2.1 植物细胞工程的基本技术教学课件(共31张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.1 植物细胞工程的基本技术教学课件(共31张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 26.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-04-04 15:52:03 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第二章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
1.简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2.尝试进行植物组织培养。
照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们于2017年诞生于中国，是世界首例体细胞克隆猴，轰动全世界！
首例体细胞克隆猴
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
操作水平
目的
原理和方法 生物学 生物学和 生物学
操作水平 水平 水平或 水平
目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或 。
分类 细胞工程和 细胞工程
细胞
分子
细胞
组织
细胞产品
植物
动物
发育
细胞器
植物细胞工程的发展历程
1902年，哈珀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。
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。
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。
1964年，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发育而来的胚。
1971年，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。
1974年，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，促进植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”
——《金漳兰谱》
其种子发育不全，自然条件下萌发率极低，传统分株繁殖的方法繁殖周期长，繁殖率低
育苗困难！！！
植物组织培养技术
鬼兰（幽灵兰）
灰绿色
世上最贵的兰花,没有之一
！
市场价格：
1500万每株！
从社会中来
从社会中来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(所有类型)细胞的潜能。
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。
3. 体现细胞全能性的标志：
一、细胞的全能性
（从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。）
2. 具有全能性的原因：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
→复习必修一 P118--121
1958年美国科学家将胡萝卜韧皮部一些细胞培养获得了完整的新植株。
已分化细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
再分化
试管苗
完整个体
这就是植物组织培养技术
植物细胞的全能性
※细胞全能性表现的必要条件：
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH、无菌无毒的环境等）；
(2)一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素；
(1)离体
实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。
多肉进行叶插繁殖
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。
3.平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。
4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。
7.叶插成功
细胞的全能性实例
一 细胞的全能性
4、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
5、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
注意：种子发育成一颗完整的植株也不能体现全能性，因为种子内的胚已经是完整的植株
生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性！
6.细胞全能性大小比较：
随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低
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 ③体细胞：分化程度低>分化程度高
——如何才能让细胞表现出全能性？
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。
植物细胞的全能性
外植体
1.概念：
2.理论基础：
3.一般过程：
生殖方式：无性生殖
分裂方式：有丝分裂
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
再分化
已分化的细胞失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
二 植物组织培养技术
在_________________等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为____________，进而形成________的过程。
一定的激素和营养
未分化的细胞
愈伤组织
脱分化：
不定形的薄壁组织团块
愈伤组织：
再分化：
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
注意：脱分化涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
该培养过程一般不需要光照
注意：再分化涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。
二 植物组织培养技术
P35【探究˙实践】第1段
2.决定植物脱分化、再分化的关键因素？
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。
细胞分裂素
生长素
芽分化
愈伤组织
根分化
巧记：高根低芽中愈伤
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
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
再分化
再分化
脱分化
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
(2)材料用具：
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。
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
(3)方法步骤：
①消毒
双手和超净工作台
酒精擦拭
外植体（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
注意：实验使用的培养基和所有机械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的机械都要灭菌。
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
②取材
将消毒过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)方法步骤：
超净工作台无菌操作
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
③接种
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。
注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
④脱分化
将接种了外植体的锥形瓶置于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。
外植体
愈伤组织
脱分化
（一般不需要光照）
愈伤组织
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
再分化
培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
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
(3)方法步骤：
诱导生根
诱导生芽
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
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。
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
菊花的组织培养
离体
无菌
一定的营养、激素
适宜的外界条件(温度、pH、光照等)
外植体
愈伤组织
根、芽或胚状体
试管苗
脱分化
再分化
黑暗
光照
水
琼脂
有机物
无机物
植物激素
蔗糖：提供能量、调节渗透压。
植物激素：主要是生长素和细胞分裂素。
本节小结
根、芽
植物体
再分化
培养条件：①无菌②营养物质③适宜条件（温度、PH、光等）④植物激素：
遮光
光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
脱分化
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
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。生长素和细胞分裂素的比例和浓度会影响植物细胞的发育方向。
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
本节小结
1.下图表示植物组织培养的一般过程。下列相关说法错误的是( )
A.过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化
B.此技术依据的原理是植物细胞的全能性
C.b d的过程不需要光照
D.生长素含量高时，有利于根的形成
C
离体的植物器官、组织或细胞
a
b
c
d
完整的植物体
对点训练：2.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是
A.实验中②试管中细胞的全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子
C.①→②过程需要光照
D.①→④过程培养基保持不变
√
对点训练：3.如图表示菊花茎段细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是_________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____等。
无机物
生长素
植物细胞的全能性
有丝分裂
分化
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌处理。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。
培养基
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
