2.1通過(guò)植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株第1課時(shí)課件高二下學(xué)期生物浙科版選擇性必修3

第二章

植物細(xì)胞工程第一節(jié)

通過(guò)植物組織培養(yǎng)可獲得完整植株（第1課時(shí)）素養(yǎng)目標(biāo)

闡明植物細(xì)胞全能性的含義。生命觀念

認(rèn)識(shí)植物組織培養(yǎng)技術(shù)是離體獲得植物體的重要方法；概述植物組織培養(yǎng)的過(guò)程科學(xué)思維教學(xué)重難點(diǎn)

闡明植物組織培養(yǎng)是在一定的條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過(guò)程。課程導(dǎo)入以上運(yùn)用了哪種技術(shù)？

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能克隆用幼苗或嫩枝以營(yíng)養(yǎng)繁殖方式培育植物。指通過(guò)重組DNA技術(shù)插入某載體的特定DNA片段，在宿主細(xì)胞中進(jìn)行多次復(fù)制而形成的分子群體分子水平基因克隆指由一個(gè)細(xì)胞分裂形成的一個(gè)細(xì)胞群體。產(chǎn)生特異性抗體的所有漿細(xì)胞是由一個(gè)B細(xì)胞分裂形成的的一個(gè)細(xì)胞群體細(xì)胞水平的克隆指通過(guò)無(wú)性繁殖而得到的基因型相同的個(gè)體組成的群體個(gè)體水平的克隆

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能植物組織培養(yǎng)提出了細(xì)胞全能性的設(shè)想：植物的器官和組織可以不斷分割，直至分成單個(gè)細(xì)胞。離體的單個(gè)細(xì)胞經(jīng)過(guò)人工培養(yǎng)，能通過(guò)細(xì)胞分裂而恢復(fù)成完整植株。哈伯蘭特大膽的設(shè)想為植物組織培養(yǎng)的研究與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。此后，人們?cè)谄鞴?、組織、細(xì)胞等不同水平上，利用多種植物材料進(jìn)行了廣泛的研究和嘗試。1902年，德國(guó)植物學(xué)家哈伯蘭特不僅植物組織培養(yǎng)技術(shù)日趨完善和成熟，而且形成了以細(xì)胞全能性為基礎(chǔ)、以細(xì)胞脫分化和再分化為調(diào)控中心的理論體系。植物組織培養(yǎng)通過(guò)與常規(guī)育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，顯示出了巨大的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值20世紀(jì)60年代后用胡蘿卜根的韌皮部單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，得到完整的小植株，第一次通過(guò)實(shí)驗(yàn)科學(xué)驗(yàn)證了哈伯蘭特關(guān)于植物細(xì)胞全能性的設(shè)想，由器官到組織再到細(xì)胞，單細(xì)胞的成功培養(yǎng)成為植物組織培養(yǎng)研究歷史上的一個(gè)里程碑。1958年，美國(guó)植物學(xué)家斯圖爾德和德國(guó)植物學(xué)家賴納特

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)是指在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等（外植體），培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，使其生成完整植株或使其細(xì)胞增殖并產(chǎn)生細(xì)胞代謝產(chǎn)物的技術(shù)生殖方式無(wú)性生殖分裂方式有絲分裂分類(lèi)器官培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能細(xì)胞的全能性細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能原因每一個(gè)細(xì)胞含有控制該生物發(fā)育的全部基因比較生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞分化程度越高，全能性越低生物體內(nèi)細(xì)胞并不都表現(xiàn)全能性：在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性表達(dá)

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能植物組織培養(yǎng)的過(guò)程外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽試管苗完整植株移栽成活

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能脫分化離體條件下已分化的細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)，失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得分裂能力。過(guò)程中涉及的生命活動(dòng)：只有細(xì)胞增殖（有絲分裂），沒(méi)有細(xì)胞分化光照條件：一般不需要光照結(jié)果：形成愈傷組織實(shí)質(zhì)：已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞020401脫分化03

