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第2章 第1节
植物细胞工程
其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly)诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？
细胞工程（cell engineering)是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科的原理和方法，通过细胞、细胞器或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞或组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
细胞工程的概念
原理和方法
操作水平
目的
分类
植物细胞工程和动物细胞工程
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
01
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
播种
扦插
一般情况下：
一定条件下：
阅读教材P34，思考以下问题：
1、植物组织培养的基本原理是什么？
2、什么是细胞的全能性？
3、体细胞具有全能性的根本原因是什么？
4、在生物的生长发育过程中，为什么不是所有细胞都表现出全能性？
1.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。
细胞全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
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
实例:芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
01
细胞的全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会　　 　　　。
选择性地表达
植物细胞工程的理论基础
4、细胞全能性大小的比较：
①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞
②植物细胞>动物细胞
③体细胞：分化程度低>分化程度高
随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
5、植物细胞表现出全能性的条件：
①离体条件
②一定的营养条件
③有关的植物激素
④其他适宜的外界条件（温度、氧气、PH、光照、无菌等）
阅读教材P35，思考以下问题：
1、什么是植物组织培养？
2、植物组织培养的一般过程是怎样的？
3、什么是外植体、脱分化、再分化、愈伤组织？
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。
3.过程：
移栽成活
2.原理：
植物细胞的全能性
外植体
02
植物组织培养技术
3.一般过程：
在___________________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_____________，进而形成
团块。
一定的激素和营养等
未分化的细胞
不定形的薄壁组织
脱分化：
不定形的薄壁组织团块。
愈伤组织：
愈伤组织重新分化成芽、根等器官。
再分化：
外植体
愈伤组织
根、芽等
（胚状体）
脱分化
再分化
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
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。
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有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。
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/细胞分裂素 结果
高(＞1)
低(＜1)
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
菊花的组织培养
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
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
探究 实践
菊花的组织培养
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
＝
有利于根的分化
有利于芽的分化
促进愈伤组织生长
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
思考：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？
阅读教材P36—37，思考以下问题：
1、为什么要去除细胞壁？
2、用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？
3、诱导原生质体融合的方法有哪些？
4、如何将杂种细胞培养成杂种植株？
融合后得到的杂种细胞需要通过植物组织培养才能形成杂种植株。
植物体细杂交的过程：
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.融合
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
03
植物体细胞杂交技术
1. 概念：
指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。
4.两个标志
（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.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
03
植物体细胞杂交技术
2.融合实例:
3.原理：
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
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。
"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
拓展应用
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

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