2.1 植物細胞工程的基本技術-課件 高二下學期生物人教版選擇性必修3

第2章細胞工程細胞工程概念

(P.31)指應用細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學

等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織

水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、

器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。原理和方法細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學操作水平細胞器、細胞或組織目

的獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品分類植物細胞工程和動物細胞工程第2章

細胞工程第1節(jié)植物細胞工程--植物細胞工程的基本技術02植物體細胞雜交01

植物組織培養(yǎng)技術?目

錄

/CONTENTS植物細胞工程

從社會中來

鬼蘭(幽靈蘭)市場價格：1500萬每株!世上最貴的蘭花一

、植物組織培養(yǎng)技術

外植體1、概念：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。2、理論基礎：植物細胞的全能性>

概

念細胞經(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。卡葉子

花瓣

花粉

細胞

植物體>

原因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。實例：胡蘿卜韌皮部細胞發(fā)育成完整植株韌皮部細胞脫分化再分化

細胞團(必修1

P118-121)胡蘿卜植株幼苗根或芽>植物細胞表現(xiàn)出全能性的條件?枝芽結(jié)構(gòu)示意圖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>為什么植物體中細胞沒有表現(xiàn)出全能性?生長點葉原基的細胞

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。葉原基芽

軸芽原基[思考]一

、植物組織培養(yǎng)技術

外植體1、概念：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。2、理論基礎：植物細胞的全能性3、大致過程：接種外植體外植體

脫分化

愈傷組織再分化根、芽

—

→

完整植株分化狀態(tài)

未分化狀態(tài)

9移栽成活誘導生根誘導生芽誘導愈傷組織脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等

條件的誘導下，已經(jīng)分化的細胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募毎?，進而形成愈傷組織的過程。愈傷組織：

脫分化形成的不定形的薄壁組織團塊。再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。愈傷組織

生芽

試管苗【

相關概念

】10菊花的組織培養(yǎng)酒精

→

無菌水

→

次氯酸鈉溶液30S

2-3次

30min無菌水洗2-3次為什么進行無菌操作?防止雜菌污染。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。探究

·實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽菊花的組織培養(yǎng)酒精

→

無菌水

→

次氯酸鈉溶液30S2-3次

30min無菌水洗2-3次將消過毒的外植體置于無菌培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。探究

·

實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽一、NHKH?CaCZnSKI(CuSO甘氨

鹽酸

肌醇MS培養(yǎng)基的配方(1L的用量)?NO?

(硝酸銨)

1650

mg

KNO?

(硝酸鉀)

1900

mgPO?(磷酸二氫鉀)

170

mg

MgSO?

·

7H?O(七水合硫酸鎂)370mgl?

·

2H?O(二水合氯化鈣)440mg

MnSO?4H?O(四水合硫酸錳)22.3mgO?

·

4H?O(四水合硫酸鋅)8.6

mg

H?BO?

(硼酸)

6.2

mg碘化鉀)

0.83

mg

Na?MoO?

·

2H?O(二水合鉬酸鈉)0.25

mg?

·

5H?O(五水合硫酸銅)0.025

mg

CoCl?

·

6H?O(六水合氯化鈷)

0.025

mg

酸

2mg鹽酸硫胺素(維生素B?)

0.1

mg吡哆醇(維生素B?)

0.5mg

煙酸

0.5

mg100

mg

蔗糖

30g瓊脂10g鹽*螯合鐵一、植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

P116二、MS培養(yǎng)基配過程拓展

Expand探究

·

實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽菊花的組織培養(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)瓶上作好標記。接種外植體時，不要倒插!(將“形態(tài)學上端”朝上)探究

·

實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽菊花的組織培養(yǎng)將接種了外植體的錐形瓶或植

物組織培養(yǎng)瓶置于18~22℃的培養(yǎng)

箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期

觀察和記錄愈傷組織的生長情況。置于黑暗有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。脫分化過程中受污染的培養(yǎng)基菊花的組織培養(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。置于光照!芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中

葉綠素的合成需要光照探究

·

實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽若先生根后

就不易生芽再分化過程中受污染的培養(yǎng)基探究

·

實踐外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根煉苗、移栽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，

適時澆水、施肥，直至開花。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。菊花的組織培養(yǎng)觀察煉苗移栽①外植體消毒③接種外植體