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能再分化愈傷組織能重新分化成芽、根等器官的過(guò)程。過(guò)程中涉及的生命活動(dòng)：既有細(xì)胞增殖（有絲分裂），又有細(xì)胞分化光照條件：需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照結(jié)果：再分化成胚狀體，長(zhǎng)出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株實(shí)質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)020401脫分化03

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能根、芽植物體脫分化再分化①無(wú)菌②營(yíng)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(zhǎng)素如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…遮光一定的光照芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照排列不規(guī)則，高度液泡化，呈不定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織重新分化為芽、根等器官失去特有結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞

植物細(xì)胞的全能性使離體組織發(fā)育成完整植株成為可能1.選取多肉上健康、飽滿的葉片。2.用剪刀切下整片葉片，切口要平滑、整齊。也可以直接用手輕輕掰下葉片。3.平躺放在沙床上，葉片間隔相聚2~3厘米。4.葉片切口不要有碰臟，擺放通風(fēng)處2~3天，晾干。5.待葉片晾干后移至半陰處養(yǎng)護(hù)。6.約2~3周后生根，或從葉基處長(zhǎng)出不定芽。7.葉插成功

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件提供適宜的條件（溫度、無(wú)菌條件、培養(yǎng)基中適宜濃度和配比的植物激素、充分而全面的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等）要使離體植物器官、組織或細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育成完整的植株，必須使成熟的細(xì)胞恢復(fù)到分生或胚胎狀態(tài)。

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件溫度低于15℃時(shí)，外植體會(huì)生長(zhǎng)停滯高于35℃時(shí)，則發(fā)生高溫傷害，加快衰老甚至死亡。大多數(shù)植物最適培養(yǎng)溫度在20-30℃之間

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件無(wú)菌條件無(wú)菌技術(shù)的內(nèi)容包括：材料、培養(yǎng)基、器皿和接種工具的滅菌，以及操作環(huán)境和工作臺(tái)面的滅菌。取材→自來(lái)水沖洗-70%酒精消毒-無(wú)菌水沖洗→消毒劑處理→無(wú)菌水沖洗→接種預(yù)處理表面滅菌滅菌劑處理外植體滅菌的程序

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件外植體滅菌75%酒精表面殺菌，具有濕潤(rùn)和殺菌作用，浸30秒氯化汞（升汞）常用濃度0.1-0.2%，處理5-10分鐘，有殘毒次氯酸鈉濃度2-10%，對(duì)植物無(wú)害

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件培養(yǎng)基、器皿和接種工具的滅菌一般用高壓蒸汽滅菌

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件接種室和接種臺(tái)的滅菌常利用用紫外燈滅菌

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中通常含有水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、瓊脂、植物激素等物質(zhì)主要成分是瓊脂和植物激素加入瓊脂的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、對(duì)培養(yǎng)物的支持、通氣較易解決、便于經(jīng)常觀察研究。

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)機(jī)鹽為植物提供必需的礦質(zhì)元素N，P，S，K，Mg、Ca等大量元素、Fe、Mn、B、Zn、Cu等微量元素有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分中含有糖類(lèi)、氨基酸、維生素等物質(zhì)糖類(lèi)中蔗糖、葡萄糖和果糖是較好的碳源，其中蔗糖最為常用微生物的碳源物質(zhì)很多，有糖類(lèi)及其衍生物、有機(jī)酸類(lèi)、醇類(lèi)、脂類(lèi)、烴類(lèi)、蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物等提供葉綠素來(lái)維持植物的光合作用

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件適宜濃度和配比的植物激素植物激素調(diào)控細(xì)胞的脫分化和再分化過(guò)程，主要成分是瓊脂和植物激素離體的器官、組織、細(xì)胞按照人們的設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行細(xì)胞分裂和分化、器官形成與個(gè)體再生

