植物细胞工程（第1课时） 课件 高中生物新人教版选择性必修3（2022-2023学年）

第二章——细胞工程新人教版高中生物选择性必修3第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术咏怀兰为王者香，芬馥清风里。从来岩穴姿，不竞繁华美。植物组织培养技术思考：高洁、典雅的兰花颇受人喜欢。但其繁殖率低，价格不菲，如何让它大量、快速地繁殖呢？

细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。动物细胞工程植物细胞工程原理操作水平目的植物组织培养植物体细胞杂交1.细胞工程的概述哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年2.细胞工程的发展历程1.植物组织培养

是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。外植体植物细胞的全能性原理生殖方式无性生殖分裂方式有丝分裂讨论：植物的组织培养原理？原理：植物细胞的全能性2.细胞全能性

每一个细胞含有控制该生物发育的全部基因原因（1）受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞（2）植物细胞＞动物细胞比较生物体内细胞并不都表现全能性原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达必修1-P121——细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。体现全能性的标志

细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能——如何才能让细胞表现出全能性？1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。植物细胞表现出全能性的条件：1离体2一定的营养物质、植物激素3适宜的温度、pH、无菌等外界条件种子萌发成幼苗，能否体现细胞的全能性？（必修一

P118-121）4无菌环境自主阅读教材35页—36页，小组思考并讨论以下问题：1、概述植物组织培养的基本过程？2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？3、在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？3.植物组织培养的流程脱分化再分化脱分化：已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。注意：过程中涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。

该培养过程一般不需要光照注意：过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。

需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活植物组织培养常用的培养基配方

P116⑴培养基名称：

；⑵物理性质：

；⑶碳源：

。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：作为碳源，提供能量，调节渗透压探究·实践菊花的组织培养探究·实践菊花的组织培养1.植物激素的作用：细胞分裂素生长素

芽分化愈伤组织根分化巧记：高根低芽中愈伤生长素用量/细胞分裂素用量结果比值≈1比值＞1比值＜1促进根的分化促进芽的分化促进愈伤组织的形成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、比例都会影响植物细胞的发育方向。2.方法步骤①制备外植体消毒：切割：无菌操作酒精30s无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min材料：幼嫩的菊花茎段2-3次无菌水洗探究·实践菊花的组织培养目的防止杂菌生长。一方面与培养物竞争营养；另一方面产生有害物质危害培养物。2.方法步骤探究·实践菊花的组织培养②接种到诱导愈伤组织培养基脱分化（避光）产生愈伤组织为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。超级工作台无菌操作2.方法步骤探究·实践菊花的组织培养诱导生根诱导生芽④接种到诱导生根培养基③接种到诱导生芽培养基若先生根后面就不易生芽2.方法步骤探究·实践菊花的组织培养⑤移栽

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。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，试分析它们被污染的可能原因。培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。

被污染的培养基②为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物生长。③杂菌和植物细胞之间有哪些关系？竞争或寄生。3.结果分析与评价拓展：植物组织培养的两种途径胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。胚状体途径器官发生途径外植体脱分化愈伤组织再分化生芽生根或胚状体生长发育试管苗（移栽到大田）根、芽植物体再分化培养条件：①无菌②营养物质③适宜条件（温度、PH、光等）④植物激素：遮光光照芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照脱分化愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织重新分化为芽、根等器官失去特有结构和功能转变成未分化的细胞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。生长素和细胞分裂素的比例和浓度会影响植物细胞的发育方向。如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞1.(2022·重庆市高二期末)某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列叙述正确的是A.外植体消毒的过程：酒精消毒30s→次氯酸钠溶液处理30min→无菌水清洗

2～3次B.愈伤组织是一种不定形的薄壁组织团块，诱导产生愈伤组织时每日应给予

适时光照C.诱导生芽的培养基与诱导生根的培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比

例和用量更高D.打开封口膜后直接用流水冲洗掉幼苗根部培养基，再移植到消毒的蛭石环

境中炼苗处理√2.(2022·北京延庆高二期中)下图为用取自基因型为AaBb的胡萝卜韧皮部细胞培育出胡萝卜小苗的过程，下列叙述中不正确的是A.a→b过程是通过细胞有丝分裂完成的B.b→c→d过程发生了细胞分化C.a→b过程中使用的培养基中应含有机碳源和氮源D.杂合植株经上述过程获得的幼苗会出现性状分离√3、玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是(

)从繁殖原理上分析，A→D属于无性生殖植株D和G中的染色体组数不同E→G不能体现细胞的全能性E→F过程中获得的植株一般不用于大田生产1.通过有性杂交能实现吗？为什么？西红柿土豆×【思考.讨论】不能，不同种物种间存在生殖隔离植物体细胞杂交技术2.有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？

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方法。细胞膜的流动性、植物细胞的全能性原理自主阅读课本37—38页内容，思考并小组讨论以下问题：1、为什么要去除细胞壁？用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？2、诱导原生质体融合的方法有哪些？3、如何将杂种细胞培养成杂种植株？打破生殖隔离，实现远缘杂交育种意义A细胞B细胞纤维素酶果胶酶去壁酶解法正在融合的原生质体杂种细胞AB诱融物理法：化学法：电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）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去壁植物细胞融合完成的标志植物体细胞杂交完成的标志1.技术流程（植物细胞的全能性）（细胞膜的流动性）再生细胞壁

源于选择性必修3P36“正文”：“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以番茄—马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达源于选择性必修3P38“练习与应用”2题拓展:科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？提示：纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞的细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。细胞壁细胞膜细胞质液泡细胞核

指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。原生质体成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。原生质层区分原生质体与原生质层【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层高尔基体A为2a=20

B为2b=30504

杂种细胞染色体数为？

此过程中起主要作用的细胞器是？

杂种细胞染色体组数为？

从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？染色体数目变异4.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析，下列叙述正确的是A.经过程①获得的a、b称为原生质体，

过程②利用了细胞膜的流动性B.c细胞只有AABB这一种类型C.过程③和④分别是脱分化和再分化D.获得的植物d，即使在减数分裂时同源染色体能正常配对，在理论

上也是不可育的√5.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强C.可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