资源简介

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2.1
植物细胞工程 的基本技术
第一课时
核心素养
文化基础
自主发展
查阅资料，尝试探究植物完成菊花组织培养及植物体细胞杂交。
社会参与
联系实际，举例说明应用植物组织培养实例。
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。
课标要求
了解细胞工程的含义。
掌握植物组织培养技术的过程及用途。
理解植物体细胞杂交技术的过程。
01
02
03
新课导入
植物细胞工程的基本技术
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？
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。
人工栽培
植物细胞工程的基本技术
人工栽培的植物，无论是绚丽多姿的花草，还是碧绿参天的大树，大多都是通过播种或扦插实现繁殖的。
其实在一定条件下，利用它们的一片叶子、一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，同样可以繁殖出新的植株。这是为什么？
植物细胞的全能性
植物细胞工程的基本技术
细胞经分裂和分化后，仍然具有_______________________或_________
__________________的潜能，即细胞具有全能性。
产生完整生物体
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会________________。
选择性地表达
分化成
其他各种细胞
在生物的生长发育过程中，所有的细胞都表现出全能性吗？
Q
不是。
芽原基的细胞只能发育为芽
叶原基的细胞只能发育为叶
生长发育过程中，细胞没有表现全能性的原因是什么？
细胞的全能性
植物细胞工程的基本技术
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，卵细胞发育成雄蜂
用叶片细胞、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
由细胞经过分裂、分化，最终形成一个完整的生物体。
体现全能性的标志
细胞的全能性的大小
植物细胞工程的基本技术
① 受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
② 植物细胞 > 动物细胞
分化程度越低，分裂能力越强的细胞，全能性越高。
特点
大小
植物的组织培养
植物细胞工程的基本技术
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。
离体
完整植株
什么是植物的组织培养？
人工配制的
培养基
外植体
离体培养的植物器官、组织或细胞。
接种外植体
诱导愈伤组织
培养过程
植物细胞工程的基本技术
脱分化
让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_____________，转变成未分化细胞的过程。
一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。
脱分化
结构和功能
愈伤组织
①
培养过程
植物细胞工程的基本技术
已经分化的细胞
外植体
愈伤
组织
未分化的细胞
失去其特有的结构和功能
诱导愈伤组织
培养过程
植物细胞工程的基本技术
脱分化产生的_____________，在一定的培养条件下，再分化出__________
______，进而形成完整的小植株。
再分化
再分化
②
诱导生芽
愈伤组织
芽、根等
器官
诱导生根
移栽成活
植物激素中________和______________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
生长素
细胞分裂素
植物细胞离体培养，经过脱分化和再分化，发育成胚状体。
胚状体经过生长发育成完整植株。
培养过程
植物细胞工程的基本技术
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
培养条件
菊花的组织培养
植物细胞工程的基本技术
材料
用具
幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水等。
各种培养基的配制参见本书附录1。
50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）、烧杯、酒精灯、超净工作台（或接种箱）、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养血、解剖刀和镊子等。
菊花的组织培养
植物细胞工程的基本技术
外植体
消毒
外植体
切段
接种
外植体
诱导
愈伤组织
诱导
生芽生根
移栽
外植体的消毒
植物细胞工程的基本技术
用 擦拭双手和超净工作台台面。
将流水充分冲洗后的 （幼嫩的茎段）用 消毒30s，然后立即用 清洗2~3次；再用 溶液处理 30min 后，立即用 清洗2~3次。
外植体
次氯酸钠
无菌水
酒精
酒精
无菌水
外植体的切断
植物细胞工程的基本技术
用解剖刀将外植体切成 0.5~1 cm 长的小段。
无菌
将消过毒的外植体置于 的培养皿中。
用无菌滤纸吸去表面的水分。
接种外植体
植物细胞工程的基本技术
在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导 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。
愈伤组织
诱导愈伤组织
植物细胞工程的基本技术
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22 ℃的_________中培养。定期观察和记录_____________的生长情况。
培养箱
愈伤组织
生长素和细胞分裂素比例为 。
1 : 1
诱导生根生芽
植物细胞工程的基本技术
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
诱导生根生芽
植物细胞工程的基本技术
生长素和细胞分裂素的比值不同时，分别会产生什么结果？
促进愈伤组织的形成和生长
有利于根的分化
促进芽的分化，
抑制根的分化
移栽
植物细胞工程的基本技术
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蛭石或珍珠岩上，壮苗后再移栽入土。
注意事项
植物细胞工程的基本技术
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。“形态学上端”朝上。
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。
列表比较
植物细胞工程的基本技术
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
植物体细胞杂交技术
植物细胞工程的基本技术
20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的“超级作物。
但两种生物之间存在着天然的生殖隔离，用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。
经过长期实验，科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄一马铃薯”杂种植株，但这种植株并没有在地上结番茄、地下长马铃薯。
科学家是怎样得到杂种植株的呢？
“番茄一马铃薯”想象图
疑问
植物体细胞杂交技术
植物细胞工程的基本技术
将____________的植物体细胞，在一定条件下融合成____________，并把杂种细胞培育成______________的技术。
不同来源
杂种细胞
新植物体
参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，应先做什么？
去除细胞壁
(获得原生质体）
具体过程
植物细胞工程的基本技术
去壁
融合
脱分化
再分化
移栽
去壁
去除细胞壁
植物细胞工程的基本技术
须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁，获得原生质体。
去壁方法
如何诱导原生质体融合呢？
电融合法、
离心法…
聚乙二醇 (PEG) 融合法、
高 Ca2＋——高 pH 融合法等
化学法
物理法
思考 · 讨论
植物细胞工程的基本技术
为什么先要去除细胞壁？
Q1
细胞壁阻碍了原生质体间的融合。
去细胞壁用了什么方法？
Q2
酶解法（纤维素酶和果胶酶）
为什么使用纤维素酶和果胶酶？
Q3
酶解法体现了酶的什么特性？
Q4
细胞壁主要由纤维素和果胶构成。
酶具有专一性。
植物细胞工程的基本技术
Q5
思考 · 讨论
纤维素酶和果胶酶的酶溶液中，一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因。
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。
Q6
原生质体间融合的理论基础是什么？
细胞膜的流动性。
植物细胞工程的基本技术
Q7
思考 · 讨论
细胞融合的标志是什么？
融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞。
Q8
参与细胞融合过程有哪些细胞器？
细胞壁形成--高尔基体
提供能量--线粒体
Q9
融合后，培养基中有几种细胞？
未融合细胞：A、B
两两融合体：AB、AA、BB
多细胞融合体
植物细胞工程的基本技术
原理
细胞膜的 性和植物细胞的 性
打破 隔离，实现 杂交育种，培育植物新品种。
植物体细胞杂交技术
流动
全能
意义
生殖
远缘
白菜-菊花
白菜-橄榄
小麦-长穗偃麦草
植物细胞工程的基本技术
比较分析
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理
选材
植物细胞的全能性
细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
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
植物细胞工程的基本技术
比较分析
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
技术操作
关系
脱分化、再分化等
除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
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
植物细胞工程的基本技术
比较分析
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
过程
植物细胞工程的基本技术
当堂检测
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_______________________________________。
(去壁) 制备原生质体
细胞膜具有流动性、
植物细胞具有全能性

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