2.1植物細胞工程-植物細胞工程的基本技術(shù)【知識精研+能力提升】高二下學期生物人教版（2019）選擇性必修3

第二章細胞工程目錄1細胞工程發(fā)展歷程2植物組織培養(yǎng)

植物組織培養(yǎng)相關(guān)概念

細胞的全能性

探究菊花組織培養(yǎng)過程

繪制植物組織培養(yǎng)流程圖

植物組織培養(yǎng)優(yōu)點3植物組織培養(yǎng)應用

哈伯蘭特提出細胞全能性的理論，但相關(guān)實驗嘗試沒有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚。卡爾森誘導煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細胞種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應用于植物分子生物學領(lǐng)域，促進了植物細胞工程與分子生物學技術(shù)的緊密結(jié)合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年細胞工程發(fā)展歷程第1節(jié)

植物細胞工程第1課時：植物細胞工程的基本技術(shù)第二章

世界上最貴的蘭花1600萬/株——幽靈蘭Ihaveadream!培養(yǎng)大量、快速地培育蘭花。如何讓蘭花大量繁殖？自主閱讀教材35頁—37頁，小組思考并討論以下問題：1.請結(jié)合下圖中植物組織的變化，推測發(fā)育過程？2.什么是外植體？脫分化?再分化?愈傷組織？3.嘗試歸納組織培養(yǎng)概念。植物組織培養(yǎng)接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活脫

分

化：已分化的細胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。愈傷組織：細胞排列疏松且無規(guī)則、不定形的薄壁組織團塊。再

分

化：愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。外

植

體：離體的植物器官、組織或細胞等植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)概念

是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術(shù)。植物組織培養(yǎng)1.植物組織培養(yǎng)的基本原理是什么？2.什么是細胞全能性？原因是什么？3.不同細胞全能性大小比較？(1)受精卵

生殖細胞

體細胞

(2)受精卵

胚胎干細胞

體細胞(3)動物細胞

植物細胞(4)分化程度低的細胞

分化程度高的細胞(5)分裂能力強的細胞分裂能力弱的細胞4.為什么生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官？5.植物細胞表現(xiàn)出全能性的條件？6.如何啟動細胞分裂、脫分化和再分化，在此過程中，植物激素對植物細胞發(fā)育的影響是怎樣的？細胞分裂素生長素

芽分化愈傷組織根分化思考討論

細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能，即細胞具有全能性。葉子花粉花瓣植物體細胞1.植物組織培養(yǎng)的基本原理是什么？2.什么是細胞全能性？原因是什么？

高度分化的細胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個體所需要的全套基因。原因植物細胞具有全能性植物組織培養(yǎng)3.

全能性大小的比較體細胞全能性與細胞的分化程度體細胞全能性與細胞分裂能力不同類型不同生物分化程度低的

>分化程度高的分裂能力強的>分裂能力弱的受精卵>生殖細胞>體細胞受精卵>干細胞>體細胞植物細胞>動物細胞植物組織培養(yǎng)4.為什么植物體中細胞沒有表現(xiàn)出全能性？葉原基芽原基枝芽結(jié)構(gòu)示意圖葉原基的細胞只能發(fā)育為葉芽原基的細胞只能發(fā)育為芽在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性表達。a、離體b、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素c、適宜的溫度、pH、光照、無菌等外界條件5.植物細胞表現(xiàn)出全能性的條件？植物組織培養(yǎng)6.如何啟動細胞分裂、脫分化和再分化生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃度、比例都會影響植物細胞的發(fā)育方向。生長素用量/細胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1細胞分裂素生長素

芽分化愈傷組織根分化促進根的分化促進芽的分化促進愈傷組織的形成植物組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)探究

