2.1植物细胞工程（第一课时）（精美课件）-高二生物（人教版2019选择性必修3）

生物技术与工程发酵工程基因工程重组DNA技术的基本工具传统发酵技术的应用

选择性必修3《生物技术与工程》细胞工程生物技术的安全性与伦理问题微生物的培养技术及应用动物细胞工程植物细胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的运用蛋白质工程的原理和应用转基因产品的安全性发酵工程及其应用胚胎工程关注生殖性克隆人、禁止生物武器细胞工程

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的生物工程。细胞工程植物组织培养动物细胞培养动物细胞融合植物体细胞杂交哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。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年科技探索之路植物细胞工程的发展历程第2章

细胞工程第1节

植物细胞工程（第一课时）目标010203结合“菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织培养技术的流程简图（科学探究）简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程（生命观念）查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响（社会责任、科学探究）学习目标情境材料一：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。国画作品《兰》问题1:你知道世界上最贵的兰花吗？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？

世界上最贵的兰花1500万/株——幽灵兰（视频）情境材料一：从社会中来Ihaveadream!利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。一、植物细胞工程的基本技术利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。问题2:为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？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，即细胞的全能性。植物组织培养的基本原理目录CONTENTS细胞的全能性1/植物组织培养2/探究.实践：菊花的组织培养3/01

细胞的全能性在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性？生物体所有细胞全能性大小都一致吗？全能性与细胞分化的关系？体细胞具有全能性的根本原因是什么？细胞表现全能性的条件有哪些？234

1合作探究一：请同学们自主阅读教材P34-35，小组合作思考讨论完成问题。

一、细胞的全能性1.原因：

高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。叶子花瓣花粉细胞植物体2.大小比较：（1）受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞（2）植物细胞＞动物细胞一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。一、细胞的全能性3.生物体内细胞并不都表现全能性原因：

生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。一、细胞的全能性4.表现出全能性的条件：潜能表现出全能性怎么才能表现出来呢？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。（必修一

P118-121）①离体②一定的营养物质、植物激素③适宜的温度、pH等外界条件④无菌环境一、细胞的全能性02

植物组织培养请从条件、关键因素、产物等方面比较脱分化和再分化异同。什么是脱分化?再分化?愈伤组织？概述植物组织培养的概念及基本过程（用文字和箭头表示植物组织培养的流程）？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？234

1二、植物组织培养合作探究二：请同学们自主阅读教材P35-36，小组合作思考讨论完成问题。

二、植物组织培养1.概念：

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二、植物组织培养2.植物组织培养的流程：接种外植体离体培养的植物器官、组织或细胞脱分化诱导愈伤组织无组织结构、松散的薄壁细胞团离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得分裂能力诱导生芽再分化愈伤组织能重新分化成芽、根等器官诱导生根移栽成活该实验具体如何操作呢？二、植物组织培养2.植物组织培养的流程：外植体愈伤组织芽、根完整植株脱分化再分化生长发育已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。脱分化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。愈伤组织愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。再分化二、植物组织培养3.脱分化与再分化的比较：脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗分裂、分化有分裂，无分化有分裂，无分化结果形成愈伤组织形成根、芽需要条件a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例适中d.一般不需光a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照（诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。）

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。二、植物组织培养4.决定植物脱分化、再分化的关键因素：外植体愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化关键激素生长素和细胞分裂素细胞分裂素生长素

芽分化愈伤组织根分化生长素用量/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

巧记：高根低芽中愈伤03

探究.实践：菊花的组织培养菊花的组织培养探究.实践1.目的：（1）了解植物组织培养的基本原理（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响（3）尝试进行植物组织培养2.材料：(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:(4)无菌水:清洗外植体3.MS培养基：水（去离子水）、无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（蔗糖、维生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生长素、细胞分裂素等）菊花的组织培养探究.实践菊花的组织培养探究.实践4.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽消毒：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次无菌水洗消毒与无菌水冲洗切割与接种菊花的组织培养探究.实践制备外植体接种培养试管苗移栽①接种到诱导愈伤组织培养基形成愈伤组织培养温度：18-220C、避光愈伤组织愈伤组织有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。4.步骤：菊花的组织培养探究.实践4.步骤：再分化注意：若先生根后面就不易生芽外植体愈伤组织脱分化芽再分化生长素/细胞分裂素适中根高低诱导出芽培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。诱导生根菊花的组织培养探究.实践4.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽

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。试管苗移栽培养室菊花的组织培养探究.实践固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培珍珠岩

,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩。蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。课堂小结根、芽胚状体脱分化再分化培养条件：①无菌②营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素：

细胞分裂素生长素遮光一定的光照愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照试管苗有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。实战训练

(1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性(

)(2)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程(

)(3)在植物组织培养时，对外植体要进行灭菌处理(

)(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样(

)×√1.判断下列正误××实战训练

2．铁皮石斛是非常好的药材，但因为铁皮石斛自然繁殖力极弱，生长缓慢，再加上人们掠夺式采挖，资源已接近枯竭，植物组织培养技术为铁皮石斛的繁殖提供了新思路。下列相关叙述正确的是（

