资源简介

(共24张PPT)
第 二 章
细胞工程
目录
1 细胞工程发展历程
2 植物组织培养
植物组织培养相关概念
细胞的全能性
探究菊花组织培养过程
绘制植物组织培养流程图
植物组织培养优点
3 植物组织培养应用
哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。
斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体
古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1902年
1958年
1960年
1964年
1971年
1974年
细胞工程发展历程
第1节 植物细胞工程
第1课时：植物细胞工程的基本技术
第二章
I have a dream!
培养大量、快速地培育兰花。
如何让兰花大量繁殖？
自主阅读教材35页—37页，小组思考并讨论以下问题：
1.请结合下图中植物组织的变化，推测发育过程？
2.什么是外植体？脱分化 再分化 愈伤组织？
3.尝试归纳组织培养概念。
植物组织培养
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
脱 分 化：
已分化的细胞，失去其特有结构和功能转变成未分化的细胞的过程。
愈伤组织：
细胞排列疏松且无规则、不定形的薄壁组织团块。
再 分 化：
愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
外 植 体：
离体的植物器官、组织或细胞等
植物组织培养
植物组织培养概念
是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。
植物组织培养
1.植物组织培养的基本原理是什么？
2.什么是细胞全能性？原因是什么？
3.不同细胞全能性大小比较？
(1)受精卵 生殖细胞 体细胞
(2)受精卵 胚胎干细胞 体细胞
(3)动物细胞 植物细胞
(4)分化程度低的细胞 分化程度高的细胞
(5)分裂能力强的细胞 分裂能力弱的细胞
4.为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？
5.植物细胞表现出全能性的条件？
6.如何启动细胞分裂、脱分化和再分化，在此过程中，植物激素对植物细胞发育的影响是怎样的？
细胞分裂素
生长素
芽分化
愈伤组织
根分化
思考讨论
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。
叶子
花粉
花瓣
植物体
细胞
1.植物组织培养的基本原理是什么？
2.什么是细胞全能性？原因是什么？
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。
原因
植物细胞具有全能性
植物组织培养
3. 全能性大小的比较
体细胞全能性与细胞的分化程度
体细胞全能性与细胞分裂能力
不同类型
不同生物
分化程度低的 > 分化程度高的
分裂能力强的 > 分裂能力弱的
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
受精卵 > 干细胞 >体细胞
植物细胞 > 动物细胞
植物组织培养
4.为什么植物体中细胞没有表现出全能性？
叶原基
芽原基
枝芽结构示意图
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。
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
5.植物细胞表现出全能性的条件？
植物组织培养
6.如何启动细胞分裂、脱分化和再分化
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、比例都会影响植物细胞的发育方向。
生长素用量 / 细胞分裂素用量 结果
比值≈1
比值＞1
比值＜1
细胞分裂素
生长素
芽分化
愈伤组织
根分化
促进根的分化
促进芽的分化
促进愈伤组织的形成
植物组织培养
菊花的组织培养
植物组织培养
探究 · 实践：菊花的组织培养
流水冲洗外植体（幼嫩的茎段）
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
实验步骤
第1步：外植体消毒
第2步：外植体切段
消毒过的外植体置于无菌培养皿
用无菌滤纸吸去表面水分
用解剖刀将外植体切成0.5~1cm的小段
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。
植物组织培养
探究 · 实践：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，并在培养瓶上做好标记
注意：
实验步骤
第3步：接种外植体
接种时，注意外植体的方向，不要倒插（使形态学下端接触培养基）。
植物组织培养
探究 · 实践：菊花的组织培养
在酒精灯火焰旁，将外植体的~插入诱导愈伤组织的培养基中
用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记
注意：
实验步骤
第3步：接种外植体
接种时，注意外植体的方向，不要倒插（使形态学下端接触培养基）。
将接种了外植体的锥形瓶置于18~22℃的培养箱中培养
培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况
第4步：诱导愈伤组织
注意：
诱导愈伤组织期间一般不需要光照。
植物组织培养
探究 · 实践：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
实验步骤
第5步：诱导芽和根
注意：
诱导芽和根期间需要给予适当时间和强度的光照（叶绿素合成）。
植物组织培养
探究 · 实践：菊花的组织培养
实验步骤
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
每天观察并记录生长情况
适时浇水、施肥，直至开花
第6步：移植
植物组织培养
绘制植物组织培养过程图
脱分化
外植体
黑暗
愈伤组织
再分化
试管苗
植株
光照
移栽成活
离体
无菌
适宜培养基
适宜的外界条件(温度、光照、pH、气体等)
水
琼脂
碳源
无机盐
植物激素
蔗糖：
作为碳源，提供能量、调节渗透压
植物激素：
主要是生长素和细胞分裂素
氮源
优点：
﹙1﹚保持亲本优良性状；
﹙2﹚快速获得大量无病毒幼苗。
植物组织培养
1）在愈伤组织阶段，利用已脱分化的细胞进行培养，就可以获得细胞的代谢产物。
例如：紫杉醇可以用来治疗癌症，如果我们把红豆杉细胞培养成愈伤组织，就可以产生紫杉醇，红豆杉也就不会被“剥皮”！环境也不会遭到破坏。
2）再分化形成的胚状体，类似于胚，如果加上人工种皮、充填营养就可以生产人工种子。
3）从外植体来看，不仅可以是体细胞，还可以是生殖细胞。生殖细胞培养得到的植株就是单倍体，这是单倍体育种的基本环节。
4）植物组培是从细胞到植物体的培育过程，不受种子与繁殖季节的制约，因此可以做到大量快速繁殖，是一种“高保真”的微型繁殖。也正是因为植物组培是从细胞到植物体的过程，突变的细胞，被导入目的基因的受体细胞，体细胞杂交得到的杂种细胞，要培育形成相应的植物体，都离不开组织培养，等等。
应用
1.某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列叙述正确的是
A.外植体消毒的过程：酒精消毒30 s→次氯酸钠溶液处理30 min→无菌水清洗
2～3次
B.愈伤组织是一种不定形的薄壁组织团块，诱导产生愈伤组织时每日应给予
适时光照
C.诱导生芽的培养基与诱导生根的培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比
例和用量更高
D.打开封口膜后直接用流水冲洗掉幼苗根部培养基，再移植到消毒的蛭石环
境中炼苗处理
√
2.下图为用取自基因型为AaBb的胡萝卜韧皮部细胞培育出胡萝卜小苗的过程，下列叙述中不正确的是
A.a→b过程是通过细胞有丝分裂完成的
B.b→c→d过程发生了细胞分化
C.a→b过程中使用的培养基中应含有机碳源和氮源
D.杂合植株经上述过程获得的幼苗会出现性状分离
√

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