2.1.1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3

植物细胞工程的发展历程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。1902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。1958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。1960年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物1971年土壤农杆菌的Ti质粒被发现。促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。1974年科技探索之路第2章细胞工程2.1植物细胞工程2.2动物细胞工程2.3胚胎工程第2章细胞工程第1节植物细胞工程一、植物细胞工程的基本技术鬼兰（幽灵兰）市场价格：几百~上千万每株！

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：高洁、典雅的兰花颇受人喜欢。但其繁殖率低，价格不菲，如何让它大量、快速地繁殖呢？01植物细胞工程的基本技术播种扦插一般情况下：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1.概念：

细胞的全能性是指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【知识回顾】2.具有全能性的原因：

细胞的全能性生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套

，都有发育成为完整个体所必需的全部

。从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。遗传信息基因3、全能性大小：

受精卵生殖细胞体细胞胚胎干细胞＞＞＞

植物细胞＞动物细胞如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶因为在基因在特定时间、空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。为什么生物体内的细胞并没有表现出全能性？随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。细胞的全能性潜能表现出全能性怎么才能表现出来呢？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1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。4.表现出全能性的条件：1.概念：3.一般过程：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。移栽成活2.理论基础：植物细胞的全能性外植体02植物组织培养技术①②脱分化再分化外植体愈伤组织根、芽等（胚状体）①②脱分化再分化脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。外植体愈伤组织脱分化

再分化

用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。排列疏松、无规则，高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。重要概念注意事项外植体愈伤组织胚状体芽根再生植株愈伤组织的形成和生长需要避光培养脱分化再分化两个过程细胞进行的是有丝分裂需要光照目的：诱导叶绿素的形成，使其能够进行光合作用。植物组织培养≠细胞培养结果比值≈1比值＜1比值＞1关键激素生长素和细胞分裂素促进芽的分化促进根的分化促进愈伤组织的形成12菊花的组织培养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移栽探究•实践菊花的组织培养流水冲洗

→酒精消毒30s

→无菌水清洗2～3次

→次氯酸钠溶液处理30min

→无菌水清洗2～3次。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移栽1、外植体的消毒探究•实践防止杂菌生长。一方面与培养物竞争营养；另一方面产生有害物质危害培养物。菊花的组织培养流水冲洗

→酒精消毒30s

→无菌水清洗2～3次

→次氯酸钠溶液处理30min

→无菌水清洗2～3次。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移栽2、外植体的切段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。探究•实践1、外植体的消毒菊花的组织培养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移栽探究•实践在酒精灯火焰旁，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！（将“形态学上端”朝上，下端朝下）3、接种外植体菊花的组织培养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移栽探究•实践4、诱导愈伤组织培养条件：①激素比例1：1；②一般不需要光照；③温度18---22℃。

菊花的组织培养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移栽探究•实践5、诱导生芽生根注意：先诱导生芽，再诱导生根！生芽过程：生根过程：

将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上（含细胞分裂素比例多），需光照。再将其转接到诱导生根的培养基上（含生长素比例多），需光照。使用比例实验结果生长素细胞分裂素>生长素细胞分裂素<生长素细胞分裂素＝促进根的分化促进芽的分化促进愈伤组织的形成菊花的组织培养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移栽探究•实践6、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，待其长壮后再移栽入土。生殖方式：无性生殖分裂方式：有丝分裂1

选取多肉上健康、饱满的叶片。2

用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。3

平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。4

叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。5

待叶片晾干后移至半阴处养护。6

约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。7

叶插成功多肉进行叶插繁殖【从社会中来】

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。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离03植物体细胞杂交技术要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一障碍是什么?该如何解决?如果是两个动物细胞融合需要此步骤吗?第一道障碍细胞壁原生质体

解决方法去壁科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?纤维素酶和果胶酶酶解法纤维素酶、果胶酶1.过程去壁①去壁①融合

②再生新壁③脱分化④再分化⑤移栽03植物体细胞杂交技术植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交技术成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质---原生原层。①去壁原因：

。②方法：

。③相关酶：

。*酶解法利用了原理？

。*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）酶解法纤维素酶和果胶酶酶的专一性使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破。（1）去除细胞壁原生原层

步骤详解

步骤详解理论基础：

（2）原生质体间的融合物理法：化学法：方法电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法细胞膜的流动性