选择性表达
对点训练：2.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是
A.实验中②试管中细胞的全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子
C.①→②过程需要光照
D.①→④过程培养基保持不变
√
第二章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
1.简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2.尝试进行植物组织培养。
照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们于2017年诞生于中国，是世界首例体细胞克隆猴，轰动全世界！
首例体细胞克隆猴
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
操作水平
目的
原理和方法 生物学 生物学和 生物学
操作水平 水平 水平或 水平
目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或 。
分类 细胞工程和 细胞工程
细胞
分子
细胞
组织
细胞产品
植物
动物
发育
细胞器
植物细胞工程的发展历程
1902年，哈珀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。
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。
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。
1964年，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发育而来的胚。
1971年，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。
1974年，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，促进植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”
——《金漳兰谱》
其种子发育不全，自然条件下萌发率极低，传统分株繁殖的方法繁殖周期长，繁殖率低
育苗困难！！！
植物组织培养技术
鬼兰（幽灵兰）
灰绿色
世上最贵的兰花,没有之一
！
市场价格：
1500万每株！
从社会中来
从社会中来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(所有类型)细胞的潜能。
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。
3. 体现细胞全能性的标志：
一、细胞的全能性
（从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。）
2. 具有全能性的原因：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
→复习必修一 P118--121
1958年美国科学家将胡萝卜韧皮部一些细胞培养获得了完整的新植株。
已分化细胞
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
再分化
试管苗
完整个体
这就是植物组织培养技术
植物细胞的全能性
※细胞全能性表现的必要条件：
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH、无菌无毒的环境等）；
(2)一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素；
(1)离体
实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。
多肉进行叶插繁殖
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。
3.平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。
4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。
7.叶插成功
细胞的全能性实例
一 细胞的全能性
4、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
5、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
注意：种子发育成一颗完整的植株也不能体现全能性，因为种子内的胚已经是完整的植株
生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性！
6.细胞全能性大小比较：
随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低
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 ③体细胞：分化程度低>分化程度高
——如何才能让细胞表现出全能性？
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。
植物细胞的全能性
外植体
1.概念：
2.理论基础：
3.一般过程：
生殖方式：无性生殖
分裂方式：有丝分裂
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
再分化
已分化的细胞失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
二 植物组织培养技术
在_________________等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为____________，进而形成________的过程。
一定的激素和营养
未分化的细胞
愈伤组织
脱分化：
不定形的薄壁组织团块
愈伤组织：
再分化：
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
注意：脱分化涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
该培养过程一般不需要光照
注意：再分化涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。
二 植物组织培养技术
P35【探究˙实践】第1段
2.决定植物脱分化、再分化的关键因素？
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。
细胞分裂素
生长素
芽分化
愈伤组织
根分化
巧记：高根低芽中愈伤
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
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
再分化
再分化
脱分化
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
(2)材料用具：
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。
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
(3)方法步骤：
①消毒
双手和超净工作台
酒精擦拭
外植体（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
注意：实验使用的培养基和所有机械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的机械都要灭菌。
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
②取材
将消毒过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)方法步骤：
超净工作台无菌操作
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
③接种
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。
注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
④脱分化
将接种了外植体的锥形瓶置于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。
外植体
愈伤组织
脱分化
（一般不需要光照）
愈伤组织
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
再分化
培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
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
(3)方法步骤：
诱导生根
诱导生芽
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
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。
(3)方法步骤：
二 植物组织培养技术
4.菊花的组织培养
菊花的组织培养
离体
无菌
一定的营养、激素
适宜的外界条件(温度、pH、光照等)
外植体
愈伤组织
根、芽或胚状体
试管苗
脱分化
再分化
黑暗
光照
水
琼脂
有机物
无机物
植物激素
蔗糖：提供能量、调节渗透压。
植物激素：主要是生长素和细胞分裂素。
本节小结
根、芽
植物体
再分化
培养条件：①无菌②营养物质③适宜条件（温度、PH、光等）④植物激素：
遮光
光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
脱分化
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
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。生长素和细胞分裂素的比例和浓度会影响植物细胞的发育方向。
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
本节小结
1.下图表示植物组织培养的一般过程。下列相关说法错误的是( )
A.过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化
B.此技术依据的原理是植物细胞的全能性
C.b d的过程不需要光照
D.生长素含量高时，有利于根的形成
C
离体的植物器官、组织或细胞
a
b
c
d
完整的植物体
对点训练：2.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是
A.实验中②试管中细胞的全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子
C.①→②过程需要光照
D.①→④过程培养基保持不变
√
对点训练：3.如图表示菊花茎段细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是_________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____等。
无机物
生长素
植物细胞的全能性
有丝分裂
分化
(3)此过程要无菌操作，主要是指对________进行灭菌处理。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。
培养基
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
选择性表达
对点训练：2.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是
A.实验中②试管中细胞的全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子
C.①→②过程需要光照
D.①→④过程培养基保持不变
√