2.1植物细胞工程课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第二章细胞工程第1节植物细胞工程的基本技术1.了解细胞工程的含义。2.掌握植物组织培养技术的过程。[重点]3.理解植物体细胞杂交技术的过程。[重点]学习导航1.细胞工程的概述应用原理和方法研究水平研究目的据操作对象分类：细胞生物学、分子生物学、发育生物学细胞水平、细胞器水平、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动物细胞工程植物体细胞杂交植物组织培养叶子花瓣花粉细胞植物体播种扦插一般情况下：一定条件下：为什么一个花瓣就可以培养成完整植株植物细胞工程的基本原理：细胞全能性一、细胞的全能性1.概念:已经分化的细胞仍然具有______________的潜能。发育成完整生物体3.全能性大小比较第一组受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞

第二组植物细胞动物细胞〉〉〉〉一般来说，分化程度越高全能性越低！2.原因:生物体细胞含有本物种的_____________全套遗传信息4.体现全能性的例子细胞→完整个体或其他各种细胞

①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株，花粉发育成植株

②受精卵发育成个体（动植物）③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰

5.不体现全能性的例子：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。二、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几个关键词：脱分化:再分化:愈伤组织: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，转变为未分化状态愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程不定形的薄壁组织团块细胞分化:在发育过程中，具有全能性的细胞（如受精卵细胞）逐步转变成形态、结构、功能各异的组织细胞的过程

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）。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。表现全能性的条件离体、营养物质、激素、适宜的温度、pH一、植物组织培养技术——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巧记：高根低芽中愈伤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）（1）培养基名称：

；（2）物理性质：

；（3）碳源：

。拓展1：植物组织培养常用的培养基配方p116MS培养基

固体培养基蔗糖作为碳源，提供能量，调节渗透压①无机营养成分(水和无机盐)②有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素等)③特定浓度和比例的激素(主要是生长素和细胞分裂素)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炼苗、移栽防止杂菌生长。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。为什么进行无菌操作？用酒精擦拭双手和超净工作台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。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。用酒精擦拭双手和超净工作台

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。

接种外植体时，不要倒插！

（将“形态学上端”朝上）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。脱分化避光1.诱导愈伤组织的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？为什么？1：1黑暗条件原因：有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。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、移栽接种到诱导生根培养基接种到诱导生芽培养基1.诱导生芽生根的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？为什么？需光照诱导生芽：生长素比例少诱导生根：生长素比例多芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照若先生根后面就不易生芽进一步诱导形成试管苗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，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。炼苗！移栽！观察！菊花的组织培养p371.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AB有丝分裂浓度及比例【练习】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二、植物体细胞杂交技术1.通过有性杂交能实现吗？为什么？西红柿土豆×不能，不同种物种间存在生殖隔离植物体细胞杂交技术2.有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？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。2.过程：A细胞B细胞纤维素酶果胶酶①去壁：酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁②诱融物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等脱分化再分化移栽植物细胞融合植物组织培养杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株细胞膜具有流动性植物体细胞融合完成的标志植物体细胞杂交完成的标志植物细胞具有全能性3.原理：细胞膜具有一定的流动性植物细胞膜的全能性4.两个标志（1）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁（2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体5.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。6.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种+=白菜甘蓝白菜-甘蓝[拓

展]融合细胞类型的分析1.A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型(只考虑两两融合)？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？有

种融合类型：3AA、BB、AB我们需要的是：AB因此要对融合后的原生质体进行筛选。培养基中共有

种类型的细胞。AA、BB、AB、A、B5[拓

展]融合细胞类型的分析2.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数：

；染色体组数：

；基因型：

；属于可遗传变异类型中的

。2x＋2y4个AabbccDd染色体数目变异注意：区分原生质体和原生质层细胞壁细胞膜细胞质液泡细胞核指的是脱去细胞壁的细胞。包括：细胞膜、细胞质、细胞核。原生质体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。原生质层原生质层1．关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是（）A．再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质B．脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同C．再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理D．再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化C课堂检测2．如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析，下列叙述正确的是（）A．经过程①获得的a、b称为原生质体，过程②利用了细胞膜的流动性B．c细胞只有AABB这一种类型C．过程③和④分别是脱分化和再分化D．获得的植物d，即使在减数分裂时同源染色体能正常配对，在理论上也是不可育的A课堂小结项目植物组织培养植物体细胞杂交技术所属范畴原理步骤意义联系保持优良性状，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）细胞全能性细胞膜具有一定的流动性植物细胞的全能性无性繁殖、染色体变异无性繁殖①脱分化②再分化打破生殖隔离，实现远缘杂交育种异想天开

要是把我老牛的细胞与植物细胞杂交，得到绿色的小奶牛，那岂不是只要晒晒太阳就可以挤出牛奶啦！！！！请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请尝试设计出具体实验方案谢谢植物细胞工程的实际应用（一）、植物繁殖的新途径（二）、作物新品种的培育（三）、细胞产物的工厂化生产1.单倍体育种2.突变体的利用药物，香料，蛋白质等1微型繁殖2.作物脱毒3.神奇的人工种子一、植物繁殖的新途径

1.微型繁殖(属无性繁殖)(1)微型繁殖技术（快速繁殖技术）:

快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.

(2)特点:

保持优良品种的遗传特性;

高效快速地实现种苗的大量繁殖.*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术；2.培育脱毒作物

(1)材料:无病毒的茎尖

(2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得*脱毒苗≠抗毒苗PDDBBddbbF1DdBbF2D_B_D_bbddB_ddbb高茎抗病矮茎不抗病F3连续的自交直至不发生性状分离选出ddBB

用高杆抗病（DDTT）和矮杆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮杆抗病小麦（ddTT），如果要筛选出纯合的矮茎抗病的优良性状的小麦，你可以想到几种育种方法？杂交育种缺点：获得新品种的周期长

选育出需要的矮抗纯种生长F4缺点：不定向性诱变育种PDDTT

×

ddttF1DdTtDdTtDTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt（种子）第一年（植物体）

减数分裂

（花粉）花药离体培养

（单倍体幼苗）

秋水仙素处理

（二倍体纯合植株）第二年播种1.单倍体育种:花药离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种作物新品种的培育花药中的花粉单倍体幼苗正常纯合二倍体离体培养人工诱导（染色体加倍）（可育）①单倍体育种的过程脱分化愈伤组织再分化②单倍体育种的原理整个单倍体育种过程的原理是染色体变异花药培养的原理是植物细胞的全能性作物新品种的培育③单倍体育种的优缺点：明显缩短育种年限，节约大量人力物力；可获得纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传。技术相对比较复杂，需要与杂交育种结合，其中的花药培养需要组织培养技术的支持。优点：缺点：是作物育种的有效途径；为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变提供材料。单育1号烟草、与常规育种结合育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等新品种。④单倍体育种的应用：⑤单倍体育种的成果：作物新品种的培育2.突变体的利用①来源：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（射线、化学物质等）的影响而产生突变，从产生突变的个体中可以筛选出人们有用的突变体，进而培育成新品种。②原理：基因突变和植物细胞的全能性③过程：外植体突变体新品种筛选培育脱分化愈伤组织再分化诱变处理作物新品种的培育④优缺点：优点：缺点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程。突变具有不定向性、多害少利和低频性，因此需要处理大量突变材料，并从中选出符合人们需要的品种。⑤实例:抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