植物细胞工程的基本技术课件-高二下学期生物人教版选择性必修34

原理和方法：操作的水平：目的：分类：细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科。细胞器、细胞或组织水平获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。植物细胞工程、动物细胞工程细胞工程石家庄市第十五中学

张姗姗2.1.1植物细胞工程的基本技术新课导入其芽葺葺，其叶青青犹绿衣郎，挺节独立可敬可慕，迨夫花开凝晴滾露，万态千妍薰风自来，四坐芬郁岂非入兰室乎！岂非有国香乎！——《金漳兰谱》

兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？一、植物组织培养技术植物组织培养：

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。问题1：为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？细胞的全能性（植物组织培养的基本原理）外植体一、植物组织培养技术（3）体现全能性的标志：（1）定义：细胞→完整个体或其他各种细胞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，即细胞具有全能性。例：①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株②蜜蜂卵细胞发育成雄峰③用一片叶子、一粒花粉繁殖出新的植株（2）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。1.细胞的全能性——植物组织培养的基本原理问题2：生物体生长发育过程中，并不是所有的细胞都能体现全能性，为什么？一、植物组织培养技术1.细胞的全能性——植物组织培养的基本原理（4）生物体内细胞并不都表现全能性原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。生长点叶原基芽轴芽原基枝芽结构示意图叶原基的细胞只能发育为叶芽原基的细胞只能发育为芽（5）表现出全能性的条件：（温度，湿度，光照等）（一定的营养物质、激素）①离体②适宜的外界环境条件④无菌环境③培养基一、植物组织培养技术2.植物组织培养的流程：接种外植体离体培养的植物器官、组织或细胞脱分化诱导愈伤组织无组织结构、松散的薄壁细胞团离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得分裂能力诱导生芽再分化愈伤组织能重新分化成芽、根等器官诱导生根移栽成活一、植物组织培养技术决定植物脱分化、再分化的关键因素：外植体愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化生长素和细胞分裂素的浓度和比例生长素用量/细胞分裂素用量结果比值≈1促进愈伤组织的形成比值＞1促进根的分化比值＜1促进芽的分化探究·实践菊花的组织培养1.目的要求：（1）了解植物组织培养的基本原理。（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响。（3）尝试进行植物组织培养。2.材料用具：幼嫩的菊花茎段、体积分数70%的酒精，质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水，50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）。植物组织培养常用的培养基：MS培养基(P116)。分裂旺盛，更容易诱导形成愈伤组织。探究·实践菊花的组织培养（1）培养基名称：

；（2）物理性质：

；（3）碳源：

。拓展：植物组织培养常用的培养基配方MS培养基固体培养基有机碳源（蔗糖）作为碳源，提供能量①无机营养成分(水和无机盐)②有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素等)③特定浓度和比例的激素(主要是生长素和细胞分裂素)探究·实践菊花的组织培养3.方法步骤：外植体消毒①双手和超净工作台台面:用酒精擦拭②外植体:酒精30S无菌水洗2-3次次氯酸钠溶液30min2-3次无菌水洗外植体切段外植体置于无菌的培养皿中→用无菌滤纸吸去表面水分→用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段防止杂菌生长：①杂菌与培养物竞争营养；②产生有害物质危害培养物。探究·实践菊花的组织培养3.方法步骤：外植体消毒外植体切段接种外植体在超净工作台酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。

（将“形态学上端”朝上，下端朝下）探究·实践菊花的组织培养3.方法步骤：外植体消毒外植体切段接种外植体诱导愈伤组织将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。（脱分化）脱分化的条件a.离体、适宜的营养b.生长素与细胞分裂素的比例适中c.一般不需要光有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织。探究·实践菊花的组织培养3.方法步骤：外植体消毒外植体切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。