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實踐：菊花的組織培養(yǎng)流水沖洗外植體（幼嫩的莖段）酒精消毒30s無菌水清洗2~3次次氯酸鈉溶液處理30min無菌水清洗2~3次實驗步驟第1步：外植體消毒第2步：外植體切段消毒過的外植體置于無菌培養(yǎng)皿用無菌濾紙吸去表面水分用解剖刀將外植體切成0.5~1cm的小段防止雜菌生長。一方面與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng)；另一方面產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。植物組織培養(yǎng)探究

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實踐：菊花的組織培養(yǎng)在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3~1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標記注意：實驗步驟第3步：接種外植體接種時，注意外植體的方向，不要倒插（使形態(tài)學下端接觸培養(yǎng)基）。植物組織培養(yǎng)探究

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實踐：菊花的組織培養(yǎng)

用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標記注意：實驗步驟第3步：接種外植體接種時，注意外植體的方向，不要倒插（使形態(tài)學下端接觸培養(yǎng)基）。將接種了外植體的錐形瓶置于18~22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況第4步：誘導愈傷組織注意：誘導愈傷組織期間一般不需要光照。植物組織培養(yǎng)探究

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實踐：菊花的組織培養(yǎng)培養(yǎng)15~20天后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導生芽的培養(yǎng)基上長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導生根的培養(yǎng)基上進一步誘導形成試管苗實驗步驟第5步：誘導芽和根注意：誘導芽和根期間需要給予適當時間和強度的光照（葉綠素合成）。植物組織培養(yǎng)探究

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實踐：菊花的組織培養(yǎng)實驗步驟移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基將幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土每天觀察并記錄生長情況適時澆水、施肥，直至開花第6步：移植植物組織培養(yǎng)繪制植物組織培養(yǎng)過程圖脫分化外植體黑暗愈傷組織再分化試管苗植株光照移栽成活離體無菌適宜培養(yǎng)基適宜的外界條件(溫度、光照、pH、氣體等)水瓊脂碳源無機鹽植物激素蔗糖：作為碳源，提供能量、調(diào)節(jié)滲透壓植物激素：主要是生長素和細胞分裂素氮源優(yōu)點：﹙1﹚保持親本優(yōu)良性狀；

﹙2﹚快速獲得大量無病毒幼苗。

植物組織培養(yǎng)1）在愈傷組織階段，利用已脫分化的細胞進行培養(yǎng)，就可以獲得細胞的代謝產(chǎn)物。例如：紫杉醇可以用來治療癌癥，如果我們把紅豆杉細胞培養(yǎng)成愈傷組織，就可以產(chǎn)生紫杉醇，紅豆杉也就不會被“剝皮”！環(huán)境也不會遭到破壞。2）再分化形成的胚狀體，類似于胚，如果加上人工種皮、充填營養(yǎng)就可以生產(chǎn)人工種子。3）從外植體來看，不僅可以是體細胞，還可以是生殖細胞。生殖細胞培養(yǎng)得到的植株就是單倍體，這是單倍體育種的基本環(huán)節(jié)。

4）植物組培是從細胞到植物體的培育過程，不受種子與繁殖季節(jié)的制約，因此可以做到大量快速繁殖，是一種“高保真”的微型繁殖。也正是因為植物組培是從細胞到植物體的過程，突變的細胞，被導入目的基因的受體細胞，體細胞雜交得到的雜種細胞，要培育形成相應的植物體，都離不開組織培養(yǎng)，等等。應用1.某課外活動小組獲得了一株性狀優(yōu)良的結(jié)球生菜，并利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)對其進行快速繁殖。下列敘述正確的是A.外植體消毒的過程：酒精消毒30s→次氯酸鈉溶液處理30min→無菌水清洗

2～3次B.愈傷組織是一種不定形的薄壁組織團塊，誘導產(chǎn)生愈傷組織時每日應給予

適時光照C.誘導生芽的培養(yǎng)基與誘導生根的培養(yǎng)基相比，前者中細胞分裂素所占的比

例和用量更高D.打開封口膜后直接用