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第1课时：
植物细胞工程的基本技术
第二章 第1节 植物细胞工程
其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。
迨夫花开，凝晴瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！
高洁、典雅的兰花颇受人喜欢。
但其繁殖率低，价格不菲，如何让它大量、快速地繁殖呢？
从社会中来
过渡
是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
2. 分类
动物细胞工程
植物细胞工程
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
细胞工程
1. 概念：
什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？
过渡
植物组织培养技术
一
青蒿素是被誉为“世界上唯一有效的疟疾治疗药物”，几乎不溶于水，且对热不稳定，所以提取工艺一直难以突破。中国科学家屠呦呦因在抗疟疾药物青蒿素的提取方面做出了突出贡献而获2015年诺贝尔生理学或医学奖。下图为植物组织培养获得含青蒿素较高的黄花蒿的基本流程。
情境一
【任务1】
植物组织培养的基本原理是什么 什么是细胞的全能性
体细胞具有全能性的根本原因是什么
在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性
阅读教材P34，结合所学内容思考以下问题：
韧皮部细胞
细胞团
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
脱分化
再分化
是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(2)全能性定义：
(3)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遗传信息。
(1)基本原理：
植物细胞具有全能性
1.植物组织培养理论基础
(4)不体现全能性的实例：
芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
(5)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
叶原基
芽原基
1.植物组织培养理论基础
情境二
在上述植物组织培养中，切成小块的青蒿叶片叫做外植体。形成愈伤组织的过程叫做脱分化，该过程中加入抗生素的目的是为了杀菌。
【任务2】
阅读教材P35，回答以下问题：
参考教材“图2-1植物组织培养流程图” 写出植物组织培养的基本流程。
基于植物组织培养的流程，归纳概括出植物组织培养的概念
参考教材“图2-1植物组织培养流程图” 写出植物组织培养的基本流程。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
2.植物组织培养的流程及概念
(1)脱分化:
已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
(2)愈伤组织:
细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块
(3)再分化:
愈伤组织重新分化为芽、根等器官的过程
基于植物组织培养的流程，归纳概括出植物组织培养的概念
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。
学习了植物组培技术后，同学们尝试进行了以菊花枝条为外植体的组织培养，结果有同学在首次对菊花继代培养配制MS生根培养基时，忘记添加NAA（NAA：萘乙酸，为生长素类似物），结果与添加NAA的生根培养基中的菊花幼苗相比，无添加NAA培养基中的菊花幼苗也有生根，其原因可能是_______________________________。不过其生根数量较少且根长较短，可能的原因是______________________________________。
情境三
【任务3】
阅读教材P35-P36，了解菊花的组织培养的详细流程
植物体内可以产生内源生长素
植物体内可以产生的内源生长素较少
菊花的组织培养——方法步骤
探究 实践
外植体消毒
外植体分割
接种外植体
培养外植体
转移培养
移栽试管苗
用酒精擦拭双手和超净工作台面。
①流水冲洗外植体(幼嫩的茎段)→②酒精消毒30s→
③无菌水清洗2-3次→
④次氯酸钠溶液处理30min→
⑤无菌水清洗2-3次
将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长的小段
外植体消毒
外植体分割
接种外植体
培养外植体
转移培养
移栽试管苗
在 旁，将外植体的1/3 ～ 1/2插人诱导 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。
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于 中培养,在培养过程中,定期观察和记录 的生长情况。
探究 实践
菊花的组织培养——方法步骤
酒精灯火焰
愈伤组织
18～22℃的培养箱
愈伤组织
黑暗
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
外植体消毒
外植体分割
接种外植体
培养外植体
转移培养
移栽试管苗
培养15～20d后，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。
探究 实践
菊花的组织培养——方法步骤
诱导生芽
诱导生根
光照
每日需要给予适当时间和强度的光照，因为芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。
外植体消毒
外植体分割
接种外植体
培养外植体
转移培养
移栽试管苗
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 或
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
菊花的组织培养——方法步骤
蛭石
珍珠岩
珍珠岩
蛭石
探究 实践
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。