⑤誘導生芽生根②外植體切段

④誘導愈傷組織

⑥煉苗、移栽回顧實驗拓

展

植物組織培養(yǎng)的兩種途徑

Expand胡蘿卜根胚狀體

的韌皮部途徑愈傷組織接種外植體器官發(fā)生

途徑胚狀體幼苗

胡蘿卜植株胚狀體無性生殖誘導愈傷組織類似胚的結(jié)構(gòu)誘導生芽移栽成活誘導生根探究

·

實踐

進一步探究若想探究生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響，

則應如何設計對照實驗?①

空白對照：不加任何激素；生長素用量/細胞分裂素用量結(jié)果比值≈1促進愈傷組織的形成比值>1促進根的分化比值<1促進芽的分化②

實驗組1:生長素用量與細胞分裂素用量的比值為1;③

實驗組2:生長素用量與細胞分裂素用量的比值大于

1;④實驗組3:生長素用量與細胞分裂素用量的比值小于1。生長素與細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素(課.35)→細胞分裂素生長素(3)若用菊花莖切段作為外植體，應將其形態(tài)學上端插入誘導愈傷組

織的培養(yǎng)基中(

×

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

,解析生長素與細胞分裂素的比值高時，有利于根的分化、抑制芽的形

成；比值低時，有利于芽的分化、抑制根的形成。(1)植物體的任何細胞都具有全能性，也都能表現(xiàn)出全能性(

×

)解析植物細胞雖然具有全能性，但并不是所有細胞都能表達全能性，

細胞全能性的表達需要一系列條件。(2)在植物組織培養(yǎng)時，對外植體要進行滅菌處理(×

)判斷正誤同步P.141.

(2023

·江蘇南通高二期中)下列關于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是()A.

用自然生長的莖進行組織培養(yǎng)需要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)外的氣體交換再生植株需要去除根部殘留的培養(yǎng)基進行鍛煉后才能移種大田D.

試管苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營養(yǎng)豐富解析C

自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用體積分數(shù)為70%的酒精消毒，

用無菌水清洗，再用質(zhì)量分數(shù)為5%的次氯酸鈉溶液處理，最后再用無菌水

清洗，A錯誤；培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響

氣體交換，B錯誤；試管苗生存能力較弱，需要進行鍛煉，采用蛭石作為栽

培基質(zhì)的原因是蛭石保水透氣，蛭石不含營養(yǎng)，D錯誤。及時反饋

上述植物組織培養(yǎng)過程依據(jù)的生物學原理是植物細胞具有全能性B.需要對外植體進行嚴格的滅菌處理，以防止雜菌污染C.

外植體若是月季的花藥，則圖中的①過程需要光照D.

外植體若是菊花的根尖組織，因細胞中沒有葉綠體，故培養(yǎng)成的新植株

葉片無色①

愈傷

②

長出

③

組織

叢芽2.2.

如圖是植物組織培養(yǎng)過程示意圖，下列相關說法正確的是(

)④

移栽成活外植體生根解析A外植體一般只消毒，不進行滅菌處理，以保持外植體的活性，

B錯誤；①是脫分化過程，月季花藥的脫分化過程不需要光照且應避

光培養(yǎng)，當愈傷組織再分化形成芽和葉時才需要適當時間和強度的

光照，C錯誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培

養(yǎng)過程中，基因的選擇性表達會使培養(yǎng)成的新植株葉片呈綠色，D錯

誤

。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：細胞分裂素

生長素脫分化

遮光愈傷組織再分化

一定的光照胚狀體有光時，往往容易

形成維管組織，而

不易形成愈傷組織。芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中

葉綠素的合成需要光照離體的植物器官、組織或細胞(外植體)根、芽試管苗“番茄-馬鈴薯”的假想圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎?為什么?欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級作物”。你有什么好妙招?不能。因為兩種生物之間存在著天然的生殖隔離27人細胞人鼠雜交細胞培養(yǎng)40min綠色熒光素

標記的抗體1.概念：將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。參考動物細胞融合，若是植物細胞之間的雜交，則應先做什么?

