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(共31张PPT)
考点一 植物细胞工程的基本技术
考点二 植物细胞工程的应用
第37课 植物细胞工程
考点一 植物细胞工程的基本技术
(1)原理和方法：应用　　　　　　、　　　　　　和　　　　　　等多学科的原理和方法。
(2)操作水平：　　　水平、　　　水平或　　　水平。
(3)目的：获得特定的　　　　　　　　　　　　　　　　。
细胞生物学
分子生物学
发育生物学
细胞器
细胞
组织
细胞、组织、器官、个体或其产品
1.细胞工程的概念 P31
(4)分类
植物细胞工程
动物细胞工程
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
植物细胞的全能性
植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
原因：生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因
条件：离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
1、实验原理：
植物细胞具有全能性
2、基本过程：
①消毒灭菌
②取材（形成层）
③接种到“诱导培养基”上
脱分化
④接种到“分化培养基”上
⑤移栽
再分化
愈伤组织
或胚状体
幼根和芽
外植体
完整植株
（离体的植物器官、组织或细胞）
发育
移栽成活
二.植物组织培养技术 P35 P342
脱分化
再分化
脱分化
让已经分化的细胞，经过激素诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
愈伤组织
排列疏松无规则，无定形状态，高度液泡化的薄壁细胞。
注意：无叶绿体，可进行有丝分裂
适温、避光
见光后愈伤组织形成维管组织，变为绿色
再分化
脱分化产生的愈伤组织在一定培养条件下再分化成幼根和芽，或胚状体，进而形成小植株的过程。
①实质 ______________
②结果_____________________________________
______________
③光照条件：_________________________
为什么？_____________________________________
④过程中涉及的生命活动
__________________________________________
基因的选择性表达
再分化芽、根等器官，或再分化成胚状体后长出芽和根，进而发育成完整的植株
需要给予适当时间和强度的光照
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化
适宜的激素比例
生长素和细胞分裂素的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向
细胞分裂素
生长素
低→利于芽的分化
高→利于根的分化
适中→利于愈伤组织的形成
P116
①碳源：蔗糖
②主要氮源：NH4NO3、KNO3
③肌醇、烟酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素属维生素类
肌醇：参与细胞壁及细胞膜的构建，促进胚状体和芽的形成
烟酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素：辅酶，参与各种代谢,促进生长分化
④甘氨酸：很多氨基酸体内合成的前体物、促进离体根的生长
实例：
菊花的组织培养
提供能量，调节渗透压
酒精消
毒30s
1.外植体的消毒 P36
材料：
幼嫩的菊花茎段
流水
冲洗
次氯酸钠溶
液处理30min
→
→
无菌水清
洗2～3次
→
→
无菌水清
洗2～3次
2.外植体的切段 P36
用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段
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
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
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 P36
用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记
无菌操作
4.诱导愈伤组织 P37
将接种了外植体的锥形瓶置于18-22℃的培养箱培养
脱分化
定期观察愈伤组织的生长情况
培养基及培养条件：
激素比例1：1、置于黑暗、提供有机碳源（蔗糖）
培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上
注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！
5.诱导生芽生根 P37
长出芽后，将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
6.移栽 P37
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
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。
(2022·浙江6月选考)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培(组织培养)须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
C．组培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
D．不带叶片的菊花茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
D
若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
【归纳】植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（1）离体（最关键）:
（2）严格的无菌条件:
① 对操作环境、双手、外植体进行消毒；
② 对培养基和器械进行灭菌；
③ 接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
（3）适宜的培养条件:
（4）适宜浓度和比例的激素:
（5）一定的营养条件:
温度,光照
包括有机营养成分、无机营养成分
主要是生长素和细胞分裂素
1
2
3
4
考向1| 植物组织培养过程的判断
1．(2021·江苏卷)植物组织培养技术常用于商业化生产。其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是(　 　)
A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养
B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
D
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2
3
4
2．(2023·山东青岛模拟)科学家应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成一株完整的新植株(如图所示)。关于这一科学事实，下列叙述错误的是(　 　)
A．培育成的新植株是单倍体植株
B．这种生殖方式属于无性繁殖
C．细胞数目的增多是通过有丝分裂
D．证明了植物细胞具有全能性
A
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
融合成功标志
三.植物体细胞杂交技术
1.原理
2.过程
植物细胞的全能性
细胞膜的流动性
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
融合成功标志
三.植物体细胞杂交技术
2.过程
思考：①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的原因是？
②细胞融合成功的标志是？与此过程中相关的主要细胞器是？
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
高尔基体、线粒体
⑤优点
⑥缺点
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
不同物种
生殖隔离
异源多倍体
③生殖方式：________ 分裂方式：________ 可遗传变异类型：________________
④实例：白菜-甘蓝、普通小麦-长穗偃麦草
无性生殖
有丝分裂
染色体（数目）变异
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考向2| 植物体细胞杂交的过程分析
3．(2023·广东湛江模拟)紫苜蓿产量高，营养丰富，但耐酸性差，作为饲料易造成家畜膨胀病；百脉根耐酸性强，叶片因富含缩合单宁可防止反刍动物膨胀病的发生。研究人员通过植物体细胞杂交最终获得抗膨胀病的新型苜蓿。下列叙述正确的是(　 　)
A．新型苜蓿培育过程中需要使用生长素、细胞分裂素、纤维素酶、胰蛋白酶等物质
B．诱导紫苜蓿、百脉根原生质体融合的方法有离心、电刺激和生物诱导等
C．抗膨胀病型苜蓿新品种与紫苜蓿、百脉根仍存在着生殖隔离
D．新型苜蓿培育、人鼠细胞融合过程均体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性
C
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4
4．(2023·山西临汾模拟)下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)步骤①的方法是________。步骤②常用的化学试剂是________，之后________(填“需要”或“不需要”)筛选。