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件適宜濃度和配比的植物激素幼苗愈傷組織脫分化CTK/IAA比例適合再分化CTK/IAA比例先增大在減小完整植株外植體生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比值作用效果高有利于根的分化，抑制芽的形成低有利于芽的分化，抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織形成

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件其具有較高的無(wú)機(jī)鹽濃度，能夠保證組織生長(zhǎng)所需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)還能加速愈傷組織的生長(zhǎng)。MS固體培養(yǎng)基可用于誘導(dǎo)愈傷組織，也可用于胚、莖段、莖尖及花藥的培養(yǎng)，其液體培養(yǎng)基用于細(xì)胞懸浮培養(yǎng)時(shí)能獲得明顯的成功。Ms培養(yǎng)基，是目前使用最廣泛的植物培養(yǎng)基

離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜條件下方可發(fā)育成完整的植物離體培養(yǎng)的條件Ms培養(yǎng)基成分課堂練習(xí)1.下列有關(guān)植物細(xì)胞全能性的說(shuō)法，正確的是（

）A.高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性，而配子不能表現(xiàn)出全能性B.植物體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全部基因，因此高度分化的植物細(xì)胞隨時(shí)能表現(xiàn)出全能性C.在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性D.將花粉培育成單倍體植株、玉米種子發(fā)育成完整植株這兩個(gè)過(guò)程均體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性C解析：配子也具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因，花藥離體培養(yǎng)證明配子也能表現(xiàn)出全能性，A錯(cuò)誤；植物體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全部基因，但高度分化的植物細(xì)胞只有在離體狀態(tài)下才可能表現(xiàn)出全能性，B錯(cuò)誤；在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性，如高度分化的細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，C正確；花粉培育成單倍體植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性，但玉米種子中有植物體的幼體，發(fā)育成完整植株不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)2.從古至今，蘭花都是高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花，但蘭花在自然條件下萌發(fā)率極低。目前，我國(guó)已將組織培養(yǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)模化繁殖，讓名貴的蘭花也“走入”了尋常百姓家。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖蘭花種苗利用了植物細(xì)胞的全能性B.生長(zhǎng)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C.組織培養(yǎng)過(guò)程中，脫分化和再分化過(guò)程均需要保持恒溫、避光的環(huán)境條件D.幼苗移栽前需要先將其移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖中，待長(zhǎng)壯后再移栽入土C解析：利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖蘭花種苗利用了植物細(xì)胞的全能性，原因是植物細(xì)胞具有本物種生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部遺傳信息，A正確；生長(zhǎng)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，兩者的比例會(huì)影響細(xì)胞分化方向，B正確；植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，脫分化通常需要避光，而再分化過(guò)程需要有光，C錯(cuò)誤；移栽前應(yīng)將幼苗移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境下生活一段時(shí)間再移栽入土，目的是使幼苗適應(yīng)環(huán)境，利于移栽成活，D正確。課堂練習(xí)3.植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是誘導(dǎo)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性因素。在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，關(guān)于這兩種激素的使用正確的是（

）A.先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素

B.同時(shí)使用C.先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素

D.都不使用B解析：在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，同時(shí)使用生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素可以使分化頻率提高，因此更有利于胚狀體的形成，故選B。課堂練習(xí)4.野生鐵皮石斛結(jié)實(shí)率低，可利用鐵皮石斛葉片進(jìn)行組織培養(yǎng)形成大量試管苗下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（

）A.在70%的酒精中浸泡鐵皮石斛葉片30min進(jìn)行消毒，可避免微生物污染B.葉片先經(jīng)過(guò)脫分化形成愈傷組織，再轉(zhuǎn)移至液體培養(yǎng)基中進(jìn)行再分化形成根、芽C.試管苗應(yīng)當(dāng)移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質(zhì)上以適應(yīng)外界環(huán)境D.經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的植株，其基因組DNA一般和原鐵皮石斛的相同