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通过植物组织培养可获得完整植株
第1课时
第1节
浙科版 选修3
细胞工程是指按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作，在细胞水平上改造生物遗传特性，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。
按生物类型可分：
植物细胞工程
动物细胞工程
动物细胞培养和植物组织培养分别是动、植物细胞工程的基础技术。
1.阐明植物细胞全能性的含义
2.概述植物组织培养的过程
3.举例说明离体培养实现细胞全能性的条件
早在1902年，哈伯兰特（Haberlandt）提出高等植物的器官和组织可以不断地分割，直至单个细胞的观点，预言植物体细胞在适宜的条件下有发育成完整植株的潜力，提出了植物细胞全能性的设想，并且用植物细胞组织进行了培养实验。他虽然未能获得再生植株，却是植物组织培养的开创者。1902年他发表了著名论文《植物细胞离体培养实验》，论文中提出的“植物细胞全能性” 理论成为植物组织培养的理论基础。从哈伯兰特提出植物细胞全能性理论，到1958年斯图尔（F.C.Steward）等人用胡萝卜根的韧皮部细胞证实了植物细胞的全能性，科学家们用了整整56年。
植物组织培养是指在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织或细胞等（外植体），培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术
有丝分裂
器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体
无性生殖
分类
生殖方式
分裂方式
植物组织培养
为什么植物体的外植体能够发育成完整植株呢？
细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
每一个细胞含有控制该生物发育的全部基因
原因
（1）生殖细胞＞体细胞
（2）植物细胞＞动物细胞
（3）分化程度越高，全能性越低
比较
1、植物组织培养的原理-----细胞的全能性
受精卵
早期胚胎
分生组织
生物体内细胞并不都表现全能性
没有分化的细胞也具有全能性
如
原因：在特定的时间和空间条件下，基因选择性表达
1.是不是所有的活细胞都具有全能性？
2.种子发育成植株体现了全能性了吗？
3.细胞具有的全能性一定能表现出来吗？
不是；例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞
没有；植物种子种的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能；
不一定；例如动物的体细胞
高度分化的植物组织细胞，如叶片和花瓣的细胞还能不能在适宜的条件下表现出全能性呢？
思考
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
试管苗
完整植株
移栽成活
2.植物组织培养的过程
植物组织培养流程图
离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得分裂能力，称为脱分化。
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
形成愈伤组织
不定形的薄壁组织团块
一般不需要光照
只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化
（1）脱分化
①概念：
②实质：
③结果：
④光照条件：
⑤过程中涉及的生命活动
（2）再分化
①概念
________能重新_____成____________的过程；
②实质
______________
③结果
__________________________________________
④光照条件：_________________________
为什么？_____________________________________
⑤过程中涉及的生命活动
__________________________________________
愈伤组织
分化
芽、根等器官
基因的选择性表达
再分化成胚状体，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
愈伤组织
完整植株
再分化
组织器官
胚状体
再
生
植
株
成熟细胞
分生细胞
愈伤组织
脱
分
化
分
裂
再
分
化
（3）再分化形成完整植株的途径
离体培养的条件
要使离体植物器官、组织或细胞生长发育成完整的植株，必须使成熟的细胞恢复到分生或胚胎状态。
提供适宜的条件（温度、无菌条件、培养基中适宜浓度和配比的植物激素、充分而全面的营养物质等）
1、温度
低于15℃时，外植体会生长停滞
高于35℃时，则发生高温伤害，加快衰老甚至死亡。
大多数植物最适培养温度在20-30℃之间
2、无菌条件
无菌技术的内容包括：材料、培养基、器皿和接种工具的灭菌，以及操作环境和工作台面的灭菌。
外植体灭菌的程序：
取材→自来水沖洗-70%酒精消毒-无菌水冲洗→消毒剂处理→无菌水冲洗→接种
预处理
表面灭菌
灭菌剂处理
思考：用于外植体表面消毒处理的试剂有哪些？
消毒剂的浓度一般是浓度越大，杀菌能力越强，但酒精例外（因95%或100%的酒精比70%酒精穿透细菌孢子的能力弱，而不易杀死它们）
75%酒精
表面杀菌，具有湿润和杀菌作用，浸30秒
氯化汞（升汞）
常用浓度0.1-0.2%，处理5-10分钟，有残毒
次氯酸钠
浓度2-10%，是15-30芬，对植物无害
小型灭菌锅
2.培养基、器皿和接种工具的灭菌
一般用高压蒸汽灭菌
3.接种室和接种台的灭菌
常利用用紫外灯灭菌
紫外线灭菌是激发空气中氧分子缔结成臭氧分子（03），这种气体有很强的杀菌作用
超净工作台
3、适宜的营养物质
植物组织培养的培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等物质
主要成分是琼脂和植物激素
操作简便、对培养物的支持、通气较易解决、便于经常观察研究。
？
加入琼脂的优点
微生物的碳源物质很多，有糖类及其衍生物、有机酸类、醇类、脂类、烃类、蛋白质及其降解产物等
无机盐为植物提供必需的矿质元素：
N，P，S，K，Mg、Ca等大量元素
Fe、Mn、B、Zn、Cu等微量元素
提供叶绿素来维持植物的光合作用
糖类中蔗糖、葡萄糖和果糖是较好的碳源，其中蔗糖最为常用
有机营养成分中含有糖类、氨基酸、维生素等物质
下列属于植物组织培养培养基中大量营养元素的是( )
A.B
B.Mn
C.Cu
D.P
D
4、适宜浓度和配比的植物激素
植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程
分类
植物生长素类
细胞分裂素类
离体的器官、组织、细胞按照人们的设计目标进行细胞分裂和分化、器官形成与个体再生
决定性作用
比值大时，有利于根的形成；比值小时，则促进芽的形成
促进矮牵牛外植体生根
促进矮牵牛外植体愈伤组织的生长和芽的分化
根据不同的培养类型、植物不同的营养需求，可设计不同的培养基配方
MS培养基（高盐）、B5培养基（高硝酸钾）、White培养基（低盐）、中盐型如Nitsch
Ms培养基，是目前使用最广泛的植物培养基
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其具有较高的无机盐浓度，能够保证组织生长所需的矿质营养还能加速愈伤组织的生长
MS固体培养基可用于诱导愈伤组织，也可用于胚、茎段、茎尖及花药的培养，其液体培养基用于细胞悬浮培养时能获得明显的成功
Ms培养基成分表
MS培养基( )
A．适用于培养任何一种植物组织
B．只适用于培养植物愈伤组织
C．可用于诱导植物愈伤组织产生根和芽
D．是植物组织培养的一种基础培养基
D
原理
离体培养的条件
过程
植物组织培养
植物细胞的全能性
概念
细胞具有全能性的原因
不离体的细胞不表现全能性的原因
温度
无菌条件
培养基中适宜浓度和配比的植物激素
脱分化
再分化
适宜的营养物质

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