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是______________，其中步骤④是________。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，与A、B两种植株相比，该杂种植株是新物种的原因是________________________________________________。
(3)培育该杂种植株的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？______________为什么？_____________________________
_________________________________________________________。
不遵循 因为孟德尔遗传规律发生在有性生殖减数分裂产生配子时，而植物体细胞杂交育种属于无性生殖。
该杂种植株与A、B两种植株间均存在生殖隔离
脱分化
植物组织培养技术
酶解法
聚乙二醇（PEG）
需要
(2021·高考福建卷)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是(　 　)
A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
D
请回答下列问题：
(1)制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是____________________。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是____________________。原生质体融合成功的标志是_________________________。图中X是_______________。
纤维素酶和果胶酶
PEG(聚乙二醇)　
杂种细胞再生出细胞壁
愈伤组织　
(2021·重庆选择考模考)某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。
(2)为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是____________________。
(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是______________________________________________________________，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。
细胞分裂素
融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，具有全能性
本节小结
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
细胞全能性
细胞膜一定的流动性、细胞全能性
染色体变异
无性繁殖
①脱分化
②再分化
克服不同种生物远缘杂交的障碍
考点二 植物细胞工程的应用 P39-41 P344-345
根尖、茎尖的分生区（几乎不含病毒）
作物脱毒
保持优良性状
快速大量繁殖
快速繁殖
植物繁殖的新途径
选择花粉培养
单倍体
加倍
纯合子
单倍体育种
物理、化学因素诱导产生突变并进行筛选
突变体利用
作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
次生代谢物：植物代谢产生一些不是植物基本生命活动所必需的产物。p41
脱毒苗与抗毒苗的辨析
脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。
抗毒苗是利用基因工程技术把某抗病毒基因导入受体细胞中，赋予生物抗病毒的遗传特性，属于基因工程的范畴。
细胞产物的工厂化生产
(1)细胞产物：次生代谢物，如紫草宁、紫杉醇等。
(2)技术基础：植物细胞培养技术。
(3)培养阶段：愈伤组织阶段。
作物新品种的培育
A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B．培育的脱毒苗具有抗病毒的能力
C．实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低
D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60 mm
1．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。相关叙述正确的是(　 　)
C
2．(2023·江西鹰潭模拟)花药离体培养是重要的育种手段，下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是(　　 )
A．为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在70%的酒精中浸泡30 min
B．过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化
C．过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体
D．过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上
C
3．植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。下列相关叙述错误的是(　 　)
A．次生代谢物是一类小分子有机物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
B．植物细胞的次生代谢物含量很低，有些产物不能或难以通过化学合成途径得到
C．细胞产物的工厂化生产是指利用植物组织培养来获得目标产物的过程
D．植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术
C
紫杉醇是一种生物碱类化合物，是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物。下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，据图回答下列问题：
(1)该途径___________(填“体现”或“不体现”)植物细胞的全能性，原因是___________________________________________。过程①中生长素与细胞分裂素的用量比值应________(填“高”“低”或“适中”)。
(2)过程③需使用液体培养基，其优点在于____________________________
______________________________。
(3)根据紫杉醇的化学本质，可以判断有关基因控制紫杉醇合成的方式是________________________________________________________________。
(4)若通过诱变育种技术选育紫杉醇含量高的细胞，可对图中的________________进行诱变处理，然后进行筛选。
不体现
没有形成完整植物体或分化成其他各种细胞
适中
使培养细胞与培养液充分
接触，有利于营养物质的充分利用
有关基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制紫杉醇的合成
愈伤组织
(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有__________________________________(答出2点即可)。
(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、 和 等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。
为了获得脱毒苗，可以选取植物的 进行组织培养。
能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
有利于胚状体进行呼吸作用
矿质元素
糖
茎尖
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是____(用流程图表示)。
真题（2019.全国Ⅲ38）培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
回答下列问题。
（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有__________。
（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是________________________。
（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是_______________________
_ 。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的__________过程，最终可形成试管苗。
（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________。
（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________________________，这种繁殖方式属于____________繁殖。
全能性
形成层容易诱导形成愈伤组织
再分化
有利于诱导叶绿素形成和植物光合作用
遗传特性
无性
①随培养时间的增加培养基中营养物质减少、有害代谢产物的积累会抑制愈伤组织的分裂、分化。②形成愈伤组织后，需要调整培养基中生长素与细胞分裂素用量的比例，以影响植物细胞的发育方向

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