【生物】植物细胞工程（第1课时） 高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

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、细胞或者组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。第2章细胞工程选择性必修三生物技术与工程目录CONTENT01新课导入02任务探究03课堂练习第1节

植物细胞工程第一课时

植物细胞工程的基本技术我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花但是，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，如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖，走入寻常百姓家呢？从社会中来利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类，依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。新课导入Steward利用胡萝卜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。原因是细胞具有的全能性。外植体愈伤组织人工胚状体(或根/芽)幼苗脱分化再分化完整植株从社会中来生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。一、植物组织培养新教材必修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。选择性必修3-P34

——细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。【任务一】1、阅读课本34页第一段，明确细胞全能性的概念和细胞具有全能性的原因。（一）细胞全能性概念（二）细胞具有全能性原因任务探究

1.植物组织培养：在______和人工控制条件下，将______的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生____________、丛芽，最终形成完整的植株。无菌离体愈伤组织一、植物组织培养【任务一】2.阅读课本35页，明确植物组织培养、外植体、脱分化、愈伤组织的概念，并完成思考题。已经分化的细胞经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。一、植物组织培养2.外植体：离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。3.脱分化：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。见光后愈伤组织变为绿色(分化)一、植物组织培养思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。4.愈伤组织：【任务一】2.阅读课本35页，明确植物组织培养、外植体、脱分化、愈伤组织的概念，并完成思考题。一、植物组织培养【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。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【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。一、植物组织培养一、植物组织培养②接种到诱导愈伤组织培养基脱分化（避光）产生愈伤组织超级工作台无菌操作【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。讨论：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。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【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。一、植物组织培养⑤移栽

培养室讨论：培育的试管苗能直接移栽露地吗？生根苗移栽的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培方法。培养基质要提前消毒并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗在温室几天，长壮后再移植到大田或盆中。一、植物组织培养结果分析与评价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，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。

被污染的培养基讨论：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。讨论：杂菌和植物细胞之间有哪些关系？竞争或寄生。【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。一、植物组织培养进一步探究：若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验.高细胞分裂素/低生长素细胞分裂素与生长素比例适宜高生长素/低细胞分裂素产生愈伤组织诱导生芽诱导生根一、植物组织培养【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。【任务一】3.阅读课本36和37页的探究实践“菊花的组织培养”，明确本实验的方法步骤，思考相应讨论题。一、植物组织培养20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的超级作物。讨论：用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？不能；因为两种生物之间存在着生殖隔离；番茄-马铃薯（想象图）有没有一种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？用两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，然后通过组培把杂种细胞培育成新的植物体的方法。二、植物体细胞杂交技术【任务二】1.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，明确植物体细胞杂交技术的定义及步骤，对各步骤进行逐项分析。1.定义①

去除细胞壁——所用酶：_______________为什么用上述酶？___________________________________纤维素酶和果胶酶植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成思考：纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？2.步骤【任务二】1.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，明确植物体细胞杂交技术的定义及步骤，对各步骤进行逐项分析。使溶液有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）二、植物体细胞杂交技术物理法化学法电融合法离心法聚乙二醇（PEG）高Ca2+-高pH优点：使用方便，融合频率高缺点：有一定的毒性对某些细胞不适用（如卵细胞）②融合方法优点：对细胞无毒害作用，操作简便，可重复性好【任务二】1.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，明确植物体细胞杂交技术的定义及步骤，对各步骤进行逐项分析。二、植物体细胞杂交技术【任务二】1.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，明确植物体细胞杂交技术的定义及步骤，对各步骤进行逐项分析。③脱分化④再分化细胞融合完成的标志:再生出新的细胞壁二、植物体细胞杂交技术（2）以上两个技术对应的原理是什么？【任务二】2.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，分析以下问题。（1）植物体细胞杂交技术应用了哪两种技术？原生质体融合技术和植物组织培养技术原生质体融合技术的原理是：细胞膜的流动性；植物组织培养技术的原理是：植物细胞的全能性二、植物体细胞杂交技术（4）若只考虑两两融合，原生质体A和原生质体B可以形成几种融合细胞？AAABBB筛选AB（3）获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？不一定，诱导融合后的产物有三类：①未融合的细胞

②两两融合的细胞

③多细胞融合体【任务二】2.阅读课本36页第一段，37页第一段和38页第1-2段，分析以下问题。二、植物体细胞杂交技术有关植物体细胞杂交的三个易错点两个不同品种的植物细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型。其实还有可能有AA融合的和BB融合的，需要经过筛选,选出AB融合的原生质体错认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖.错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体二、植物体细胞杂交技术注意优点：克服生殖隔离，实现远缘杂交育种。此后相继培育出烟草-海岛烟草，胡萝卜-羊角芹，白菜-甘蓝等异源多倍体，在生产上有较高的应用价值二、植物体细胞杂交技术课堂练习1.(2023·安徽卷)甘薯由于具有增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等作用，故越来越被人们喜爱。但甘薯属于无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是（）A.用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，可以解决种苗用量大、成本高的问题B.利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高C.利用原生质体融合实现体细胞杂交，克服杂交不亲和，可以充分利用遗传资源D.利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，有利于缩短育种年限脱毒≠抗病毒B2.(2023·山东卷)在下列过程中，需要采用植物组织培养技术的是（）①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株②用花药离体培养得到的单倍体植株③用基因工程培养抗棉铃虫的植株④利用细胞工程培养“番茄马铃薯”杂种植株​​​​​​​⑤无子西瓜的大量繁殖A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.②③④⑤利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，不需要采用植物组织培养技术D课堂练习3.(2023·河北卷)植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述错误的是（）A.可用PEG诱导植物原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志B.利用植物组织培养技术可大量获得人参皂甙干粉，且已投入规模化生产C.植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类D.获