2.1植物細(xì)胞工程（第一課時(shí)）（精美課件）-高二生物（人教版2019選擇性必修3）

生物技術(shù)與工程發(fā)酵工程基因工程重組DNA技術(shù)的基本工具傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》細(xì)胞工程生物技術(shù)的安全性與倫理問題微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的運(yùn)用蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性發(fā)酵工程及其應(yīng)用胚胎工程關(guān)注生殖性克隆人、禁止生物武器細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交哈伯蘭特提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細(xì)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(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚?？柹T導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)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(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年科技探索之路植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程第2章

細(xì)胞工程第1節(jié)

植物細(xì)胞工程（第一課時(shí)）目標(biāo)010203結(jié)合“菊花的組織培養(yǎng)”的實(shí)驗(yàn)操作，嘗試設(shè)計(jì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖（科學(xué)探究）簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的原理和過程（生命觀念）查閱資料，嘗試探究植物生長素和細(xì)胞分裂素使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響（社會(huì)責(zé)任、科學(xué)探究）學(xué)習(xí)目標(biāo)情境材料一：從社會(huì)中來

“其芽葺葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨夫花開,凝晴瀼露,萬態(tài)千妍,薰風(fēng)自來,四坐芬郁,豈非入蘭室乎!豈非有國香乎!”這是我國歷史上第一部蘭譜——《金漳蘭譜》（宋·趙時(shí)庚）中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡蘭花。但是蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長，繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。國畫作品《蘭》問題1:你知道世界上最貴的蘭花嗎？如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？

世界上最貴的蘭花1500萬/株——幽靈蘭（視頻）情境材料一：從社會(huì)中來Ihaveadream!利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。問題2:為什么植物組織或細(xì)胞能培養(yǎng)成完整植物體？細(xì)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(xì)胞的潛能，即細(xì)胞的全能性。植物組織培養(yǎng)的基本原理目錄CONTENTS細(xì)胞的全能性1/植物組織培養(yǎng)2/探究.實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)3/01

細(xì)胞的全能性在生物的生長發(fā)育過程中，為什么不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性？生物體所有細(xì)胞全能性大小都一致嗎？全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系？體細(xì)胞具有全能性的根本原因是什么？細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？234

1合作探究一：請同學(xué)們自主閱讀教材P34-35，小組合作思考討論完成問題。

一、細(xì)胞的全能性1.原因：

高度分化的細(xì)胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個(gè)體所需要的全套基因。葉子花瓣花粉細(xì)胞植物體2.大小比較：（1）受精卵＞胚胎干細(xì)胞＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞（2）植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞一般情況下，隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高，細(xì)胞的全能性逐漸降低。一、細(xì)胞的全能性3.生物體內(nèi)細(xì)胞并不都表現(xiàn)全能性原因：

生物體內(nèi)的細(xì)胞在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性的表達(dá)，即發(fā)生細(xì)胞分化。如芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽，葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉。一、細(xì)胞的全能性4.表現(xiàn)出全能性的條件：潛能表現(xiàn)出全能性怎么才能表現(xiàn)出來呢？1958年Steward利用胡蘿卜韌皮部誘導(dǎo)分化產(chǎn)生了胚狀體，這是人類第一次獲得了人工胚狀體，并獲得個(gè)體植株。（必修一

P118-121）①離體②一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素③適宜的溫度、pH等外界條件④無菌環(huán)境一、細(xì)胞的全能性02

植物組織培養(yǎng)請從條件、關(guān)鍵因素、產(chǎn)物等方面比較脫分化和再分化異同。什么是脫分化?再分化?愈傷組織？概述植物組織培養(yǎng)的概念及基本過程（用文字和箭頭表示植物組織培養(yǎng)的流程）？在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？234

1二、植物組織培養(yǎng)合作探究二：請同學(xué)們自主閱讀教材P35-36，小組合作思考討論完成問題。

二、植物組織培養(yǎng)1.概念：

是指將離體的植物器官、組織或細(xì)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(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。外植體植物細(xì)胞的全能性原理生殖方式無性生殖分裂方式有絲分裂二、植物組織培養(yǎng)2.植物組織培養(yǎng)的流程：接種外植體離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化誘導(dǎo)愈傷組織無組織結(jié)構(gòu)、松散的薄壁細(xì)胞團(tuán)離體條件下已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)，失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得分裂能力誘導(dǎo)生芽再分化愈傷組織能重新分化成芽、根等器官誘導(dǎo)生根移栽成活該實(shí)驗(yàn)具體如何操作呢？二、植物組織培養(yǎng)2.植物組織培養(yǎng)的流程：外植體愈傷組織芽、根完整植株脫分化再分化生長發(fā)育已分化細(xì)胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過程。脫分化細(xì)胞排列疏松且無規(guī)則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團(tuán)塊。愈傷組織愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。再分化二、植物組織培養(yǎng)3.脫分化與再分化的比較：脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗分裂、分化有分裂，無分化有分裂，無分化結(jié)果形成愈傷組織形成根、芽需要條件a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例適中d.一般不需光a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照（誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。）

