2.1植物细胞工程的基本技术 课件(共34张PPT) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.1植物细胞工程的基本技术 课件(共34张PPT) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 19.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-24 16:57:25 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
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。
第2章 细胞工程
原理和方法
操作水平
目的
分类
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
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
细胞器、细胞或组织
植物细胞工程和动物细胞工程
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。
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。
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。
植物细胞工程的发展历程
1902年
1958年
1960年
1964年
1971年
1974年
【科技探索之路】
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
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。
第1.1节 植物细胞工程的基本技术
目标导航
1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程
2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率
3.尝试进行植物组织培养
第二章 细胞工程
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滚露，万态千妍，薰（xūn）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（zhānɡ）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，很多人喜欢养兰花。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。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？
【从社会中来】
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
多肉进行叶插繁殖
为什么多肉叶片能发育成植株？需要具备哪些条件？
【从社会中来】
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
植物细胞工程 的基本技术
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础是什么
细胞的全能性
植物细胞工程的基本技术
1.细胞的全能性：
2.体细胞具有全能性的根本原因：
一.细胞的全能性
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 ①受精卵＞生殖细胞＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞
③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。
3.生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性
（1）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
（2）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
4、植物细胞表现出全能性的条件：
（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
3.过程：外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
二.植物组织培养技术
外植体：离体的植物器官、组织或细胞
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
1.概念：指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）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。
2.原理：植物细胞的全能性
二.植物组织培养技术
1.什么是外植体？
2.什么是脱分化？
3.什么是愈伤组织？
4.什么是再分化？
离体的植物器官、组织或细胞
在一定的激素和营养条件的诱导下，使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞。
未分化的细胞，不定形的薄壁组织团块
愈伤组织重新分化成芽、根等器官
愈伤组织
阅读课本：思考并回答一下问题
离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。
5.适宜的培养条件：
生长素/细胞分裂素 效果
比值高时
比值低时
比值适中
植物激素在组织培养中的作用
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
课堂延展
探究实践 菊花的组织培养
1.实验原理：
①植物细胞一般具有______；
全能性
②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________；
脱分化
再分化
胚状体
芽和根
完整的植株
③植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
脱分化
再分化
浓度
比例
2.实验目的：
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。
3.材料用具
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:
对外植体进行消毒
④无菌水:
清洗外植体
⑤培养基（参见本书附录1）
包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；
蔗糖的作用：
提供能量，调节渗透压
灭菌方法为：
湿热灭菌法
探究实践 菊花的组织培养
1）培养基名称： ；
2）物理性质： ；
3）碳源： 。
拓展1：植物组织培养常用的培养基配方
P116
MS培养基
固体培养基
有机碳源（蔗糖）
流水冲洗
→酒精消毒30s
→无菌水清洗2～3次
→次氯酸钠溶液处理30min
→无菌水清洗2～3次。
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
外植体的消毒
外植体的切段
将消过毒的外植体置于无菌培养皿中
→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。
探究实践 菊花的组织培养
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
接种外植体
1.接种外植体在什么附近进行？
2.将外植体接种到什么培养基中？
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
探究实践 菊花的组织培养
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，下端朝下）
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
诱导愈伤组织
1.诱导愈伤组织的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？
2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？
3.培养基提供的碳源应是有机碳源还是无机碳源？
1：1
黑暗条件
有机碳源
探究实践 菊花的组织培养
探究实践 菊花的组织培养
1.诱导生芽生根的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？
2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
诱导生芽生根
需光照。
移栽
3.培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？
注意：先诱导生芽，再诱导生根！
生芽过程：
生根过程：
生长素比例少、有机营养、不需光照；
生长素比例多、无机营养、需光照。
的植物器官、组织或细胞
组织
植物体
A、 分化
B、 分化
1、A过程进行 分裂,不分化。
2、B过程进行 分裂同时也进行分化
3、A 光照，遮光。而B 光照，叶绿素的合成需光照
（排列疏松而无规则，
高度液泡化的呈无定
形状态的薄壁细胞）
愈伤
脱
再
细胞分裂素、生长素
有丝
有丝
不需
需
离体
胚状体
探究实践 菊花的组织培养
(1)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(2)在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
(3)诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？
提示：后续培养过程中，给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用。
(4)若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体
提示：培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。
探究实践 菊花的组织培养 ： 结果分析与评价
若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（2）离体（最关键）:
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
（4）适宜的培养条件:
（5）适宜浓度和比例的激素:
（6）适宜的营养条件:
温度,光照
包括有机营养成分、无机营养成分
主要是生长素和细胞分裂素
（3）严格的无菌条件:
（1）细胞的结构完整、活性正常
课堂小结
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 ，主要是 和 ，二者添加的 会影响脱分化和再分化过程。
3.植物组织培养是一个 过程。（填“无性繁殖”、“有性繁殖”）
植物体
根、芽或胚状体
外植体
脱分化
再分化
有丝分裂
细胞分化
植物激素
细胞分裂素
生长素
无性繁殖
A B
有丝分裂
浓度及比例
【练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：
C
脱分化、再分化
愈伤组织
不需要
叶绿素的合成需要光照
问题情景：欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种物种之间存在着生殖隔离
思考：有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
三、植物体细胞杂交技术
