资源简介

(共38张PPT)
第2章细胞工程
细胞工程概念 (P.31)
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。
原理和方法
细胞生物学、分子生物学和发育生物学
操作水平
细胞器、细胞或组织
目 的
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
分类
植物细胞工程和动物细胞工程
第2章 细胞工程
第1节
植物细胞工程
--植物细胞工程的基本技术
02 植物体细胞杂交
01 植物组织培养技术
目 录 /CONTENTS
植物细胞工程
从社会中来 鬼兰(幽灵兰)
市场价格：1500万每株!
世上最贵的兰花
一 、植物组织培养技术 外植体
1、概念：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。
2、理论基础：植物细胞的全能性
> 概 念
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，即细胞具有全能性。
卡
叶子 花瓣 花粉 细胞 植物体
> 原因
高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信 息 ，具有发育成完整个体所需要的全套基因。
实例：胡萝卜韧皮部
细胞发育成完整植株
韧皮部细胞
脱分化
再分化 细胞团
(必修1 P118-121)
胡萝卜植株
幼苗
根或芽
>植物细胞表现出全能性的条件
枝芽结构示意图
a、离体 b、一定的营养物质、植物激素 c、适宜的温度、 pH 、光照、无菌等外界条件
>为什么植物体中细胞没有表现出全能性
生长点
叶原基的细胞 只能发育为叶
芽原基的细胞 只能发育为芽
在特定的时间和空间 条件下，细胞中的基 因会选择性表达。
叶原基
芽 轴
芽原基
[思考]
一 、植物组织培养技术 外植体
1、概念：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。
2、理论基础：植物细胞的全能性
3、大致过程：
接种外植体
外植体 脱分化 愈伤组织再分化 根、芽 — → 完整植株
分化状态 未分化状态 9
移栽成活
诱导生根
诱导生芽
诱导愈伤组织
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。
愈伤组织： 脱分化形成的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。
愈伤组织 生芽 试管苗
【 相关概念 】
10
菊花的组织培养
酒精 → 无菌水 → 次氯酸钠溶液
30S 2-3次 30min
无菌水洗
2-3次
为什么进行无菌操作
防止杂菌污染。
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。
探究 ·实践
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
菊花的组织培养
酒精 → 无菌水 → 次氯酸钠溶液
30S 2-3次 30min
无菌水洗
2-3次
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
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
一 、 NH KH CaC ZnS KI( CuSO 甘氨 盐酸 肌醇
MS培养基的配方(1L的用量)
NO (硝酸铵) 1650 mg KNO (硝酸钾) 1900 mg
PO (磷酸二氢钾) 170 mg MgSO · 7H O(七水合硫酸镁)370 mg
l · 2H O(二水合氯化钙)440 mg MnSO 4H O(四水合硫酸锰)22.3 mg
O · 4H O(四水合硫酸锌)8.6 mg H BO (硼酸) 6.2 mg
碘化钾) 0.83 mg Na MoO · 2H O(二水合钼酸钠)0.25 mg
· 5H O(五水合硫酸铜)0.025 mg CoCl · 6H O(六水合氯化钴) 0.025 mg 酸 2 mg 盐酸硫胺素(维生素B ) 0.1 mg
吡哆醇(维生素B ) 0.5 mg 烟酸 0.5 mg
100 mg 蔗糖 30g
琼脂
10g
盐*
螯合铁
一、植物组织培养常用的培养基配方 P116
二、MS培养基配过程
拓展 Expand
探究 · 实践
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
菊花的组织培养
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)
探究 · 实践
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
菊花的组织培养
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。
置于黑暗
有光时，往往容易形成维管组
织，而不易形成愈伤组织。
脱分化过程中受污染的培养基
菊花的组织培养
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。
置于光照!
