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(共35张PPT)
发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：
(1)实验过程中培养白地霉的培养基是____________ 。培养基定量分装前，先调节________ ，分装后用
棉塞封瓶口，最后________处理。
(2)图中①过程称为______，从甲到丁的培养过程是为了__________。白地霉菌的代谢类型为________ 。
(3)为确定菌体产量，图中②操作之前，应先称量_______的质量。过滤后需反复烘干称量，直至________。
所获菌体干重等于
废液上清液
pH
灭菌
接种
扩大培养
异养需氧型
滤纸
恒重
(质量基本不变)
恒重时的质量与滤纸质量之差(答案合理即可)
细胞工程
指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
细胞水平或细胞器水平
按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品(定向改造）
选必三 P31
从社会中来
“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫开也，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱—《金漳兰谱》的跋文中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。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。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
选必三 P34
第二章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
第1课时 植物细胞工程的基本技术
授课教师：XXX
选必三 P34
一、植物组织培养技术
课标内容要求
1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2．概述植物体细胞杂交是将不同来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。
核心素养对接
1.科学思维：说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。2．科学探究：查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。
1. 概念
细胞经分裂和分化后，仍然具有__________________或______________________的潜能。
产生完整生物体
分化成其他各种细胞
2. 细胞具有全能性的原因
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套 ，都有发育成为完整个体所必需的全部 。从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
遗传物质
基因
3. 全能性大小：
受精卵
生殖细胞
体细胞
植物细胞
胚胎干细胞
＞
＞
＞
＞
动物细胞
回忆：细胞的全能性
选必三 P31
(动物细胞只有细胞核表现出全能性)
体细胞：分化程度低的 分化程度高的，分裂能力强的 分裂能力弱的，幼嫩的细胞 衰老的细胞
＞
＞
＞
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 。
回忆：细胞的全能性
【思考】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？
选择性地表达
4. 植物细胞表现出全能性的条件：
细胞分化的实质：基因的选择性表达
【思考】细胞具有全能性一定会表现出全能性吗？
①离体
②一定的营养物质
⑤适宜的培养条件（温度、pH等）
具有全能性≠表现出全能性
植物组织培养技术的理论基础之一
④适宜比例的植物激素
③严格的无菌条件
将________的植物器官、组织或细胞等，培养在____________________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成__________的技术。
一、植物组织培养技术
1. 概念
2. 理论基础/原理：
离体
人工配制的培养基
完整植株
外植体
植物细胞的全能性
3. 一般过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根等
试管苗
壮苗、
驯化移栽
完整植株
【思考】植物组织培养是否遵循孟德尔定律？
×
选必三 P35
移栽成活
脱分化
再分化
再分化
先芽后根
愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过脱分化，形成一种排列疏松无规则、高度液泡化、无定形态的薄壁细胞组成的组织。
◆脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。
◆再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。
阅读P35页探究实践第一自然段，思考：植物激素中什么是启动植物分裂、脱分化和再分化的关键激素？
生长素和细胞分裂素
将流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用_______消毒30 s，然后立即用________清洗2～3次后，再用_______________处理30 min后，立即用__________清洗2～3次。
酒精
次氯酸钠溶液
用酒精擦拭双手和超净工作台
选必二 P36
探究 实践：菊花的组织培养
1. 外植体的消毒
无菌水
无菌水
过程：
将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5-1 cm长的小段。
探究 实践：菊花的组织培养
2. 外植体的分割
在_______________旁，将外植体的1/3～1/2插入________________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。
3. 接种
酒精灯火焰
诱导愈伤组织
IAA/CTK≈1
过程：
探究 实践：菊花的组织培养
4. 培养
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。定期观察和记录_____________的生长情况。
培养箱
愈伤组织
脱分化避光
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
愈伤组织培养
18～22 ℃
过程：
将生长良好的愈伤组织转接到____________的培养基上。长出芽后，再将其转接到____________的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
诱导生芽
诱导生根
探究 实践：菊花的组织培养
5. 转移培养
IAA/CTK<1
IAA/CTK>1
过程：
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，将试管苗移植到消过毒的____________________上，壮苗后再移栽入土。
蛭石或珍珠岩
6. 移栽
探究 实践：菊花的组织培养
过程：
探究 实践：菊花的组织培养
1．实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。
2．接种时注意外植体的方向，不要倒插。
3．诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
▲注意
防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。
【思考】为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
形态学下端插入培养基
脱分化避光，
再分化需光。
脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程
需要条件
外植体→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
①离体②适宜的营养
③生长素与细胞分裂素的比例适中④不需光
①离体②适宜的营养
③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽)④需光照
脱分化避光，
再分化需光。
探究 实践：菊花的组织培养
1. 接种3 - 4 d后，检查外植体的生长情况，统计由多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析他们被污染的原因。
用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如细菌、真菌等，培养物一旦收到污染，就会导致前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。导致外植体被污染的原因可能是：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。
结果分析与评价
