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(共24张PPT)
第1节 植物细胞工程
第1课时 植物细胞工程的基本技术
第一章
哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
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
科技探索之路
植物细胞工程的发展历程
课后阅读
从社会中来
从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。
国画作品《兰》
问题:可利用兰花的一片叶、一片花瓣、一粒花粉或一个细胞进行繁殖来解决上述问题吗？为什么？
细胞具有全能性
一、细胞的全能性
任务1：联系教材P34和必修1，解决问题：
1.细胞全能性的概念？
据概念判断：①细胞表现全能性的标志是？
②种子萌发成幼苗，是否体现了细胞的全能性？
2.（必修1内容）①细胞具有全能性的原因是什么？
②细胞全能性的大小与什么相关？
3.在生物生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性？
4.如何才能让高度分化的植物细胞表现出全能性？
细胞内含有该生物的全套遗传信息
细胞经分裂和分化后，产生完整生物体或其他各种细胞
一般与细胞分化程度呈负相关
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
因为在特定的时间和空间条件下，基因才会进行选择性表达
否，种子是植物的胚状结构，相当于是一个个体
（P34）
植物组织培养技术
2.根据概念，判断：
①要使已分化的细胞、组织、器官表现出全能性需要什么条件？
②植物组织培养利用的原理：
③植物组织培养的生殖方式 ，
细胞分裂方式_________。
1.植物组织培养的概念：
二、植物组织培养技术
任务2：阅读教材P35，解决问题：
指将 的 等，培养在
上，给予 ，诱导其 的技术。
植物器官、组织或细胞
人工配制的培养基
适宜的培养条件
形成完整植株
植物细胞具有全能性
无性生殖
离体
②营养物质
提供能量，调节渗透压
（常用MS培养基）
适宜的温度、PH、无菌条件
(水、无机盐、蔗糖等有机物和植物激素)
有丝分裂
①②③
①
③
1.什么是外植体？
2.什么是脱分化和再分化？分别是指图中哪个过程（①或②）？
3.愈伤组织的特点是什么？
4.决定细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素是？
它们如何影响影响植物细胞的发育方向？
5.用文字和箭头概述植物组织培养过程？
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
生芽、生根
（或胚状体）
生长发育
试管苗
（植物体）
二、植物组织培养技术的过程
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
接种外植体
诱导愈伤组织
脱分化
再分化
②
①
生长素和细胞分裂素
的浓度和比例
未分化、不定形、高度液泡化的薄壁细胞
任务2：阅读探究实践第1段，解决：
愈伤组织
未分化、不定形、高度液泡化的薄壁细胞
生长素
细胞分裂素
巧记：生长素多根少芽均愈伤
探究.实践
一、实验目的：
菊 花 的 组 织 培 养
注意：
1.实验中使用的培养基、器械需要_______处理；操作者、工作台需
_______处理；操作过程需要在_______________进行。
2.接种注意外植体的方向，不要_____。
3.诱导愈伤组织时 ，后续培养过程则 。
灭菌
消毒
酒精灯火焰旁
倒插
不需要光照
需要光照
1.了解植物组织培养的基本原理
2.了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响。
幼嫩的菊花茎段
（生理状况好，细胞分化程度较低，其全能性易表达）
二、材料用具：
菊花的组织培养
探究·实践
1.用 擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体用 消毒30s，然后立即用 清洗2～3次；再用 溶液处理30 min后，立即用 清洗2～3次。
酒精
酒精
无菌水
次氯酸钠
无菌水
外植体消毒
(1)注意酒精和次氯酸钠消毒的时间和浓度。对外植体的消毒既要达到消毒的效果，又不能杀死外植体。
(2)用无菌水清洗是为了防治消毒液残留，消毒过度杀伤外植体。
三、实验步骤：
菊花的组织培养
探究·实践
2.将消过毒的外植体置于无菌的 中，用 吸去表面的水分。用 将外植体切成0.5～1cm长的小段。
培养皿
无菌滤纸
解剖刀
3.在 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，并在培养基上做好标记。
酒精灯火焰
1/3～1/2
不能倒插
外植体切段
接种
外植体
三、实验步骤：
菊花的组织培养
探究·实践
4.将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于 ℃的 中培养。在培养过程中，定期观察和记录 的生长情况。
脱分化
5.培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导 的培养基上。长出芽后，再将其转移到诱导 的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
