植物细胞工程课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

《西游记》中孙悟空能拔毛变出很多一模一样的猴子，如今这一神话终于在中国“实现”了。2017年中国成功培育了胚胎克隆猴“中中”和“华华”；1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生了；人类也已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜。而这些都有赖于细胞工程的发展。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。（P31)第2章

细胞工程科技探索之路

细胞工程的发展历程：P32-331902年，哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。1890年，希普将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。1964年，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。1960年，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。1907年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。1958年，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。1981年，埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞。2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。1971年，卡尔森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞种间杂交植株。1974年，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。1951年，张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象。1958年，格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。同一时间，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作。2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。2006年，山中伸弥等获得了诱导多能干细胞。我国科学家用这种细胞培育出了小鼠。1978年，小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。1975年，米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术。1959年，试管兔诞生。之后，多种试管动物相继出生。植物细胞工程动物细胞工程(含胚胎工程）

观看视频：世界上最贵的兰花1500万/株---幽灵兰2.1植物细胞工程利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。2.1植物细胞工程

一、

植物细胞工程的基本技术复习旧知：细胞全能性(P34+必修1P120-121)1.概念：2.原因：3.不表现全能性①实例：

不表现全能性②原因：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。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。芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶。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。1.概念：P35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，诱导其分化为完整植株的技术。外植体原理：植物细胞具有全能性2.过程：P35图2-1脱分化再分化再分化驯化移栽

一、

植物细胞工程的基本技术(一)植物组织培养技术注意：愈伤组织是具有分生能力的薄壁细胞。3.探究.实践

菊花的组织培养实验原理：P35植物细胞具有全能性目的要求：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材料用具：略（注意：各种培养基的配制参见本书P116附录1）

一、

植物细胞工程的基本技术(一)植物组织培养技术3.探究.实践

菊花的组织培养

方法步骤：P36-37

1.用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30s,然后立即用无菌水清洗2~3次；再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2~3次。2.将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，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。3.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.消毒3.接种外植体2.制备外植体3.探究.实践

菊花的组织培养

方法步骤：P36-37

4.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。5.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培养基后，将幼苗移植到消过毒的虹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。4.培养（脱分化）5.转接培养（再分化）不需要光照！6.驯化移栽注意：生长素和细胞分裂素的浓度和比例，同时,需要给予光照！3.探究.实践

菊花的组织培养

注意：P36学生朗读

1.实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。（①如果使用的是塑料培养瓶，不要直接灼烧培养瓶，以免引起火灾；②从酒精溶液中取出的用具一定要滴尽酒精后再灼烧，要将用具晾凉后再放回酒精溶液中，以免引起火灾。）

2.接种时注意外植体的方向，不要倒插。

3.诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。

3.探究.实践

菊花的组织培养

结果分析与评价：P36-37略

1.接种3~4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体的被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。

2.你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？

3.观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。4.你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？

3.探究.实践

菊花的组织培养

进一步探究：P37略

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.如果你对植物激素的作用感兴趣，可以在查阅资料的基础上，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。例如，你可以设计对照实验，分别探究不加任何植物激素，生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1、比值大于1以及比值小于1时，对实验结果的影响。（诱导愈伤组织、生根、生芽）观看实验视频：菊花的组织培养

课堂练习1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（）A.愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B.愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D.愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D

课堂练习2、下列属于组织培养的是（

）A.花药离体培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株A

课堂练习3、若用“①

②

③

④”表示植物组织培养的过程。请回答：（1）①表示

能被培养成为④的原理是

。

（2）②表示

，其细胞特点是

薄壁细胞。

脱分化再分化外植体（或离体的植物器官、组织或细胞等）植物细胞具有全能性愈伤组织具有分生能力的

课堂练习4、基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得———————————————————————等营养物质。水、无机盐、维生素和小分子有机物

课堂练习4、基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和_________两类激素。细胞分裂素生长素

课堂练习4、基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_________(填细胞器）能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。叶绿体