）A．利用铁皮石斛的体细胞进行组织培养的过程中发生了染色体数目的变异B．诱导愈伤组织形成和后续培养过程中，每日需要给予适当时间和适当强度的光照C．为获得无菌培养物，除了要无菌操作外，还需要对铁皮石斛的外植体进行严格灭菌D．植物组织培养过程中用适当诱变因素处理，可能筛选到高产的突变体进而培养成新品种实战训练

3．植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：建立无菌培养物→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是（

）A．建立无菌培养物时需分别用酒精和次氯酸钠溶液对叶片、茎尖、花药等进行消毒处理B．外植体需置于脱分化培养基中，诱导形成不定形的愈伤组织，此组织细胞全能性较高C．生根培养基中细胞分裂素与生长素的含量比值应大于1，生根培养需给予适当时间的光照D．若培育的是耐盐植株，则可将获得的试管苗移栽于含高盐土壤中进行筛选后，再推广栽培实战训练

4．将胡萝卜韧皮部细胞放入培养基中培养，最后能形成胡萝卜植株。与该过程相关的叙述，错误的是（

）A．高度分化的植物细胞仍具有细胞的全能性B．该过程会发生细胞的分裂，无细胞的衰老C．培养过程中，细胞中的基因会选择性表达D．该技术可用于快速繁殖花卉和蔬菜等作物实战训练

5．下图是利用三倍体香蕉的茎尖培养脱毒香蕉植株的过程示意图。下列叙述正确的是（）A．过程①~③中发生了有丝分裂和减数分裂B．对香蕉进行花药培养可获得单倍体C．过程②为脱分化D．X代表愈伤组织实战训练

6．浠水县清泉镇金宝山村通过植物组织培养复壮中药材白芨种苗，带动周边400多名农民增收致富。下列有关植物组织培养的说法正确的是（）A．植物组织培养时，对外植体可用75%的酒精进行灭菌B．取白芨茎尖进行植物组织培养，可获得不带病毒的抗病毒苗C．植物组织培养一般先诱导生芽后诱导生根D．诱导愈伤组织形成时需要每日给予适当时间的光照实战训练

7．某种名贵植物通常用无性繁殖的方式进行繁殖，但容易将感染的病毒传给后代。某技术中心计划获取该种植物的脱毒苗，技术路线如图所示。下列叙述错误的是（

）A．制备培养基时需要在培养基中添加琼脂等成分B．外植体可以选择该种植物的茎尖分生组织C．生长素/细胞分裂素的值较高时有利于根的分化D．由愈伤组织到脱毒苗需要经过脱分化、再分化等过程实战训练

8．为提高黄瓜的耐盐性，某科研小组进行了植物细胞工程学的尝试，其基本流程如下图。有关说法正确的是（）A．①处配制的MS培养基的大量元素中不需要包含碳元素B．②处使用的固体培养基需要添加一系列浓度梯度的氯化钠溶液C．③处通过植物激素诱导出体细胞胚属于器官发生途径D．④处常用秋水仙素处理，体现了植物细胞的全能性实战训练

9．阳光玫瑰葡萄香味浓郁，甜度较高，深受人们的喜爱，但在种植过程中易受病毒感染，导致产量降低，品质变差。某兴趣小组采用植物组织培养技术脱去病毒，下列相关叙述错误的是（

）A．茎尖分生区细胞内的病毒少，甚至无病毒，可作为外植体B．茎尖分生区不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达C．离体的茎尖含有本物种全套的遗传信息，具有全能性D．脱分化和再分化使用的培养基中激素的种类和比例都不同实战训练

10．我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得诺贝尔生理奖或医学奖。研究人员在对黄花蒿进行组织培养时，发现其愈伤组织中没有青蒿素，但由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素。下列叙述正确的是（

）A．青蒿素是黄花蒿细胞生长所必需的物质B．选取黄花蒿的花粉作外植体，经培养后获得的植株为单倍体C．从愈伤组织中不能提取出青蒿素的原因可能是其不含合成青蒿素的基因D．生长素与细胞分裂素之间的比值高时，可促进愈伤组织再分化形成芽实战训练

11．为提高中药材人参的人参皂苷产量，研究者利用60Co-y对其愈伤组织进行辐射诱变，以期获得性状优良的突变株，大致过程如图。下列分析正确的是（

）A．①过程应保持黑暗以诱导外植体再分化B．②③过程所用培养基的成分及比例相同C．完成③过程后就得到高皂苷产量的人参D．①②③过程都要严格做好消毒灭菌工作实战训练

12.下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．为防止杂菌污染，从接种外植体到生成试管苗尽量在同一个锥形瓶内完成D．容易进行无性繁殖的植物也容易进行植物组织培养实战训练

13．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（

）A．菊花茎段培养前需用次氯酸钠消毒后接种到培养基中B