整植物体？（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？激素诱导和营养物

15、质激素诱导和营养物质不能不能（4 4）思考讨论）思考讨论精选课件25一、植物细胞的杂交技术一、植物细胞的杂交技术 将将不同种植物不同种植物的体细胞，的体细胞，在一定条件下融合成在一定条件下融合成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体的技术。 （不同种生物之间（不同种生物之间存在着存在着生殖隔离生殖隔离，所以用传统，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到的有性杂交方法是不可能做到这一点的）这一点的）1 1、细胞杂交技术概念、细胞杂交技术概念精选课件26（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在）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

16、什么？一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？）有没有一种温和的去细胞壁的方法？（3）为什么两个原生质体能发生融合，这与细）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？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）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？种处理？（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？）如何将杂种细胞培育成杂种植株？2、相关问题精选课件271，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？如何温和 的消除这一障碍？细胞壁细胞壁 纤维素

17、酶、果胶酶（酶解法）纤维素酶、果胶酶（酶解法） 原生质体原生质体 精选课件282 2，两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么，两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？原理？什么方法？细胞膜细胞膜 细胞膜的流动性细胞膜的流动性 物理法：离心，振动，电刺激物理法：离心，振动，电刺激 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEG）精选课件293 3，植物细胞融合成功的标志是什么？，植物细胞融合成功的标志是什么？杂种细胞产生了新的细胞壁杂种细胞产生了新的细胞壁精选课件304 4，形成了杂种细胞后，如何形成杂种植株？，形成了杂种细胞后，如何形成杂种植株？植物组织培养技术植物组织培养技

18、术 脱分化脱分化 再分化再分化精选课件31植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合正在融合的正在融合的原生质体原生质体再生出细胞壁（融合成功的标志）再生出细胞壁（融合成功的标志）杂种细胞杂种细胞愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去细胞壁去细胞壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶物理方法物理方法化学方法：化学方法：离心离心振动振动电刺激电刺激聚乙二醇聚乙二醇细胞分裂细胞分裂植物组织培养植物组织培养植物细胞融合植物细胞融合酶解法人工诱导方法3 3、植物体细胞杂交过程、植物体细胞杂交过程精选课件32植物体细胞杂交技术流程图进行总结，植物

19、体细胞杂交技术流程图进行总结，重点理解以下内容。重点理解以下内容。 流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体流程图中为了简化，仅画了一个马铃薯的原生质体与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际与一个番茄的原生质体之间的融合，可真正在实际操作过程中，操作过程中，是把许多马铃薯的原生质体和许多番是把许多马铃薯的原生质体和许多番茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中茄的原生质体放在一起，让它们自由融合，再从中筛选出所需的杂种细胞筛选出所需的杂种细胞。 由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作由于不同种的细胞其细胞膜的特点不一样，如不作任何处理，把它们放在一起，让它们任何处理，把它们

20、放在一起，让它们自然融合是不自然融合是不可能的可能的，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。，所以原生质体间的融合必须要人工诱导。 细胞融合为无性繁殖，细胞分裂方式为细胞融合为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分裂有丝分裂，包含脱分化和再分化两个阶段。包含脱分化和再分化两个阶段。精选课件33 杂种植株的特征：杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征具备两种植物的遗传特征，原因，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 该技术最大的优点：该技术最大的优点：克服远源杂交的不亲和障碍。克服远源杂交的不亲和障碍。体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体体细胞杂交即两个细

21、胞融合成一个细胞，不管染色体基因组还是染色体组都采用直接相加的方法基因组还是染色体组都采用直接相加的方法 该过程培育新品种的过程中，该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵遗传物质的传递不遵 循孟德尔的遗传定律。循孟德尔的遗传定律。 目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲代的优良性状代的优良性状精选课件344 4、植物体细胞杂交技术的意义、植物体细胞杂交技术的意义v克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界克服远源杂交不亲和的障碍，培育出自然界中没有的、具有优良品质的新品种。中没有的、具有优良品质的新品种。精选课件35问题问题：为什么为什么“番

22、茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有如科学家超级杂种植株没有如科学家所想的那样，地上长番茄地下结马铃薯？所想的那样，地上长番茄地下结马铃薯？主要原因主要原因：生物基因的表达不是孤立的，他们之：生物基因的表达不是孤立的，他们之间是相互调控相互影响的，所以马铃薯间是相互调控相互影响的，所以马铃薯番茄杂番茄杂交植株的细胞中虽具备两个物种的遗传物质，但交植株的细胞中虽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。铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。意义意义：打破了植物远缘杂交不亲和的障碍。扩大：

23、打破了植物远缘杂交不亲和的障碍。扩大了用于杂交的亲本组合范围。了用于杂交的亲本组合范围。精选课件36思考与探究思考与探究2 提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植提示：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。具体的实验方案可以设计如下：方案可以设计如下： 精选课件37精选课件38 （一）、（一）、 1.1.微型繁殖微型繁殖 2.2.作物脱毒作物脱毒 3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子 1.1.单倍体育种单倍体育种 2.2.突变体的利用突变体的利用精选课件39微型繁殖微型繁殖 概念：利用植物组织培养技术，快速培养植物优良品种（也

24、叫快速繁殖技术） 原理：植物细胞的全能性 优点：取材少，培养周期短； 繁殖速度快，可大批量生产； 无性生殖，保持优良性状。精选课件40试管苗大规模培养试管苗大规模培养精选课件41有性生殖有性生殖：经过：经过两性生殖细胞结合成受精卵两性生殖细胞结合成受精卵，再由，再由受精卵发育成新个体的生殖方式。受精卵发育成新个体的生殖方式。无性生殖无性生殖：不经过两性生殖细胞结合，：不经过两性生殖细胞结合，直接由母体直接由母体的一部分的一部分发育成新个体的生殖方式。发育成新个体的生殖方式。如：细菌的分裂生殖，酵母菌的出芽生殖，植物的如：细菌的分裂生殖，酵母菌的出芽生殖，植物的扦插嫁接扦插嫁接精选课件42作物脱

25、毒作物脱毒 脱毒的原因脱毒的原因：长期进行无性繁殖的作物，：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差变差 脱毒的材料脱毒的材料：植物茎间、根间的分生区组：植物茎间、根间的分生区组织织 脱毒的方法脱毒的方法：利用植物的分生区组织进行：利用植物的分生区组织进行植物组织培养植物组织培养精选课件43人工种子人工种子 天然种子的局限：天然种子的局限： 培育周期长培育周期长; ; 优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性 生产会受到季节气候或地域的限制，需要占用大量生产会受到季节气候或地域的限制，需

26、要占用大量的土地实现制种的土地实现制种精选课件44人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？讨论讨论 针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。入一些植物生长调节剂。 精选课件45单倍体育种 通过花粉培养获得单倍体植株，染色体加倍后当年变可得到稳定遗传的优良品种。 优点：极大地缩短了育种年限。精选课件46 单倍体育种的实验流程。单倍体育种的实验流程。花花药药花粉细花粉细胞培养胞培养愈伤愈伤组织组织分化出分化出小植物小植物单倍体单倍体植株植株正常正常植株植株接种接种脱分化脱分化再分化再分化移栽移栽染色体加倍染色体加倍精选课件472.2.突变体的利用突变体的利用 (1)(1