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第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
----植物细胞工程的基本技术
从社会中来
鬼兰（幽灵兰）
世上最贵的兰花,没有之一
！
市场价格：
1500万每株！
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？
I have a dream!
细胞的全能性
1.全能性定义：
2.具有全能性的原因：
3.体现全能性的标志 ：
4.不体现全能性的原因：
【自主学习】阅读教材P34，结合所学内容思考以下问题：
细胞的全能性
实例：
胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
细胞→完整个体或其他各种细胞
1.全能性定义：
2.具有全能性的原因：
3.体现全能性的标志 ：
4.不体现全能性的原因：
基因在特定时间、空间条件下选择性表达。
植物组织培养技术
01
1、概念：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。
2、理论基础：
植物细胞的全能性
外植体
3、生殖方式：
4、分裂方式：
无性繁殖
有丝分裂
植物组织培养技术
01
5、大致过程：
【自主学习】阅读教材P35，梳理植物组织培养的大致流程
植物组织培养技术
01
5、大致过程：
接种外植体
脱分化
诱导愈伤组织
不定形的薄壁组织团块
在一定的激素和营养条件的诱导下，使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
诱导生芽
再分化
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程
诱导生根
移栽成活
植物组织培养技术
01
使用比例 结果
生长素
细胞分裂素
>
生长素
细胞分裂素
<
生长素
细胞分裂素
＝
有利于根的分化
有利于芽的分化
促进愈伤组织的形成
细胞分裂素
生长素
芽分化
愈伤组织
根分化
植物组织培养技术
01
5、大致过程：
接种外植体
脱分化
诱导愈伤组织
不定形的薄壁组织团块
在一定的激素和营养条件的诱导下，使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
诱导生芽
再分化
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程
诱导生根
移栽成活
该技术具体如何操作呢？
菊花的组织培养
流水冲洗
→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。
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
探究 实践
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。
为什么进行无菌操作？
菊花的组织培养
流水冲洗
→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。
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
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
→用解剖刀将外植体切成
0.5～1cm长的小段。
探究 实践
Expand
拓展
一、植物组织培养常用的培养基配方
P116
1）培养基名称： ；
2）物理性质： ；
3）碳源： 。
MS培养基
固体培养基
蔗糖
菊花的组织培养
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
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，并在培养瓶上作好标记。
探究 实践
接种外植体时，不要倒插！
（将“形态学上端”朝上）
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
探究 实践
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
置于黑暗
有光时，容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
菊花的组织培养
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
探究 实践
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。
置于光照！
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
菊花的组织培养
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
炼苗、移栽
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，待其长壮后再移栽入土。
每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
探究 实践
炼苗！
移栽！
观察！
菊花的组织培养
固体基质型，含水量高、
蓄水性强、透性好，适合栽培
珍珠岩 ,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩 。
蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。
Expand
拓展
探究 实践
菊花的组织培养
①外植体的消毒
②外植体的切段
③接种外植体
④诱导愈伤组织
⑤诱导生芽生根
⑥炼苗、移栽
回顾实验
培养条件：
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
植物组织培养的两种途径
胚状体途径
器官发生途径
类似胚的结构
胚状体
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拓展
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“无性繁殖”、“有性繁殖”）
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
无性繁殖
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
植物体细胞杂交技术02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？不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？“番茄-马铃薯”的假想图将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。植物体细胞杂交技术021.概念：参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？植物体细胞杂交技术
02
【自主学习】阅读教材P36-37，思考下列问题
1.两个来自不同植物的体细胞融合，遇到的第一个障碍是什么？
2.用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？
3.诱导原生质体融合的方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？
植物体细胞杂交技术022.过程去壁①融合②再生新壁③脱分化④再分化⑤移栽去壁①植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交马铃薯细胞马铃薯原生质体番茄细胞番茄原生质体杂种细胞杂种植株植物体细胞杂交技术
02
(1)去除细胞壁
①去壁原因：
②方法：
③相关酶：
细胞壁阻碍着细胞间的杂交
酶解法
纤维素酶和果胶酶
上述酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
使溶液有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破
植物体细胞杂交技术
02
（2）原生质体
间的融合
①理论基础：
②方法：
细胞膜具有流动性
物理方法：电融合法、离心法
化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法
植物体细胞杂交技术02（4）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体（3）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁植物体细胞杂交技术
02
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等
3、意义：
融合实例:
+
=
白菜
甘蓝
白菜-甘蓝
植物体细胞杂交技术
02
思考:
获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？
若只考虑两两融合
不一定，有三类：
①未融合的细胞
②两两融合的细胞
③多细胞融合体
AA
AB
BB
筛选
AB
植物体细胞杂交技术
02
A为2a=20
B为2b=30
生殖类型
变异类型
染色体数
染色体组数
基因组成
无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律
染色体数目变异
两亲本染色体数之和。2a+2b
两亲本染色体组数之和。2+2
两亲本基因型之和。AaBbCcDd
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
原理
过程
意义
联系 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
植物细胞的全能性
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
脱分化
再分化
芽、根或胚状体
植物体
生长发育
植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较
植物细胞A
植物细胞B
原生质体A
去壁
原生质体B
去壁
人工诱导
融合的原生质体AB
杂种细胞AB
愈伤组织
脱分化
再生细胞壁
杂种植株
再分化
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
克服不同种生物远缘杂交的障碍
（1）图中过程：①为 ，②为 ，③为 ，④为 ，⑤为 。
（2）细胞融合成功的标志是 ，植物体细胞杂交技术成功的标志是 。
（3）植物体细胞杂交技术的原理是 。
（4）植物体细胞杂交技术的意义是 。
去除细胞壁
诱导细胞融合
再生出新的细胞壁
脱分化
再分化
再生出新的细胞壁
形成杂种植株
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
打破生殖隔离，实现远缘杂交
纤维素酶和果胶酶
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( )
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
练习与应用
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？
主要原因是∶生物体内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"番茄—马铃薯"杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
"番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么
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