生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)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(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。二、植物組織培養(yǎng)4.決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素：外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化關(guān)鍵激素生長素和細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素生長素

芽分化愈傷組織根分化生長素用量/細(xì)胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進(jìn)根的分化促進(jìn)芽的分化促進(jìn)愈傷組織的形成

巧記：高根低芽中愈傷03

探究.實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐1.目的：（1）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理（2）了解生長素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量比例對菊花愈傷組織形成和分化的影響（3）嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)2.材料：(1)外植體：幼嫩的菊花莖段(容易誘導(dǎo)形成愈傷組織)(2)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行消毒(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:(4)無菌水:清洗外植體3.MS培養(yǎng)基：水（去離子水）、無機(jī)營養(yǎng)（大量元素、微量元素）、有機(jī)營養(yǎng)（蔗糖、維生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生長素、細(xì)胞分裂素等）菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐4.步驟：制備外植體接種培養(yǎng)試管苗移栽消毒：切割：（無菌操作）酒精30S無菌水2-3次次氯酸鈉溶液30min材料：幼嫩的菊花莖段2-3次無菌水洗消毒與無菌水沖洗切割與接種菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐制備外植體接種培養(yǎng)試管苗移栽①接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基形成愈傷組織培養(yǎng)溫度：18-220C、避光愈傷組織愈傷組織有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。4.步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐4.步驟：再分化注意：若先生根后面就不易生芽外植體愈傷組織脫分化芽再分化生長素/細(xì)胞分裂素適中根高低誘導(dǎo)出芽培養(yǎng)15~20天后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。誘導(dǎo)生根菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐4.步驟：制備外植體接種培養(yǎng)試管苗移栽

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)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開花。試管苗移栽培養(yǎng)室菊花的組織培養(yǎng)探究.實(shí)踐固體基質(zhì)型，含水量高、蓄水性強(qiáng)、透性好，適合栽培珍珠巖

,珍珠巖是一種火山噴發(fā)的酸性熔巖，經(jīng)急劇冷卻而成的玻璃質(zhì)巖石，有弧形或圓形裂隙，如珍珠的結(jié)構(gòu)，所以被命名為珍珠巖。蛭石是一種天然、無毒的礦物質(zhì)，在高溫作用下會(huì)膨脹的礦物。它是一種比較少見的礦物，屬于硅酸鹽。課堂小結(jié)根、芽胚狀體脫分化再分化培養(yǎng)條件：①無菌②營養(yǎng)物質(zhì)③適宜環(huán)境條件（溫度、PH、光等）④植物激素：

細(xì)胞分裂素生長素遮光一定的光照愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照試管苗有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養(yǎng)生長試管苗的光合作用能力弱，在移栽前應(yīng)給予較強(qiáng)光照閉瓶煉苗，以促進(jìn)幼苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化。實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

(1)植物體的任何細(xì)胞都具有全能性，也都能表現(xiàn)出全能性(

)(2)脫分化和再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程(

)(3)在植物組織培養(yǎng)時(shí)，對外植體要進(jìn)行滅菌處理(

)(4)誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基完全一樣(

)×√1.判斷下列正誤××實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

2．鐵皮石斛是非常好的藥材，但因?yàn)殍F皮石斛自然繁殖力極弱，生長緩慢，再加上人們掠奪式采挖，資源已接近枯竭，植物組織培養(yǎng)技術(shù)為鐵皮石斛的繁殖提供了新思路。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A．利用鐵皮石斛的體細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)的過程中發(fā)生了染色體數(shù)目的變異B．誘導(dǎo)愈傷組織形成和后續(xù)培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和適當(dāng)強(qiáng)度的光照C．為獲得無菌培養(yǎng)物，除了要無菌操作外，還需要對鐵皮石斛的外植體進(jìn)行嚴(yán)格滅菌D．植物組織培養(yǎng)過程中用適當(dāng)誘變因素處理，可能篩選到高產(chǎn)的突變體進(jìn)而培養(yǎng)成新品種實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

3．植物組織培養(yǎng)技術(shù)常用于商業(yè)化生產(chǎn)，其過程一般為：建立無菌培養(yǎng)物→培養(yǎng)物增殖→生根培養(yǎng)→試管苗移栽及鑒定。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．建立無菌培養(yǎng)物時(shí)需分別用酒精和次氯酸鈉溶液對葉片、莖尖、花藥等進(jìn)行消毒處理B．外植體需置于脫分化培養(yǎng)基中，誘導(dǎo)形成不定形的愈傷組織，此組織細(xì)胞全能性較高C．生根培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素與生長素的含量比值應(yīng)大于1，生根培養(yǎng)需給予適當(dāng)時(shí)間的光照D．若培育的是耐鹽植株，則可將獲得的試管苗移栽于含高鹽土壤中進(jìn)行篩選后，再推廣栽培實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