2. 你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？
观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间出了愈伤组织。从刚才接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
探究 实践：菊花的组织培养
3.观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。
做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基，诱导生芽的培养基等，可以进行不同配方的比较。
结果分析与评价
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又要不能伤及根系。多使用无土栽培的办法，培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。
4.你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？
探究 实践：菊花的组织培养
进一步探究
1．一般来说，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养，如芦荟、秋海棠和月季等，你可以从中挑选一种你喜欢的植物，尝试进行组织培养。
2．如果你对植物激素的作用感兴趣，可以在查阅资料的基础上，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。例如，你可以设计对照实验，分别探究不加任何植物激素，生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1、比值大于1以及比值小于1时，对实验结果的影响。
芽、根
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
植物组织培养技术--过程
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
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？？？
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
将___________的植物体细胞，在一定条件下融合成____________，并把____________培育成____________的技术。
1. 概念
二、植物体细胞杂交技术
不同来源
杂种细胞
新植物体
杂种细胞
2. 融合实例:
3. 原理:
①细胞膜的流动性
（原生质体融合）
②植物细胞的全能性
（杂种细胞形成杂种植物）
选必三 P38
生长期短，
耐热、易贮藏
普通小麦-长穗偃[yǎn]麦草、白菜-甘蓝等
①物理法：__________法、_________法等。
2. 过程
二、植物体细胞杂交技术
纤维素酶
和果胶酶
去除细胞壁
去除细胞壁
A细胞
B细胞
A原生质体
B原生质体
正在融合的原生质体
诱导原生质体融合的方法
电融合
②化学法：__________________融合法、
__________________融合法等。
聚乙二醇(PEG)
离心
选必三 P38
选必三 P37
高Ca2＋－高pH
2. 过程
二、植物体细胞杂交技术
诱导
脱分化
移栽后的植株
3.意义
克服不同种生物_________________的不亲和性。
远缘杂交
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
植物体细胞融合成功的标志
选必三 P31
再生出细胞壁
愈伤组织
杂种植株
诱导
脱分化
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理
选材
技术操作
意义
关系 植物细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性
选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化
不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
脱分化、再分化等
杂种细胞形成、植物组织培养
植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
保持优良性状，繁殖速度快，可大规模生产
克服远源杂交不亲和的障碍
过程
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
体细胞融合成功后培养基中会有多种细胞类型(A、B、AA、BB、AB、AAA、BBB、AAB等)，其中两两融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
【思考】细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？
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 （ ）
练习与应用 （书本P38）
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
一、概念检测
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？
练习与应用 （书本P38）
纤维素酶、果胶酶
二、拓展应用
为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
1978 年，梅尔彻斯等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。他们将培育的二倍体马铃薯和番茄的叶片细胞原生质体进行融合，培育了杂种植株——“番茄-马铃薯”，它同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了类似块茎的“生殖根”，但是并没有长出可结实的花、果实以及真正的块茎。到目前为止“番茄-马铃薯”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。
二、拓展应用
为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
“番茄 - 马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是：
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，所以马铃薯—番茄杂交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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
随堂练习
1．下面是植物组织培养过程，相关说法正确的是(　 )
外植体① → 愈伤组织② → 长出丛芽③ → 生根④ → 移栽成活
A.上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性
B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染
C.外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照
D.外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色
A
提示：植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。
随堂练习
2．为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如下图。下列叙述正确的是(　　)
A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中
B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D．原生质体虽无细胞壁，但仍保持细胞的全能性
D
随堂练习
2．下图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图分析回答：
(1)图中所示过程的原理有____________________________________________。
(2)图中的①过程是__________________________。
(3)植物体细胞融合成功的标志是____________________，其产生与细胞内____________________(细胞器)有关。
细胞膜具有流动性、植物细胞具有全能性
(去壁)制备原生质体
形成新的细胞壁
高尔基体
随堂练习
(4)③和④过程分别是__________和_________过程。该杂种植株有____个染色体组。
(5)该技术最显著的优势是________________________________。
2．下图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图分析回答：
脱分化
再分化
4
克服远缘杂交不亲和的障碍

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