课堂练习4、基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（4）试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链。（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_________________。24AB、aB、Ab、ab思考：如果想培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。可以怎么做？不能。因为不同种生物之间存在生殖隔离。（二）、植物体细胞杂交技术植物A、B细胞↓用——————————————去除细胞壁（P37）A、B原生质体纤维素酶和果胶酶↓融合的原生质体诱导融合：P37｛物理法：——————————————————化学法：————————————————————————————————————电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+---高pH融合法等↓杂种细胞再生出———————细胞壁（与植物高尔基体有关，融合完成的标志）→愈伤组织脱分化→生芽、生根（试管苗）再分化→杂种植株驯化移栽（二）、植物体细胞杂交技术1.过程：P37文字+P38图2-4注意：原生质体和原生质层的区别！（方法：酶解法）（二）、植物体细胞杂交技术2.概念：P38将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。3.实例：P38+=白菜甘蓝白菜-甘蓝4.意义：P38打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。

即：克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。

植物组织培养植物体细胞杂交技术原理过程意义联系细胞膜的流动性和植物细胞的全能性植物细胞的全能性外植体愈伤组织脱分化再分化根、芽或胚状体完整植株驯化移栽A植物细胞B植物细胞A原生质体去壁B原生质体去壁人工诱导融合的原生质体杂种细胞愈伤组织脱分化再生细胞壁杂种植株再分化

保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益。植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍课堂小结：植物细胞工程的基本技术

练习与应用：书本P38A

练习与应用：书本P38纤维素酶和果胶酶。二、植物细胞工程的应用:P39-

（一）.植物繁殖的新途径

1.快速繁殖:P39（1）用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。（2）不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。

2.作物脱毒：P40（1）植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。（2）切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。二、植物细胞工程的应用:P39-

（二）.作物新品种的培育

1.单倍体的育种:P40

可以先通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。

2.突变体的利用：P41

在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而发生突变。从突变个体中可以筛选出对人们有用的突变体（如抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体），进而培养成新品种。二、植物细胞工程的应用:P39-

（三）.细胞产物的工厂化生产

1.次生代谢物:P41（1）植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物------次生代谢物。（2）次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。

2.细胞产物的工厂化生产：P41

由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物诱不能通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。二、植物细胞工程的应用:P39-

（三）.细胞产物的工厂化生产

3.植物细胞培养:P41（1）概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。（2）优点：不占耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。

4.实例：P41

紫草宁、紫杉醇、人参（人参皂苷）、三七等。

到社会中去：P42

市场上有一种叫作“手指植物”的工艺品受到很多人的欢迎。这些“手指植物”通常培养在装有彩色固态培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分或营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。学习了本节课之后，你也可以尝试制作“手指植物”。如果有商店正在出售这种植物，你还可以做个市场调查，了解它们的销售情况和经济效益，分析它们为什么受欢迎，并写出调查报告。

总结：2.1植物细胞工程植物繁殖的新途径作物新品种的培养单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产

练习与应用：书本P42√×

练习与应用：书本P42D

高考真题1．（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（

）A．用花瓣细胞观察质壁分离现象B．用花瓣大量提取叶绿素C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养B

高考真题2．（2024·甘肃·高考真题）兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图。下列叙述正确的是（

）

A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体D

高考真题3．（2024·湖北·高考真题）植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是（

）A．过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异B．过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合C．过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素D．可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株B

高考真题4．（2024·吉林·高考真题）迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是（

）A．迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体B．诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸C．悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团D．茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率B

高考真题5．（2024·浙江·高考真题）山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是（

）外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽D

高考真题6．（2024·湖南·高考真题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题：(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用_______________去除细胞壁获得原生质体，使原生质体融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用__________________________（填植物激素名称）诱导愈伤组织形成和分化，获得完整的杂种植株。纤维素酶和果胶酶生长素和细胞分裂素

高考真题6．（2024·湖南·高考真题）百合具有观赏、食用和药用等多种价值，科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题：(2)单倍体育种。常用________________的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是___________________________________________________________。花药离体培养利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目