植物细胞工程植物细胞工程的基本技术（植物组织培养）-高二生物教学精优课件（人教版2019选择性必修3）

第1节

植物细胞工程植物细胞工程的基本技术贺老师第2章细胞工程

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。原理和方法操作水平目的分类细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品动物细胞工程和植物细胞工程什么是细胞工程?p31

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。①兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；②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？问题探讨1500万/株叶子花瓣花粉细胞新的植物体细胞的全能性播种扦插一般情况下：一定条件下：新的植物体人工栽培植物的方法细胞经

后，仍然具有产生

或分化成其他

的潜能，即细胞具有全能性。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。（1）定义：（3）原因：分裂和分化完整生物体各种细胞细胞的全能性（4）全能性大小比较：①按细胞分化程度比：②按细胞分裂能力比：③不同类型细胞的全能性：④不同生物细胞的全能性：全能性：分化程度低的＞分化程度高的全能性：分裂能力强的＞分裂能力弱的受精卵＞生殖细胞（如精子、卵细胞）＞体细胞植物细胞＞动物细胞细胞→完整个体或其他各种细胞（2）体现全能性的标志：思考：是不是所有的活细胞都具有全能性？不是，例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞。（均无细胞核，无遗传物质）种子发育成植株体现了全能性了吗？没有，植物种子种的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体（已经是一个幼小的完整个体），没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。细胞具有的全能性一定能表现出来吗？不一定，例如动物的体细胞（动物细胞具有全能性，但目前只有细胞核能体现全能性）细胞的全能性生长点叶原基芽轴芽原基枝芽结构示意图叶原基的细胞只能发育为叶芽原基的细胞只能发育为芽④芽原基发育为芽，叶原基发育为叶体现了全能性吗？

生物体内所有细胞都能表现出全能性吗？（5）细胞没有体现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。没有体现全能性，因为叶原基的细胞只能发育为叶，未发育成完整植株或其他各种细胞。(6)表现出全能性的条件：潜能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。植物组织培养技术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无菌环境细胞的全能性植物组织培养外植体有丝分裂植物细胞的全能性是指将

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

的技术。①生殖方式：无性生殖②分裂方式：③原理：④植物组织培养成功的关键：离体完整植株无菌操作1概念2植物组织培养的流程植物组织培养接种外植体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3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结果比值≈1比值＜1比值＞1促进芽的分化促进根的分化促进愈伤组织的形成生长素用量细胞分裂素用量细胞分裂素生长素

芽分化愈伤组织根分化如何诱导离体的植物器官、组织或细胞等脱分化和再分化？生长素作用：用于诱导细胞的

和

的分化；细胞分裂素作用：促进组织细胞的分裂或促进

的分化。伸长生长根芽巧记：生根分芽中愈伤4脱分化与再分化的比较植物组织培养接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活脱分化再分化脱分化再分化过程分裂、分化结果需要条件有分裂，无分化有分裂，有分化形成愈伤组织形成根、芽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（有光易形成维管组织，不易形成愈伤组织）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）外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗植物组织培养

作为碳源提供能量植物可少量吸收，调节渗透压葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。培养基名称：

；物理性质：

；碳源：

。MS培养基

固体培养基有机碳源（蔗糖）5植物组织培养常用的培养基配方p116问题1：植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？

通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质，同时维持细胞的渗透压。问题2：同微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，含有植物生长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。5植物组织培养常用的培养基配方p116【探究•实践】菊花的组织培养p35-37①外植体：幼嫩的菊花茎段(细胞分裂能力强，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：清洗外植体外植体脱分化愈伤组织再分化根芽等试管苗完整植株移栽1过程2材料用具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:（2）外植体切段:外植体置于无菌的培养皿中→用无菌滤纸吸去表面水分→用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段消毒与无菌水冲洗酒精30S无菌水洗2-3次次氯酸钠溶液30min2-3次无菌水洗（3）接种外植体:

在超净工作台酒精灯火焰旁，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。

（将“形态学上端”朝上）接种切割防止杂菌生长：①杂菌与培养物竞争（种间竞争）营养；

②产生有害物质危害培养物。3方法步骤（4）诱导愈伤组织（脱分化）提供营养、调节渗透压①生长素、细胞分裂素比例≈1：1

②提供有机碳源（蔗糖）有光时，往往容易形成导管和筛管等，而不易形成愈伤组织。培养基：①一般不需要光照②培养温度：

培养条件：18-220C有利于促进愈伤组织的形成诱导生根3方法步骤（5）诱导生芽、生根（再分化）②接种到诱导生芽培养基①培养15〜20d后③接种到诱导生根培养基生长素：细胞分裂素＜1该过程每日需要给予适当时间和强度的光照（有利于叶绿素的形成，促进光合作用）。思考1：再分化需要避光吗？为什么？思考2：为什么要先诱导生芽，再诱导生根呢？①根的质地较硬，更换培养基时可能会导致根的损伤或断裂②先生芽有利于导管、筛管等的对接和形成，为后续生根过程中物质的运输和分配提供便利。诱导出芽生长素：细胞分裂素＞13方法步骤（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。①炼苗：②移栽：4实验结果分析与评价（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。被污染的外植体（3）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≈1；③

实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值＞1；④

实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值＜1。4实验结果分析与评价①培养基的灭菌（高压蒸汽灭菌）②外植体的消毒（酒精、次氯酸钠）③接种的无菌操作（酒精、酒精灯——灼烧）④无菌箱中的培养；⑤移栽到消过毒的环境中生存一段时间。（2）在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？5特殊的植物组织培养——花药离体培养生殖方式为特殊的

生殖，培养过程中

分裂花药试管苗脱分化再分化愈伤组织单倍体：植株矮小、高度不育秋水仙素诱导新品种有性只涉及有丝思考：经秋水仙素加倍之后，获得的植株一般为

，一定吗？

。纯合子不一定如若花药是Aa，染色体加倍后得到的是AAaa（杂合子）器官发生途径胚状体途径胚状体：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。（移栽到大田）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6拓展：植物组织培养的两种途径1.A、B过程分别为

。C是

。

A过程细胞分裂方式是

，

B过程细胞分裂方式是

,同时也进行

。A过程一般

光照；B过程需要光照，因为

。2.影响A、B过程的关键因素是