再分化
18～22
培养箱
愈伤组织
避光培养
生芽
生根
1.需要光照
2.先生芽后生根，培养基不同
（因为叶绿素的合成需要光）
（若先生根后面就不易生芽）
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
培养
三、实验步骤：
菊花的组织培养
探究·实践
6.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，待其长大后再移栽入土。每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
移栽
炼苗
三、实验步骤：
1.A、B过程分别为 。C是 。
A过程细胞分裂方式是 ，
B过程细胞分裂方式是 ,同时也进行 。
A过程一般 光照；B过程需要光照，因为 。
2.影响A、B过程的关键因素是 ，主要是 和 ，二者添加的 会影响脱分化和再分化过程。
3.植物组织培养是一个 过程。（填“无性生殖”、“有性生殖”）
植物体
根、芽或胚状体
外植体
脱分化
再分化
有丝分裂
细胞分化
植物激素
细胞分裂素
生长素
无性生殖
A B
有丝分裂
浓度及比例
【练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：
C
脱分化、再分化
愈伤组织
不需要
叶绿素的合成需要光照
2.决定脱分化和再分化的关键激素是 ;
3.植物组织培养利用的原理： ；
4.植物组织培养的生殖方式 ，
细胞分裂方式________。
下节课前提问
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
生芽、生根
（或胚状体）
生长发育
试管苗
（植物体）
植物细胞具有全能性
无性生殖
有丝分裂
生长素和细胞分裂素
避光
光照
1.植物组织培养流程图：
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。
番茄
马铃薯
有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
植物体细胞杂交技术
情境分析
将 ，在一定条件下 ，并把杂种细胞 的方法。
任务3：阅读P38，解决问题
1.植物体细胞杂交概念：
三、植物体细胞杂交技术
不同来源的植物体细胞
融合成杂种细胞
培育成新植物体
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
2.植物体细胞杂交的意义？
3.你知道目前有哪些杂种植株实例吗？
1.①代表的过程？去除细胞壁的原因和方法？去璧的植物细胞称为什么？
2.杂交过程的关键环节？②代表的过程？诱导融合的方法？融合成功的标志？
3.③是什么细胞？④和⑤代表的过程？⑥⑦体现什么技术和原理？
4.植物体细胞杂交完成的标志是什么？
任务4：阅读P37-38，解决问题：
A细胞
B细胞
愈伤组织
①
①
②
②
③
④
⑤
5. 植物体细胞杂交技术 流程：
去除
细胞壁
原生质体
移栽后的植株
正在融合的原生质体
再生出细胞壁
培育出杂种植株
脱分化
再分化
杂种细胞
去除
细胞壁
人工诱导原生质体融合
酶解法
⑦
⑥
融合成功的标志
杂交完成的标志
原理：细胞膜的流动性
原理：植物细胞的全能性
植物细胞融合技术
植物组织培养技术
原生质体
二
思维拓展：原生质体A和原生质体B融合后，获得的所有细胞一定是所需要的杂交细胞吗？如果不是该如何处理？
AA
AB
BB
筛选
AB
A
B
白菜（2N=18）基因型为AAbb，与甘蓝（2N=18）基因型为YYEe进行体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的细胞中：
染色体数为 ，属于 倍体，基因型为________
36
四
AAbbYYEe
思维提升：原生质体A和原生质体B融合后，杂种细胞的染色体数目发生变化，属于哪种变异类型？
染色体数目变异
二、植物体细胞杂交技术
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
A
P38 练习与应用
二、植物体细胞杂交技术
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。
拓展应用：“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯，这是为什么？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的
P38 练习与应用
1.植物体细胞杂交技术的两大过程及原理：
①植物细胞融合
②植物组织培养
（原理：细胞膜的流动性）
（原理：植物细胞的全能性）
2.关键环节和两个标志：
②植物细胞融合完成的标志：
植物体细胞杂交完成的标志：
再生出新的细胞壁
培育出杂种植株
3.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
4.杂种植株的染色体变化属于哪种变异类型？
染色体数目变异
下节课前提问
①关键环节：
原生质体间的融合

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