得到雜種細胞后，如何培育成植株?二

、植物體細胞雜交技術細胞壁

細胞膜細胞質(zhì)

液泡膜細胞液紅色熒光素

標記的抗體細胞融合初期細胞

融合細胞融合鼠細胞28番茄細胞

番茄原生質(zhì)體植物細胞融合

植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交正在融合的原生質(zhì)體

雜種細胞

愈傷組織

雜種植株2.過程去壁再生新

壁③馬鈴薯原生質(zhì)體馬鈴薯

細胞融合②脫分化再分化移栽去壁29①原因：細胞壁阻礙著細胞間的雜交②方法：酶解法③酶：纖維素酶和果膠酶再生出細胞壁愈傷組織植物體細胞雜交原生質(zhì)體原生質(zhì)層去壁馬鈴薯原生質(zhì)體融合番茄細胞

番茄原生質(zhì)體植物細胞融合雜種植株植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡

細胞核細胞壁細胞膜]

細胞質(zhì)

液泡膜

細胞液(1)去除細胞壁馬鈴薯細胞再生③去壁①正在融合的原生質(zhì)體脫分化再分化移栽30番茄細胞

番茄原生質(zhì)體植物細胞融合

植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交①基

礎

：細胞膜具有流動性物理：電融合法、離心法化學：

聚乙二醇(PEG)

融合法、高Ca2+-高pH融合法去壁①馬鈴薯原生質(zhì)體去壁正在融合的原生質(zhì)體

再生出細胞壁愈傷組織移栽雜種植株(2)原生質(zhì)體間的融合植物體細胞雜交技術再生

新壁③②方法：馬鈴薯

細胞融合②脫分化再分化31高爾基體(3)融合完成的標志：再生出新的細胞壁(4)雜交完成的標志：培育成新植物體細胞的全能性番茄原生質(zhì)體植物細胞融合植物體細胞雜交去壁馬鈴薯原生質(zhì)體去壁正在融合的原生質(zhì)體

再生出細胞壁愈傷組織移栽雜種植株植物組織培養(yǎng)再生

新

壁③馬鈴薯

細

胞番茄細胞再分化移栽后的植株脫分化融

合32主要原因是：生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相

互調(diào)控、相互影響的，所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細胞中兩

個物種遺傳物質(zhì)的表達存在相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結(jié)

番茄、地下長馬鈴薯了。"番茄一馬鈴薯"雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結(jié)番

茄，地下長馬鈴薯，這是為什么?拓展

課P.38Expand細胞融合后，共有

5

種細胞類型?融合細胞有

3

種，符合要求的是AB

?A甘藍B同

步P.16-------2343、意義：打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等融合實例：

思

考

：(1)植物體細胞雜交技術的目的是獲得雜種細胞(×

)(2)植物體細胞雜交利用了植物組織培養(yǎng)技術((3)植物原生質(zhì)體融合的原理是植物細胞的全能性(

×

)解析兩個植物細胞需要先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有

活力的原生質(zhì)體，再用物理法或化學法誘導原生質(zhì)體融合。植物原生質(zhì)體融合的原理是細胞膜具有一定的流動性。(4)利用物理法或化學法可以直接誘導兩個植物細胞融合(×)判斷正誤解析同

步P.7A.①過程表示利用酶解法去除細胞壁獲得原生質(zhì)體的過程B.②過程可用聚乙二醇誘導原生質(zhì)體融合C.③過程中高爾基體活動旺盛最終獲得的雜種植株體細胞內(nèi)含19條染色體解

析D

[最終獲得的雜種植株體細胞內(nèi)含有兩個親本的全部遺傳物質(zhì)，即含有20+18=

38(條)染色體，故D

項錯誤。]①白

菜

體

細

胞

(2n=20)①甘

藍

體

細

胞

(2n=18)3.

(2022

·天津靜海一中高二期末)如圖表示利用植物體細胞雜交技術獲得雜種植株白菜—甘藍的過程，下列有關說法錯誤的是(

)及時反饋②

④

⑤正

合

生在

的

質(zhì)融

原

體愈

組雜

植傷

織種

胞雜

細種

株4.如圖為植物體細胞雜交技術的流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞，所含有的染色體組分別是AA

和

BB。

據(jù)圖分析，下列敘述正確的

是()甲A.

經(jīng)過程①獲得的a、b

稱為原生質(zhì)體，過程②利用了細胞膜的選擇透過性

B.c

細胞只有AABB

這一種類型C.過程③和④分別是脫分化和再分化D.

獲得的植株d,因為在減數(shù)分裂時同源染色體能正常配對，所以理論上是

可育的