（再分化）诱导生根诱导生芽注意：先诱导生芽，再诱导生根。再分化的条件a.离体、适宜的营养b.诱导生芽：生长素＜细胞分裂素诱导生根：生长素＞细胞分裂素c.每日给予适当时间和强度的光照有利于叶绿素的形成探究·实践菊花的组织培养外植体消毒外植体切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根3.方法步骤：移栽试管苗炼苗移栽观察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蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培探究·实践菊花的组织培养3.方法步骤：探究·实践菊花的组织培养胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。胚状体途径器官发生途径外植体脱分化愈伤组织再分化生芽生根或胚状体生长发育试管苗（移栽到大田）拓展：植物组织培养的两种途径随堂检测1.番茄根尖经过植物组织培养可以形成完整的番茄植株。下列有关叙述错误的是()A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化B.植物激素在此过程中起调节作用C.此过程中若发生杂菌污染则难以获得目的植株D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株D2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，需要的条件是()①消毒和灭菌②一定浓度的植物激素③适宜的温度④充足的光照⑤充足的养料A.①③④⑤B.②③④⑤C.①②③④ D.①②③⑤D二、植物体细胞杂交技术“番茄-马铃薯”的假想图思考：某科学家欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。1.通过有性杂交能实现吗？为什么？不能，不同种物种间存在生殖隔离。2.有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？植物体细胞杂交技术。二、植物体细胞杂交技术1.概念：将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。问题3：两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？应该怎么处理？植物细胞有细胞壁，用酶解法（纤维素酶和果胶酶）去除二、植物体细胞杂交技术2.过程：方法：原理：目的：酶解法（用纤维素酶和果胶酶）利用酶的专一性去除细胞壁，获得原生质体。（1）去除细胞壁注意：原生质体≠原生质层原生质体：脱去细胞壁的细胞。原生质层：细胞膜、液泡膜和两膜之间的细胞质。A细胞A原生质体B细胞B原生质体再生出细胞壁二、植物体细胞杂交技术2.过程：（2）诱导融合正在融合的原生质体a.理论基础：细胞膜具有流动性b.方法物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法c.植物细胞融合完成的标志：融合的原生质体再生出细胞壁A细胞A原生质体B细胞B原生质体思考：新细胞壁的形成与哪种细胞器有关？高尔基体、线粒体二、植物体细胞杂交技术【拓展】B原生质体A原生质体融合杂种细胞AB融合细胞类型的分析1.A种原生质体与B种原生质体融合后（只考虑两两融合）有几种融合类型？2.想从中获取我们想要的类型，需要进行怎样的操作？有3种融合类型，分别是AA、BB、AB。对融合后的原生质体进行筛选。二、植物体细胞杂交技术2.过程：（3）植物组织培养再生出细胞壁正在融合的原生质体A细胞A原生质体B细胞B原生质体杂种植株移栽后的植株愈伤组织a.技术：b.原理：植物组织培养技术植物细胞的全能性c.植物体细胞杂交完成的标志：培育出杂种植株二、植物体细胞杂交技术A细胞A原生质体B细胞B原生质体正在融合的原生质体再生出细胞壁愈伤组织杂种植株移栽后的植株2.过程：原生质体融合植物组织培养（细胞膜的流动性）（植物细胞的全能性）融合完成标志植物体细胞杂交完成标志二、植物体细胞杂交技术【拓展】融合细胞类型的分析3.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为

，属于

倍体。思考：通过体细胞杂交获得的植株是否可育？说出理由。36（异源）四可育。通过体细胞杂交获得的植株为异源四倍体，含有同源染色体，能正常联会。变异类型：染色体组数：染色体数目变异两亲本染色体组数之和。2+2二、植物体细胞杂交技术利用这项技术，科学家培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。3.意义：问题4：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？生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的二、植物体细胞杂交技术项目植物组织培养植物体细胞杂交技术生殖方式无性繁殖原理细胞全能性细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性步骤①脱分化②再分化①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养（脱分化、再分化）意义保持优良性状，繁殖速度快打破生殖隔离，实现远缘杂交育种联系植物组织培养是植物体细胞杂交的一个环节，融合的体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体。课堂小结植物细胞工程去除细胞壁再生细胞壁纤维素酶果胶酶植物细A、B原生质体A、B融合的原生质体杂种细胞原理：植物细胞的全能性外植体脱分化愈伤组织再分化(根、芽)完整植株物理法：化学法：电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）融合法等菊花的组织培养技术组织培