根据植物组织培养的流程，你能说出哪些实验注意事项？
菊花的组织培养——注意事项
生长素/细胞分裂素 结果
比值高
比值低
比值适中
生长素与细胞分裂素比例对植物组织培养的影响？
菊花的组织培养——进一步探究
探究 实践
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。它们的 、 等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
浓度
比例
有利于芽的分化，抑制根的形成
促进愈伤组织的形成
有利于根的分化，抑制芽的形成
1.(2023·江苏南通高二期中)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是( )
A.用自然生长的茎进行组织培养需要用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混
合液消毒
B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C.再生植株需要去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田
D.试管苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
课堂检测
C
2.如图是植物组织培养过程示意图，下列相关说法正确的是( )
A.上述植物组织培养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
课堂检测
A
植物体细胞杂交技术
二
番茄—马铃薯杂种植株
1978年，梅尔彻斯（G.Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。虽然成功地培育出植株，但这种植株并不像科学家预料的那样，地上结番茄，地下结马铃薯，可仍具有划时代的意义，为植物体细胞杂交在生活生产实践中的应用拉开了帷幕。
情境四
【任务4】
阅读教材P37-38结合图2-4，利用以下问题分析“植物体细胞杂交技术”
科学家将番茄（2N）和马铃薯（4N）利用如图技术得到“番茄一马铃薯”植株，请回答下列问题：
(1)a、b为 ，①所选用的酶为 。植物体细胞杂交依据的生物学原理主要有 。
(2)诱导f中植株生根的过程中，培养基中生长素与细胞分裂素的比值较4过程 （填“高”或“低”）；
纤维素酶和果胶酶溶液
原生质体
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
高
科学家将番茄（2N）和马铃薯（4N）利用如图技术得到“番茄一马铃薯”植株，请回答下列问题：
(3)过程②为原生质体融合，所用的化学诱导剂一般是 。
马铃薯原生质体
物理法：
化学法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+_高pH融合法等
人工诱融
物理方法：
化学方法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法
(4)过程成功的标志是 。
聚乙二醇（PEG）
杂种细胞再生出细胞壁
科学家将番茄（2N）和马铃薯（4N）利用如图技术得到“番茄一马铃薯”植株，请回答下列问题：
若只考虑两两融合
(5)获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？
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
(6)番茄细胞有2N条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,马铃薯细胞有4N条染色体,4个染色体组,基因型为ccccDDdd,杂种细胞染色体数为 ,“番茄一马铃薯”属于 植株,杂种细胞基因型为 ,从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异 。
染色体数目变异
2N＋4N
AabbccccDDdd
6(异源六倍体)
科学家将番茄（2N）和马铃薯（4N）利用如图技术得到“番茄一马铃薯”植株，请回答下列问题：
去壁
去壁
融
合
再生
新壁
脱分化
再分化
移栽
植物细胞融合技术
植物组织培养技术
A细胞
A原生质体
B细胞
B原生质体
正在融合的原生质体
再生出细胞壁
愈伤组织
杂种植株
细胞膜的流动性
植物细胞的全能性
1.植物体细胞的杂交技术流程
(1)概念：
(2)意义:
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
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。
2.植物体细胞的杂交技术概述
+
白菜
甘蓝
=
白菜-甘蓝
(3)实例：
白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
1.如图表示利用植物体细胞杂交技术获得杂种植株白菜—甘蓝的过程，下列有关说法错误的是( )
课堂检测
D
A.①过程表示利用酶解法去除
细胞壁获得原生质体的过程
B.②过程可用聚乙二醇诱导原
生质体融合
C.③过程中高尔基体活动旺盛
D.最终获得的杂种植株体细胞内含19条染色体
2.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析，下列叙述正确的是( )
A.经过程①获得的a、b称为原生质体，过程②利用了细胞膜的选择透过性
B.c细胞只有AABB这一
种类型
C.过程③和④分别是脱
分化和再分化
D.获得的植株d，因为在减数分裂时同源染色体能正常配对，所以理论上是可育的
课堂检测
D
本节小结
植物体细胞的杂交技术
植物细胞工程的基本技术
去除细胞壁
再生细胞壁
纤维素酶果胶酶
植物细A、B
原生质体A、B
融合的原生质体
杂种细胞
原理：植物细胞的全能性
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
(根、芽)
完整植株
物理法：
化学法：
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）融合法等
菊花的组织培养技术
愈伤组织
脱分化
杂种植株
再分化
植物组织培养技术
流程

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