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三

生物技术与工程发酵工程基因工程重组DNA技术的基本工具传统发酵技术的应用

选择性必修3《生物技术与工程》细胞工程生物技术的安全性与伦理问题微生物的培养技术及应用动物细胞工程植物细胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的运用蛋白质工程的原理和应用转基因产品的安全性发酵工程及其应用胚胎工程关注生殖性克隆人、禁止生物武器

细胞工程是指应用细胞生物学、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、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。(1)原理和方法(2)操作水平(3)目的(4)分类细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品动物细胞工程和植物细胞工程什么是细胞工程?科技探索之路：植物细胞工程的发展历程哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年第二章

细胞工程第1节

植物细胞工程

第1课时

植物细胞工程的基本技术【本节聚焦】1.植物细胞工程的理论基础是什么？2.什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？3.怎样进行菊花的组织培养？从社会中来鬼兰（幽灵兰）市场价格：1500万每株！

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。思考：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？利用植物组织培养技术。一、植物组织培养技术1.植物细胞工程的理论基础——植物细胞具有全能性（1）定义：细胞经分裂和分化后，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。（2）体现全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞种子发育成植株，体现了植物细胞的全能性。（

）胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株。（

）受精卵发育成个体。（

）胚胎干细胞分化成其他种类的细胞。（)×√√√生物体内所有细胞都能表现出全能性吗？不是，芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶，这是为什么？（3）细胞不能体现全能性的原因：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。一、植物组织培养技术1.植物细胞工程的理论基础——植物细胞具有全能性(4)细胞具有全能性的原因一般生物体的每一个细胞都含有该物种特有的全套遗传信息。注意：不是每个活细胞都有全能性，例如：哺乳动物成熟的红细胞。不同种生物细胞:同种生物不同细胞：植物细胞

动物细胞受精卵

生殖细胞

体细胞＞（动物细胞虽然具有全能性，但目前只有细胞核能体现全能性）＞同种生物不同体细胞的全能性大小：幼嫩的细胞

衰老的细胞＞＞(6)全能性表现的条件①离体②一定的营养物质、植物激素③适宜的温度、pH等外界条件④无菌环境(5)细胞全能性大小的比较一、植物组织培养技术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。外植体2.植物组织培养技术(1)概念：(3)生殖方式：(4)分裂方式：无性生殖有丝分裂(2)原理：植物细胞的全能性(5)条件：①离体②无菌、无毒环境③适宜的培养基：一定的营养物质、植物激素④适宜的温度和pH一、植物组织培养技术接种外植体脱分化诱导愈伤组织诱导生芽再分化诱导生根移栽成活该实验具体如何操作呢？愈伤组织再分化让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的，不定形的薄壁组织团块。愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。2.植物组织培养技术(5)过程一、植物组织培养技术探究

·

实践：菊花的组织培养1.实验原理(1)植物细胞一般具有全能性。

在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整植株。外植体脱分化愈伤组织再分化芽、根植株一、植物组织培养技术(2)植物激素中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，它们的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向。1.实验原理生长素类作用：促进细胞的纵向伸长和分裂、根的形成。细胞分裂素类作用：促进细胞的横向生长和分裂、芽的形成和分化。生长素/细胞分裂素结果比值适中(≈1)比值高(＞1)比值低(＜1)利于愈伤组织的形成利于芽的分化，抑制根的形成利于根的分化，抑制芽的形成简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤细胞分裂素生长素

芽分化愈伤组织根分化一、植物组织培养技术3.材料用具2.实验目的（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、用量的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。(1)外植体：幼嫩的菊花茎段（细胞分裂旺盛，易脱分化表达全能性）(2)体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒(3)质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液:对外植体消毒(4)无菌水:清洗外植体(5)培养基:MS培养基一、植物组织培养技术（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）提供碳源和能源，维持细胞渗透压

P116一、植物组织培养技术(1)外植体消毒(2)外植体切段(3)接种外植体(4)诱导愈伤组织(5)诱导生芽生根(6)炼苗、移栽4.实验步骤一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽双手和超净工作台酒精擦拭外植体（幼嫩的茎段）：酒精消毒30s无菌水2~3次次氯酸钠30min无菌水2~3次防止杂菌生长。一方面杂菌与培养物竞争营养；另一方面杂菌产生有害物质危害培养物。为什么进行无菌操作？一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽将消过毒的外植体置于无菌培养皿中→用无菌滤纸吸去表面的水分→用解剖刀将外植体切成

0.5～1cm长的小段。一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽

在酒精灯火焰旁，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。①操作环境：酒精灯火焰旁②接种方法：将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中③注意：接种外植体时，不要倒插！（将“形态学上端”朝上）一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽

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。①培养条件：18～22℃，避光②培养过程：定期观察和记录愈伤组织的生长情况愈伤组织不含叶绿素，不能进行光合作用。一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上诱导出芽诱导生根长出芽后，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。诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。①培养条件：18～22℃，光照②诱导顺序：先生芽后生根一、植物组织培养技术外植体的消毒外植体的切段接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽生根炼苗、移栽

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。

幼苗长壮后移栽入土，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。①炼苗！②移栽！一、植物组织培养技术5.实验结果分析与评价(1)接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。(2)从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？一般需要2周左右的时间。5.实验结果分析与评价一、植物组织培养技术幼苗移栽的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移裁的成活率，看看移栽是否合格。(3)培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？一、植物组织培养技术6.进一步探究(1)一般来说，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养，如芦荟、秋海棠和月季等，你可以从中挑选一种你喜欢的植物，尝试进行组织培养。(2)若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，应如何设计对照试验？对照实验A组：空白对照，不加任何激素B组：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1C组：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1D组：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1探究·实践:菊花的组织培养课堂练习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课堂练习(1)A、B过程分别为

。C是

。

A过程细胞分裂方式是

，

B过程细胞分裂方式是

，同时也进行

。A过程一般

光照；B过程需要光照，因为

。(2)影响A、B过程的关键因素是

，主要是

和

，二者添加的

会影响脱分化和再分化过程。(3)植物组织培养是一个

过程。(填“无性繁殖”、“有性繁殖”)植物体根、芽或胚状体外植体脱分化再分化

有丝分裂细胞分化植物激素细胞分裂素生长素无性繁殖A

B有丝分裂浓度及比例3.下列是植物组织培养流程图，请回答：C脱分化、再分化愈伤组织不需要叶绿素的合成需要光照课堂小结植物体细胞的杂交技术植物细胞工程的基本技术去除细胞