4．將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，最后能形成胡蘿卜植株。與該過程相關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．高度分化的植物細(xì)胞仍具有細(xì)胞的全能性B．該過程會(huì)發(fā)生細(xì)胞的分裂，無細(xì)胞的衰老C．培養(yǎng)過程中，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性表達(dá)D．該技術(shù)可用于快速繁殖花卉和蔬菜等作物實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

5．下圖是利用三倍體香蕉的莖尖培養(yǎng)脫毒香蕉植株的過程示意圖。下列敘述正確的是（）A．過程①~③中發(fā)生了有絲分裂和減數(shù)分裂B．對香蕉進(jìn)行花藥培養(yǎng)可獲得單倍體C．過程②為脫分化D．X代表愈傷組織實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

6．浠水縣清泉鎮(zhèn)金寶山村通過植物組織培養(yǎng)復(fù)壯中藥材白芨種苗，帶動(dòng)周邊400多名農(nóng)民增收致富。下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的說法正確的是（）A．植物組織培養(yǎng)時(shí)，對外植體可用75%的酒精進(jìn)行滅菌B．取白芨莖尖進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，可獲得不帶病毒的抗病毒苗C．植物組織培養(yǎng)一般先誘導(dǎo)生芽后誘導(dǎo)生根D．誘導(dǎo)愈傷組織形成時(shí)需要每日給予適當(dāng)時(shí)間的光照實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

7．某種名貴植物通常用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖，但容易將感染的病毒傳給后代。某技術(shù)中心計(jì)劃獲取該種植物的脫毒苗，技術(shù)路線如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．制備培養(yǎng)基時(shí)需要在培養(yǎng)基中添加瓊脂等成分B．外植體可以選擇該種植物的莖尖分生組織C．生長素/細(xì)胞分裂素的值較高時(shí)有利于根的分化D．由愈傷組織到脫毒苗需要經(jīng)過脫分化、再分化等過程實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

8．為提高黃瓜的耐鹽性，某科研小組進(jìn)行了植物細(xì)胞工程學(xué)的嘗試，其基本流程如下圖。有關(guān)說法正確的是（）A．①處配制的MS培養(yǎng)基的大量元素中不需要包含碳元素B．②處使用的固體培養(yǎng)基需要添加一系列濃度梯度的氯化鈉溶液C．③處通過植物激素誘導(dǎo)出體細(xì)胞胚屬于器官發(fā)生途徑D．④處常用秋水仙素處理，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

9．陽光玫瑰葡萄香味濃郁，甜度較高，深受人們的喜愛，但在種植過程中易受病毒感染，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。某興趣小組采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)脫去病毒，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．莖尖分生區(qū)細(xì)胞內(nèi)的病毒少，甚至無病毒，可作為外植體B．莖尖分生區(qū)不含病毒的原因可能是該組織胞間連絲不發(fā)達(dá)C．離體的莖尖含有本物種全套的遺傳信息，具有全能性D．脫分化和再分化使用的培養(yǎng)基中激素的種類和比例都不同實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

10．我國科學(xué)家屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素可以有效降低瘧疾患者的死亡率而獲得諾貝爾生理獎(jiǎng)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。研究人員在對黃花蒿進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其愈傷組織中沒有青蒿素，但由愈傷組織再分化形成的芽和苗中均有青蒿素。下列敘述正確的是（

）A．青蒿素是黃花蒿細(xì)胞生長所必需的物質(zhì)B．選取黃花蒿的花粉作外植體，經(jīng)培養(yǎng)后獲得的植株為單倍體C．從愈傷組織中不能提取出青蒿素的原因可能是其不含合成青蒿素的基因D．生長素與細(xì)胞分裂素之間的比值高時(shí)，可促進(jìn)愈傷組織再分化形成芽實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

11．為提高中藥材人參的人參皂苷產(chǎn)量，研究者利用60Co-y對其愈傷組織進(jìn)行輻射誘變，以期獲得性狀優(yōu)良的突變株，大致過程如圖。下列分析正確的是（

）A．①過程應(yīng)保持黑暗以誘導(dǎo)外植體再分化B．②③過程所用培養(yǎng)基的成分及比例相同C．完成③過程后就得到高皂苷產(chǎn)量的人參D．①②③過程都要嚴(yán)格做好消毒滅菌工作實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

12.下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是（

）A．用自然生長的莖進(jìn)行組織培養(yǎng)須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒B．培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內(nèi)外的氣體交換C．為防止雜菌污染，從接種外植體到生成試管苗盡量在同一個(gè)錐形瓶內(nèi)完成D．容易進(jìn)行無性繁殖的植物也容易進(jìn)行植物組織培養(yǎng)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練

13．下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是（

）A．菊花莖段培養(yǎng)前需用次氯酸鈉消毒后接種到培養(yǎng)基中B