第2章第1节 植物细胞工程-植物细胞工程的基本技术 【高效课堂+备课精研】高二生物 （人教版2019选择性必修3）

从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？第2章第1节植物细胞工程植物细胞工程的基本技术1.植物组织培养的原理和过程。2.尝试进行植物组织培养。3.植物体细胞杂交的原理和过程。一、植物的组织培养技术1.植物组织培养的原理生物体的细胞，具有使后代细胞形成完整个体的能力。（1）细胞分化：个体发育中细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。根本原因：在特定的时间和空间条件下，基因的选择性表达。（2）细胞全能性：离体、营养物质、激素和其他外界条件。植物细胞表现全能性条件：植物细胞全能性条件2.植物组织培养的基本过程

外植体

愈伤组织

芽、根

植物体脱分化

再分化

植物组织愈伤组织

长出丛芽

生根

移栽成活

一、植物的组织培养技术2.植物组织培养的基本过程

外植体

脱分化

愈伤组织

再分化

芽、根

植物体

外植体：离体的植物器官或组织片段。脱分化（去分化）：高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。愈伤组织：通过细胞分裂形成的，其细胞排列疏松而无规则，高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞。再分化：愈伤组织继续进行培养重新分化成根或芽等器官的过程。愈伤组织：丛芽一、植物的组织培养技术3.影响植物组织培养的因素（1）外植体的选取①不同植物的组织培养难度例如：烟草和胡萝卜的组织培养较容易，枸杞愈伤组织的芽诱导较难。②同一植物材料、材料的年龄、保存时间的长短例如：菊花的组织培养一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。（2）培养基的配制(MS培养基)大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等植物激素：生长素、细胞分裂素、赤霉素等一般选择植物的幼嫩部分（生命力旺盛，分裂分化能力强；含有的病毒少），比如茎尖、根尖、幼嫩的叶片等；保存时间越短，材料生命力越旺盛；保存时间越长，越容易受到污染。一、植物的组织培养技术（3）不同植物激素浓度、使用顺序和使用量使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂，不利分化先细胞分裂素后生长素既分裂也分化同时使用分化频率提高生长素细胞分裂素比值结果高促根分化，抑芽形成低促芽分化，抑根形成适中促进愈伤组织生长一、植物的组织培养技术3.影响植物组织培养的因素菊花组织培养的条件：pH=5.8、温度、控制在18—22℃、每日光照12hpH、温度、光照等条件也很重要。（4）环境条件（5）消毒和灭菌在培养的整个过程中，都需要是一个无菌环境，是成功的关键。【小结】植物组织培养过程:离体组织或细胞脱分化细胞分裂素≈生长素愈伤组织再分化芽根植物体细胞分裂素>生长素细胞分裂素<生长素一、植物的组织培养技术3.影响植物组织培养的因素菊花的组织培养1.实验原理：（1）植物细胞一般具有全能性。（2）在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化和再分化，形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。（3）植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。2.材料分析：（1）外植体：幼嫩的菊花茎段→容易诱导形成愈伤组织。（2）体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒。（3）质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。（4）无菌水：清洗外植体。（5）培养基：包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。蔗糖的作用：提供能量、调节渗透压。灭菌：湿热灭菌法。3.方法步骤（1）消毒①用酒精擦拭双手和超净工作台台面。②外植体→流水冲洗→酒精消毒30s→立即用无菌水清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理30min→立即用无菌水清洗2～3次。（2）外植体切段将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中→用无菌滤纸吸去表面的水分→用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。菊花的组织培养（3）接种

在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！（4）脱分化

将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。注意：该过程一般不需要光照，有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织。菊花的组织培养3.方法步骤（5）再分化

培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上→长出芽后→将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。注意：注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！（6）移栽培养

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蛭石或珍珠岩等环境中，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。菊花的组织培养3.方法步骤4.结果分析与评价（1）接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，试分析它们被污染的原因。（2）你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？二、植物体细胞杂交技术1.过程A细胞B细胞纤维素酶果胶酶1.去壁：酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁2.诱融物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高PH融合法等脱分化再分化移栽植物细胞融合植物组织培养杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株2.植物体细胞杂交的概念：

植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，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。3.原理：细胞膜具有一定的流动性植物细胞核的全能性4.两个标志（1）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁（2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体5.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。6.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种二、植物体细胞杂交技术植物细胞工程基本技术植物组织培养技术植物体细胞杂交技术原理影响因素细胞全能性营养、激素、环境条件过程外植体

脱分化

愈伤组织

再分化

芽、根

植物体

原理细胞膜具有一定的流动性植物细胞核的全能性过程【高考在线】1．（2022·辽宁·统考高考真题）蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（

）A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外