产生新的细胞壁思考：1、参与此过程中的主要细胞器是？2、杂种细胞的染色体数是多少？3、杂种细胞染色体组数是多少？4、融合后，培养基中有几种类型的细胞？验证产生新的细胞壁的方法：质壁分离与复原实验（3）细胞融合完成的标志：高尔基体两亲本染色体数之和两亲本染色体组数之和①未融合的细胞：A、B②两两融合的细胞：AA、BB、AB

③多细胞融合体需要进一步筛选

步骤详解去壁①去壁①融合

②再生新壁③脱分化④再分化⑤移栽植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交技术03植物体细胞杂交技术原理：细胞膜的流动性原理：细胞的全能性体细胞杂交：杂交：不遵循孟德尔遗传定律遵循孟德尔遗传定律需要考虑生殖隔离不需要考虑生殖隔离体细胞融合----无性生殖精卵结合----有性生殖植物体细胞杂交的过程可分为几个步骤，试用流程图来表示?去壁去壁融合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脱分化再分化移栽再生出细胞愈伤组织杂种植株植物细胞融合技术植物组织培养技术植物细胞A和B原生质体杂种细胞的筛选杂种植株去壁融合组织培养植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞具有全能性植物体细胞杂交的生殖方式：无性生殖杂种植株体细胞的染色体数目：两种植物细胞染色体数目之和植物体细胞杂交成功的重要意义是什么?该技术有何局限性?意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。局限性（尚未解决的问题）杂种植株无法按照人们的需要表现出亲代的优良性状。课堂小结3.融合实例:1.概念：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。4.步骤说明:①酶解法去壁：纤维素酶、果胶酶②理化法促融：物理法：电融合法、离心法化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+—高PH融合法等5.意义:打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。2.理论基础：细胞膜的流动性和细胞的全能性课堂小结练习与应用一、概念检测1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育

高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是（）A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中√2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细

胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?纤维素酶和果胶酶下图为植物组织培养技术的流程图，下列有关说法正确的是(

)。DA.实验中，①试管中细胞表现出来的全能性最强B.①→②过程需要光照C.①→④过程中培养基保持不变D.实验过程中需细胞分裂素和生长素共同调节

"番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是∶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，所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。练习与应用"番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么?二、拓展应用

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。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离03植物体细胞杂交技术活动

探究植物体细胞杂交的原理和过程

下图表示植物体细胞杂交的过程，阅读教材，据图思考以下问题：1.用于去除细胞壁的酶解法中用到的酶是什么酶？诱导原生质体融合用的是什么方法？

2.植物体细胞杂交完成的标志是什么？提示

杂合的原生质体再生出新的细胞壁。3.从结果上看，杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看，属于何种变异？提示

杂种植株的遗传物质来自两个亲本，其具有双亲的遗传性状。杂种植株染色体数目增加，属于染色体数目变异。4.从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？提示

克服了不同种植物远缘杂交不亲和的障碍，使不同种植物杂交成为可能。5.科学家采用植物体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株，但这种植株并没有地上结番茄、地下长马铃薯。如何解释这一现象？提示

基因之间、基因与基因产物之间、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，两种生物的基因结合到一个细胞中后，不能按照原来的顺序表达了。认知生成

植物组织培养和植物体细胞杂交涉及的方法和关系可用下图表示：

DA.①过程需在低渗溶液中用相应的酶处理B.植物体细胞杂交的最大优点在于能够定向改变生物的遗传性状C.③过程完成的标志是两个细胞核完全融合D.经过④过程所得的愈伤组织细胞含有四个染色体组

1.植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

2.植物体细胞融合成功的标志：产生新的细胞壁。此过程中高尔基体与细胞壁的形成有关，同时还需要线粒体提供能量。

知识拓展

4.遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞具有两种细胞的遗传物质，但这些遗传物质并不一定都表达。

5.染色体数的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞，其染色体数、染色体组数都采用直接相加的方法。科学家将天竺葵和香茅草的原生质体诱导融合，培育出含有香茅醛的驱蚊草，培育过程如图所示。有关说法正确的是(

)。C

园艺工作者在栽培开黄花的兰花品种时，偶然发现了一株开白花的兰花。以这株开白花的兰花作为实验材料，利用离体的组织或细胞培育出完整的植株。据图回答下列问题：深化拓展·育技能（1）培养材料选自白花植株的不同部位，下列细胞中不适合进行植物组织培养的是___。A.表皮细胞

B.叶肉细胞

C.成熟筛管细胞

D.茎尖分生区细胞C[解析]

嫩枝或分化程度较低