2.1.1 植物细胞工程的基本技术课件-高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第二章细胞工程第1节植物细胞工程的基本技术学习目标1.概述植物组织培养的原理和过程。2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。一

细胞工程一1.细胞工程(1)概念：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。(2)分类：依据操作对象分为植物细胞工程和动物细胞工程。植物细胞工程分为植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。一

植物细胞全能性二2.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)在生物的生长发育过程中，并不是所有细胞都表现出全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。(3)原因：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。(4)全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞一

植物组织培养技术三3.植物组织培养(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。这些离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。(2)植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)培养基(种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素)；(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。(3)理论基础：植物细胞具有全能性一

植物组织培养技术三3.植物组织培养(4)培养基激素：生长素、细胞分裂素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。生长素用量与细胞分裂素用量的比值结果比值高有利于根的分化，抑制芽的形成比值低有利于芽的分化，抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成一

植物组织培养技术三3.植物组织培养(5)过程根、芽脱分化再分化愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）试管苗完整植株驯化移栽脱分化：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：愈伤组织重新分化为芽、根等器官的过程。脱分化不需要光照，再分化需要光照，光照有利于叶绿体的合成。一

植物组织培养技术三4.菊花组织培养（1）理论基础：植物细胞的全能性一

植物组织培养技术三4.菊花组织培养（2）方法步骤：接种培养移栽

栽培外植体消毒1.用酒精擦拭双手和超净工作台面。①流水冲洗外植体(幼嫩的茎段)②酒精消毒30s③无菌水清洗2-3次④次氯酸钠溶液处理30min→⑤无菌水清洗2-3次2.①将消毒过的外植体置于无菌培养皿，用无菌滤纸吸去表面水分，用解剖刀将外植体切成0.5-1cm长的小段②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。③用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。3.①诱导愈伤组织：将接种了外植体的锥形瓶置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。②诱导芽和根：培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽培养基上出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。4.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。珍珠岩蛭石课堂练习1.植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→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.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异√课堂练习2.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需要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.再生植株需要去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田D.试管苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富√一

植物体细胞杂交技术四20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。1978年，梅尔彻斯（G.Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。虽然成功地培育出植株，但这种植株并不像科学家预料的那样，地上结番茄，地下结马铃薯，可仍具有划时代的意义，为植物体细胞杂交在生活生产实践中的应用拉开了帷幕。一

植物体细胞杂交技术四1.概念：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。2.过程：马铃薯细胞番茄细胞正在融合的原生质体马铃薯原生质体番茄原生质体再分化杂种植株移栽移栽后的植株脱分化愈伤组织杂种细胞一

植物体细胞杂交技术四3.关键步骤：(1)酶解法去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)人工诱导原生质体融合的方法①物理法：电融合法、离心法等。②化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。3.原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。4.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。一

植物体细胞杂交技术四4.思考：1.A种原生质体与B种原生质体融合后，有3种类型(只考虑两两融合)，分别是AA、BB、AB，其中我们需要的是AB，所以原生质体融合后，我们要对融合后的原生质体进行筛选。2.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数：2x＋2y；染色体组数：4个；基因型：AabbccDd；属于可遗传变异类型中的染色体数目变异。一

植物体细胞杂交技术四5.总结：(1)原理①植物体细胞杂交的原理：a.细胞膜的流动性；b.植物细胞的全能性。②植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。(2)过程：植物体细胞杂交包括原生质体融合和植物组织培养等过程。(3)繁殖方式：植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。一

植物体细胞杂交技术四(4)标志：(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。(2)植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下结马铃薯，这是为什么？主要原因：生物体内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”杂种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，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。

课堂练习3.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是A.细胞融合前应去除细胞壁B.高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合C.融合的细胞即为杂交细胞D.杂交细胞可能具有生长快速的优势√课堂练习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