芽发育成叶，叶肉细胞中 叶绿素的合成需要光照
探究 · 实践
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
若先生根后 就不易生芽
再分化过程中受污染的培养基
探究 · 实践
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
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。
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。
菊花的组织培养
观察
炼苗
移栽
①外植体消毒 ③接种外植体 ⑤诱导生芽生根
②外植体切段 ④诱导愈伤组织 ⑥炼苗、移栽
回顾实验
拓 展 植物组织培养的两种途径 Expand
胡萝卜根
胚状体 的韧皮部
途径
愈伤组织
接种外植体
器官
发生 途径
胚状体 幼苗 胡萝卜植株
胚状体
无性生殖
诱导愈伤组织
类似胚的结构
诱导生芽
移栽成活
诱导生根
探究 · 实践 进一步探究
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；
生长素用量/ 细胞分裂素用量
结果
比值≈1
促进愈伤组织的形成
比值>1
促进根的分化
比值<1
促进芽的分化
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。
生长素与细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素(课.35)
→细胞分裂素
生长素
(3)若用菊花茎切段作为外植体，应将其形态学上端插入诱导愈伤组 织的培养基中( × )
(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样( × ) ,解析
生长素与细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形 成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。
(1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性( × )
解析
植物细胞虽然具有全能性，但并不是所有细胞都能表达全能性， 细胞全能性的表达需要一系列条件。
(2)在植物组织培养时，对外植体要进行灭菌处理( × )
判断正误
同步P.14
1. (2023 ·江苏南通高二期中)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是( )
A. 用自然生长的茎进行组织培养需要用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液 消毒
B. 培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
再生植株需要去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田
D. 试管苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
解析
C 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用体积分数为70%的酒精消毒， 用无菌水清洗，再用质量分数为5%的次氯酸钠溶液处理，最后再用无菌水 清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响 气体交换，B错误；试管苗生存能力较弱，需要进行锻炼，采用蛭石作为栽 培基质的原因是蛭石保水透气，蛭石不含营养，D错误。
及时反馈
上述植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性
B. 需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染
C. 外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照
D. 外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株 叶片无色
① 愈伤 ② 长出 ③ 组织 丛芽
2.2. 如图是植物组织培养过程示意图，下列相关说法正确的是( )
④ 移栽
成活
外植体
生根
解析
A 外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性， B
错误；①是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且应避 光培养，当愈伤组织再分化形成芽和叶时才需要适当时间和强度的 光照，C 错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培 养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色， D
错 误 。
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件(温度、 PH、 光等)
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
脱分化 遮光
愈伤组织
再分化 一定的光照
胚状体
有光时，往往容易 形成维管组织，而 不易形成愈伤组织。
芽发育成叶，叶肉细胞中 叶绿素的合成需要光照
离体的植物器官、组织或细胞(外植体)
根、芽
试管苗
“番茄-马铃薯”的假想图
利用传统有性杂交方法能实现吗 为什么
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
不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离
27
人细胞
人鼠杂交细胞
培养40min
绿色荧光素 标记的抗体
1.概念：将不同来源的植物细胞，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。
参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么 得到杂种细胞后，如何培育成植株
二 、植物体细胞杂交技术
细胞壁 细胞膜
细胞质 液泡膜
细胞液
红色荧光素 标记的抗体
细胞融合初期
细胞 融合
细胞融合
