生物植物细胞工程的基本技术课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

一

植物细胞工程的基本技术第二章第一节本节聚焦植物细胞工程的理论基础是什么？01什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？02怎样进行菊花的组织培养？03从社会中来“其茅葺，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！”如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖？细胞工程细胞工程：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，有目的地获得细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。“中中”和“华华”，2017年诞生于中国，世界首例体细胞克隆猴。植物组织培养技术植物细胞工程动物细胞工程植物体细胞杂交技术原理操作水平目的植物组织培养技术植物组织培养：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。植物组织培养的理论基础是？植物细胞的全能性外植体体细胞具有全能性的根本原因是什么？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？每个体细胞都含有该物种全部的遗传信息。受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞；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。植物组织培养技术如何才能让细胞表现出全能性？①离体；②一定的营养物质、植物激素；③适宜的温度、pH、无菌等外界条件；④无菌环境概述植物组织培养的基本过程？决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？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？阅读教材35页—36页，思考以下问题：植物组织培养技术

植物组织培养的基本过程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只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。一般不需要光照脱分化：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。既有细胞增殖，又有细胞分化。适当光照，诱导叶绿素的合成，试管苗光合作用。再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。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。植物组织培养技术

植物组织培养培养基培养基名称：物理性质：主要成分：MS培养基固体培养基无机营养成分有机营养成分特定浓度和比例的激素植物组织培养技术

植物激素的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。生长素/细胞分裂素结果比值适中(=1)比值高(>1)比值低(<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探究·实践菊花的组织培养材料：幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分布式70%的酒精，质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水和培养基等。用具：50mL锥形瓶、烧杯、酒精灯、超净工作台（或接种箱）、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。目的要求：材料用具：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、用量的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。探究·实践菊花的组织培养方法步骤：外植体消毒外植体处理双手和超净工作台酒精擦拭外植体（菊花幼嫩的茎段）酒精消毒30s无菌水2~3次次氯酸钠30min无菌水2~3次无菌操作目的：避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物生长。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长的小段探究·实践菊花的组织培养方法步骤：接种外植体诱导愈伤组织在酒精灯火焰旁，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，并在培养瓶上做好标记。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。探究·实践菊花的组织培养方法步骤：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。生长素/细胞分裂素适中高低外植体愈伤组织生芽生根脱分化再分化探究·实践菊花的组织培养方法步骤：练苗与移栽打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日流水清洗掉根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中长壮后移栽入土，观察记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花探究·实践菊花的组织培养方法步骤：外植体消毒外植体处理接种外植体诱导愈伤组织诱导芽和根练苗与移栽注意事项：接种时注意外植体的方向，不能倒插。培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。若顺序颠倒，先生根，则不易生芽。愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要给予适当时间和强度的光照。试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。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。探究·实践菊花的组织培养接种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，并分析它们被污染的原因。用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如真菌、细菌。导致外植体被污染的原因可能有：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。杂菌和植物之间关系？种间竞争或寄生。植物体细胞杂交技术SolanumlycopersicumL.SolanumtuberosumL.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。植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交：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。参考动物细胞融合，植物细胞之间的杂交，应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？植物体细胞杂交技术A细胞B细胞A原生质体B原生质体原生质体：是细胞壁以内各种结构的总称,也是组成细胞的一个形态结构单位，活细胞中各种代谢活动均在此进行。纤维素酶、果胶酶酶解法去壁化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+_高pH融合法等物理法：电融合法、离心法人工诱融杂种细胞AB正在融合的原生质体再生出细胞壁植物细胞融合完成的标志杂种细胞染色体数：杂种细胞染色体组数为：杂种细胞基因型为：从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异：植物体细胞杂交技术番茄原生质体与马铃薯原生质体混合融合后，有哪几种类型(只考虑两两融合)？番茄-番茄融合细胞、马铃薯-马铃薯融合细胞、番茄-马铃薯杂交细胞。若番茄细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。马铃薯细胞含有4y条染色体，4个染色体组，基因型为ccccDDdd。6（异源六倍体）染色体数目变异2x＋4yAabbccccDDdd植物体细胞杂交技术A细胞B细胞A原生质体B原生质体杂种细胞AB正在融合的原生质体再生出细胞壁融合完成的标志愈伤组织杂种植株酶解法去壁人工诱融脱分化再分化移栽植物细胞融合（细胞膜的流动性）植物组织培养（植物细胞的全能性）杂交完成的标志植物体细胞杂交技术“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？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。植物体细胞杂交技术有成功案例吗？该技术有什么意义？白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。白菜甘蓝白菜