植物细胞工程的基本技术课件2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

科技探索之路I细胞工程的发展历程细胞工程的概念：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。原理和方法操作水平目的分类细胞生物学、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和动物细胞工程科技探索之路I细胞工程的发展历程科技探索之路I植物细胞工程的发展历程1902年，哈伯兰特，提出细胞全能性的理论。1958年，斯图尔德，发现胡萝卜的体细胞可分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。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。1964年，古哈，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。1971年，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。1974年，土壤农杆菌的Ti质粒发现。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。从社会中来“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是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？1500万/株植物组织培养技术第2章细胞工程一植物细胞工程的基本技术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——植物细胞的全能性(1)定义：细胞经

后，仍然具有产生

或分化成其他

的潜能，即细胞具有全能性。分裂和分化完整生物体各种细胞(2)具有全能性的根本原因：一般来说，生物体每一个细胞都包含该物种的全套基因。(3)体现细胞全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株

受精卵发育成个体（动植物）

蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄蜂(5)生长发育过程中细胞没有体现全能性的原因：基因选择性地表达(4)细胞全能性大小：植物细胞动物细胞>受精卵生殖细胞（卵细胞、精子）>体细胞>分化程度高的细胞分化程度低的细胞＜幼嫩细胞衰老细胞>分化程度越高，全能性越低一、植物组织培养技术活动二：请同学们自主阅读教材P35-36，思考讨论以下问题。1.组织培养技术的原理什么？基本培养过程有哪些？2.什么是外植体？3.什么是脱分化？愈伤组织有什么特点？4.什么是再分化？接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活一、植物组织培养技术2.植物组织培养技术植物组织培养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，给与适宜的营养条件，诱导其形成完整植株的技术。植物细胞具有全能性接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活统称外植体(1)概念：(2)理论基础：(3)一般过程：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。(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脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含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，进而发育成完整的植株。外植体脱分化愈伤组织再分化根芽等试管苗完整植株驯化移栽相关概念①脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。②愈伤组织:脱分化形成的不定形的薄壁组织团块。细胞排列疏松无规则、高度液泡化、无叶绿体、具有较强的分裂能力。③再分化:愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。生长素/细胞分裂素结果比值＞1比值＜1比值≈1探究.实践菊花的组织培养1.实验原理(3)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，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。生长素类作用:用于诱导细胞的伸长生长和根的分化;细胞分裂素类作用:促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。促进芽的分化促进根的分化促进愈伤组织的形成巧记：高根低芽中愈伤探究.实践菊花的组织培养2.材料用具①外植体：幼嫩的菊花茎段(细胞分裂能力强，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培养基作为碳源提供能量植物可少量吸收，调节渗透压葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。培养基名称：

；物理性质：

；碳源：

。MS培养基固体培养基有机碳源（蔗糖）p116探究.实践菊花的组织培养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(幼嫩的茎段):(2)取材将消毒过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。消毒与无菌水冲洗酒精30S无菌水2-3次次氯酸钠30min2-3次无菌水(3)接种在酒精灯火焰旁，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。接种切段防止杂菌生长：①杂菌与培养物竞争（种间竞争）营养；②产生有害物质危害培养物。注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。探究.实践菊花的组织培养3.方法步骤将接种了外植体的锥形瓶置于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。(4)脱分化脱分化（一般不需要光照）外植体愈伤组织(5)再分化培养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。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。（需要光照）诱导出芽诱导生根试管苗诱导叶绿素合成，利于幼苗光合作用。(6)移栽在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。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4.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，试分析它们被污染的可能原因。(2)从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？(3)培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？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周左右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。一般使用无土栽培方法。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。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≈1；③实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值＞1；④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值＜1。探究.实践菊花的组织培养5.进一步探究接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活脱分化再分化探究.实践菊花的组织培养6.脱分化和再分化比较脱分化再分化过程分裂、分化结果需要条件有分裂，无分化有分裂，有分化形成愈伤组织形成根、芽a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例适中d.一般不需光（有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织）a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照（诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用）外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗原理：植物细胞的全能性外植体脱分化愈伤组织再分化(根、芽)完整植株探究.实践：菊花的组织培养技术植物组织培养技术流程植物细胞工程的基本技术本节小结A．为防止微生物污染，过程①要对花药进行灭菌B．过程②为脱分化，需要给予适宜的光照C．降低生长素的含量有利于过程③根的分化D．过程④移植幼苗前要进行炼苗、壮苗2．花药离体培养是重要的育种手段。某二倍体植物花药育种的过程如图所示。下列叙述正确的是()D课堂检测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