鼠细胞
28
番茄细胞 番茄原生质体
植物细胞融合 植物组织培养
植物体细胞杂交
正在融合的原生质体 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株
2.过程
去壁
再生
新 壁
③
马铃薯
原生质体
马铃薯 细胞
融合
②
脱分化
再分化
移栽
去壁
29
①原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交
②方法：酶解法
③酶 ：纤维素酶和果胶酶
再生出细胞壁
愈伤组织
植物体细胞杂交
原生质体
原生质层
去壁
马铃薯
原生质体
融合
番茄细胞 番茄原生质体
植物细胞融合
杂种植株
植物组织培养
植物体细胞杂交技术
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡 细胞核
细胞壁
细胞膜] 细胞质 液泡膜 细胞液
(1)去除细胞壁
马铃薯 细胞
再生
③
去壁
①
正在融合的原生质体
脱分化
再分化
移栽
30
番茄细胞 番茄原生质体
植物细胞融合 植物组织培养
植物体细胞杂交
①基 础 ：细胞膜具有流动性
物理：电融合法、离心法
化学： 聚乙二醇 (PEG) 融合法、高Ca +-高pH融合法
去 壁
①
马铃薯
原生质体
去壁
正在融合的原生质体 再生出细胞壁
愈伤组织
移栽
杂种植株
(2)原生质体
间的融合
植物体细胞杂交技术
再生 新壁
③
②方法：
马铃薯 细胞
融合
②
脱分化
再分化
31
高尔基体
(3)融合完成的标志：再生出新的细胞壁
(4)杂交完成的标志：培育成新植物体
细胞的全能性
番茄原生质体
植物细胞融合
植物体细胞杂交
去壁
马铃薯
原生质体
去壁
正在融合的原生质体 再生出细胞壁
愈伤组织
移栽
杂种植株
植物组织培养
再生 新 壁
③
马铃薯 细 胞
番茄细胞
再分化
移栽后的植株
脱分化
融 合
32
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"杂种植株的细胞中两 个物种遗传物质的表达存在相互干扰，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。
"番茄一马铃薯"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
拓展 课P.38
Expand
细胞融合后，共有 5 种细胞类型
融合细胞有 3 种，符合要求的是AB
A
甘蓝
B
同 步P.16-------2 34
3、意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等
融合实例： 思 考 ：
(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞( × )
(2)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术(
(3)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性( × )
解析
两个植物细胞需要先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有 活力的原生质体，再用物理法或化学法诱导原生质体融合。
植物原生质体融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。
(4)利用物理法或化学法可以直接诱导两个植物细胞融合( × )
判断正误
解析
同 步P.7
A.① 过程表示利用酶解法去除细胞壁获得原生质体的过程
B.② 过程可用聚乙二醇诱导原生质体融合
C.③ 过程中高尔基体活动旺盛
最终获得的杂种植株体细胞内含19条染色体
解 析
D [最终获得的杂种植株体细胞内含有两个亲本的全部遗传物质，即含有20+18= 38(条)染色体，故D 项错误。]
①
白 菜 体 细 胞 (2n=20)
①
甘 蓝 体 细 胞 (2n=18)
3. (2022 ·天津静海一中高二期末)如图表示利用植物体细胞杂交技术获得杂种
植株白菜—甘蓝的过程，下列有关说法错误的是( )
及时反馈
② ④ ⑤
正 合 生
在 的 质
融 原 体
愈 组
杂 植
伤 织
种 胞
杂 细
种 株
4. 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( )
甲
A. 经过程①获得的a、b 称为原生质体，过程②利用了细胞膜的选择透过性 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. 获得的植株d, 因为在减数分裂时同源染色体能正常配对，所以理论上是 可育的
解析
D 过程②利用细胞膜的流动性，A 错误；若只考虑两两融合，则融
合的细胞有三种类型：AAAA 、BBBB 、AABB,B 错误；过程④和 ⑤分别是脱分化和再分化，C 错误；通过植物体细胞杂交获得的植 株d,因为细胞中有同源染色体存在，在减数分裂时，同源染色体
能正常配对，所以理论上是可育的， D 正确。
植物组织培养
植物细胞的全能性
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽或胚状体
生长发育
植物体
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
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较
原理
过程
意 义
联系
融合的原生
质 体AB
再生细胞壁
杂种细胞AB
植物细胞A
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
植物细胞B
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的障碍
脱分化
愈伤组织
杂种植株 <再分化
人工诱导
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 纤维素酶和果胶酶
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 )
目 的 植 株 选 择 c 用体培养基培养的 愈伤组织
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
练习与应用
PEG
诱导
细胞分裂
甲原生质体 乙原生质体
甲植物细胞 乙植物细胞
a
处 理
b

展开更多......

收起↑