植物细胞工程的基本技术高二下学期生物人教版选择性必修3

植物细胞工程一植物细胞工程的基本技术单击此添加副标题学习目标1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程。2.“结合菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。3.查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。目录一.植物组织培养技术二.植物体细胞杂交技术一.植物组织培养技术一、植物组织培养技术1.概念：

指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）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。2.原理：植物细胞的全能性。3.过程：外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活

离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。脱分化：在___________________条件的诱导下，已经分化的细胞_______________________，转变为_____________，进而形成_________的过程。一定的激素和营养等失去其特有的结构和功能未分化的细胞愈伤组织愈伤组织：不定形的薄壁组织团块。再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。适宜的培养条件：脱分化过程一般不需要光照、再分化过程需要光照。菊花的组织培养1.实验原理：①植物细胞一般具有______；全能性②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______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________；脱分化再分化胚状体芽和根完整的植株③植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；生长素细胞分裂素细胞分裂脱分化再分化浓度比例生长素/细胞分裂素结果比值高(＞1)比值低(＜1)比值适中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促进愈伤组织的形成2.材料用具①外植体：幼嫩的菊花茎段(容易诱导形成愈伤组织)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:对外植体进行消毒④无菌水:清洗外植体⑤培养基（参见本书附录1）包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；蔗糖的作用：提供能量，调节渗透压灭菌方法为：湿热灭菌法3.方法步骤（1）消毒①双手和超净工作台台面:用酒精擦拭②外植体:

流水冲洗→酒精消毒30s→立即用无菌水清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理30min→立即用无菌水清洗2～3次。（2）外植体切段

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）接种外植体

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。注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！（4）脱分化

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。注意：该过程一般不需要光照，有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织。（5）再分化培养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→将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。注意：注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！（6）移栽培养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。4.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，试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）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？

观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。（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。

做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？

生根苗移栽技术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，可以向培养基质喷酒质量分数为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。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。5.进一步探究

若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；

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，则应如何设计对照实验？①空白对照：不加任何激素；②实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；③实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。6.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件（1）离体（最关键）:（2）严格的无菌条件:

①对操作环境、双手、外植体进行消毒；②对培养基和器械进行灭菌；③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；（3）适宜的培养条件:（4）适宜浓度和比例的激素:（5）一定的营养条件:温度,光照包括有机营养成分、无机营养成分主要是生长素和细胞分裂素二.植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离植物体细胞杂交技术酶解法原理：植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成；酶具有专一性（1）去除细胞壁去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）方法：酶解法原生质体植物体细胞杂交技术②方法：物理法：电融合法、离心法等化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等①原理：细胞膜具有一定的的流动性

（2）原生质体间的融合注意：去除细胞壁和诱导原生质体融合时，不能在低渗溶液中进行。将细胞放在等渗或略大于的溶液中，防止原生质体吸水而涨破，保持原生质体正常。植物体细胞杂交技术A细胞B细胞去壁B原生质体A原生质体正在融合的原生质体原生质体融合脱分化杂种细胞AB愈伤组织再生壁再分化再生出小植株杂种植株AB植物细胞融合技术植物组织培养技术去壁体现了细胞膜的流动性体现了植物细胞的全能性融合完成的标志植物体细胞杂交技术在此基础上，科学家们利用植物体细胞杂交技术，又相继培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种。我国科学家还在木本植物的体细胞杂交方面培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。白菜甘蓝白菜—甘蓝植物组织培养和植物体细胞杂交的异同点植物组织培养植物体细胞杂交技术生殖方式原理步骤意义联系植物体细胞杂交技术包括

和

两个过程，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。无性繁殖细胞全能性①脱分化②再分化保持优良性状，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）细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性无性繁殖植物细胞融合植物组织培养脱分化再分化原理过程花药离体培养细胞全能性操作步骤外植体根、芽、胚状体愈伤组织外植体消毒接种切块形成愈伤组织诱导生芽生根植物组织培养植物细胞工程植物体细胞杂交变异类型原理育种类型概念植物细胞融合原生质体制备过程植物组织培养原生质体融合优缺点课堂小结1.有关植物组织培养过程中的脱分化的说法,不正确的是(

)A.已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程B.已分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞,进而形成植物的愈伤组织的过程C.离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程D.离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导√课堂检测2.下图为烟草植物组织培养过程的流程图。下列有关叙述正确的是(

)A.对过程①获取的根组织块应该做灭菌处理B.过程②表示脱分化,该过程中,细胞的形态和结构不会发生改变C.过程③的培养基中不需要加入有机物D.过程②和③都需要细胞分裂素和生长素参与√3.实验人员利用矮牵牛(二倍体,2n=14)的红色花瓣细胞与枸杞(四倍体,4n=48)叶肉细胞,制备了相应的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是(

)A.获得该杂种植株能打破两种植物间的生殖隔离B.若只考虑两两融合,则融合后的细胞中染色体数目均为62条C.可利用光学显微镜观察,对融合的原生质体进行筛选D.矮牵牛的红色花瓣细胞和枸杞叶肉细胞融合成功的标志是融合的原生质体再生出细胞壁√4.两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色