2.1.1植物细胞工程的基本技术课件【知识精讲精研】高二下学期生物人教版选择性必修3

植物细胞工程一植物细胞工程的基本技术单击此添加副标题细胞工程

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，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。1.原理方法：细胞生物学、分子生物学和发育生物学2.操作水平：细胞器、细胞或组织水平3.目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品4.分类：植物细胞工程、动物细胞工程细胞工程发展历程1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法1958年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。1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。1971年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物1960年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。1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。从社会中来“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。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？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%利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。一、细胞的全能性1.概念：

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。2.原因：

一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。3.生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性（1）不体现全能性的实例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶（2）不体现全能性的原因：基因在特定时间、空间条件下选择性表达二、植物组织培养技术1.概念：

指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）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。2.原理：植物细胞的全能性。3.过程：外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活

离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。脱分化：在___________________条件的诱导下，已经分化的细胞_______________________，转变为_____________，进而形成_________的过程。一定的激素和营养等失去其特有的结构和功能未分化的细胞愈伤组织愈伤组织：不定形的薄壁组织团块。再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。适宜的培养条件：脱分化过程一般不需要光照、再分化过程需要光照。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______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________；脱分化再分化胚状体芽和根完整的植株③植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；生长素细胞分裂素细胞分裂脱分化再分化浓度比例生长素/细胞分裂素结果比值高(＞1)比值低(＜1)比值适中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促进愈伤组织的形成2.材料用具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（参见本书附录1）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，调节渗透压灭菌方法为：湿热灭菌法3.方法步骤（1）消毒①双手和超净工作台台面:用酒精擦拭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。（3）接种外植体

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。（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。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。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；（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？

观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。（3）观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。

做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？

生根苗移栽技术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。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷酒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。5.进一步探究

若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；

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？①空白对照：不加任何激素；②实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；③实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。6.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件（1）离体（最关键）:（2）严格的无菌条件:

①对操作环境、双手、外植体进行消毒；②对培养基和器械进行灭菌；③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；（3）适宜的培养条件:（4）适宜浓度和比例的激素:（5）一定的营养条件:温度,光照包括有机营养成分、无机营养成分主要是生长素和细胞分裂素

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；

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？三、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：