1.过程
A细胞
B细胞
纤维素酶果胶酶
①去壁：
酶解法
正在融合的原生质体
再生出细胞壁
②诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+ —高PH融合法等
脱分化
再分化
移栽
植物细胞融合
植物组织培养
杂种植株
愈伤组织
A原生质体
B原生质体
移栽后的植株
①
①
②
与高尔基体有关
原生质体
原生质层
原生质体
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
原生质层
成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质
①去壁原因： 。
②方法： 。
③相关酶： 。
*为什么用上述酶？___________________________________
*酶解法利用了原理？___________
*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
酶解法
纤维素酶和果胶酶
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
酶的专一性
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
（1）去除细胞壁
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原生质体
原生质层
方法：
物理方法：电融合法、离心法
化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+-高pH融合法
理论基础：细胞膜具有流动性
原生质体
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
原生质层
成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质
（2）原生质体间的融合
融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞
思考：1、参与此过程中的主要细胞器是？
2、杂种细胞的染色体数是多少？
3、杂种细胞染色体组数是多少？
4、融合后，培养基中有几种类型的细胞？
验证再生出新壁的实验：
质壁分离和质壁分离复原实验
（3）细胞融合完成的标志*：
高尔基体
两亲本染色体数之和
两亲本染色体组数之和
①未融合的细胞：A、B ②两两融合的细胞：AA、BB、AB ③多细胞融合体
需要进一步筛选
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2.植物体细胞杂交的概念：
植物体细胞杂交是指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。
3.理论基础：
细胞膜具有一定的流动性
植物细胞的全能性
4.两个标志
（1）植物细胞融合完成的标志：
再生出新的细胞壁
（2）植物体细胞杂交完成的标志：
培育成新植物体
5.实例：
白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
6.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
三、植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交过程
原生质体 A
原生质体 B
去壁方法？产物
促融方法？
遗传物质
1.去除细胞壁
2.原生质体融合
杂种植株(番茄马铃薯)
愈伤组织
杂种细胞
纤维素酶、果胶酶
物理方法和
化学药剂:聚乙二醇
杂种细胞再生出细胞壁
植物组织培养
植物细胞融合
总结
两两融合类型有？
原生质体融合成功的标志
脱分化
再分化
1.植物体细胞杂交过程中，杂种植株属于哪种变异类型？属于几倍体植物？
提示：杂种植株的变异类型属于染色体数目变异。杂种植株的染色体数目通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。
2.植物体细胞杂交过程中，得到的杂种植株是否可育？
提示：判断是否可育需看同源染色体能否正常联会。植物体细胞杂交得到的杂种植株中，同源染色体能正常联会，所以可育。
问题思考
1.假设用于体细胞杂交的双方细胞都有2个染色体组，则杂种细胞有4个染色体组，由杂种细胞发育而来的杂种植株被称为异源四倍体。该杂种植株联会正常，表现为可育。
2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)
(1)未融合的细胞：A和B。
(2)两两融合的细胞：AA、BB和AB。
(3)多细胞融合体。
特别提醒
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
注意 事项 ①取材：选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织； ②光照：在愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成 ①去壁方法：酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶；
②人工诱导融合的方法：
物理法：电融合法、离心法等；
化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
联系 植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，植物组织培养是植物体细胞杂交的一个环节，融合的体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体
课堂小结
一、概念检测
1. 下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是( )
A.进行a处理时能用胰蛋白酶
B.b是诱导融合后得到的杂种细胞
C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽
D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中
A
练习与应用
2. 科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？
二、拓展应用
“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，地下长马铃薯，这是为什么？
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。
纤维素酶和果胶酶
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。
第2章 细胞工程
原理和方法
操作水平
目的
分类
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
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
细胞器、细胞或组织
植物细胞工程和动物细胞工程
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。
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。
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。
植物细胞工程的发展历程
1902年
1958年
1960年
1964年
1971年
1974年
【科技探索之路】
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
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。
第1.1节 植物细胞工程的基本技术
目标导航
1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程
2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率
3.尝试进行植物组织培养
第二章 细胞工程
利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
“其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滚露，万态千妍，薰（xūn）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（zhānɡ）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，很多人喜欢养兰花。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。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？
【从社会中来】
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
多肉进行叶插繁殖
为什么多肉叶片能发育成植株？需要具备哪些条件？
【从社会中来】
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
植物细胞工程 的基本技术
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础是什么
细胞的全能性
植物细胞工程的基本技术
1.细胞的全能性：
2.体细胞具有全能性的根本原因：
一.细胞的全能性
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 ①受精卵＞生殖细胞＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞
③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。
3.生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性
（1）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
（2）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
4、植物细胞表现出全能性的条件：
（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
3.过程：外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
二.植物组织培养技术
外植体：离体的植物器官、组织或细胞
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
1.概念：指将离体的植物器官、组织或细胞（称为外植体）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。
2.原理：植物细胞的全能性
二.植物组织培养技术
1.什么是外植体？
2.什么是脱分化？
3.什么是愈伤组织？
4.什么是再分化？
离体的植物器官、组织或细胞
在一定的激素和营养条件的诱导下，使已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞。
未分化的细胞，不定形的薄壁组织团块
愈伤组织重新分化成芽、根等器官
愈伤组织
阅读课本：思考并回答一下问题
离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）的诱导和调节、适宜的外界条件（温度、pH、光照等）。
5.适宜的培养条件：
生长素/细胞分裂素 效果
比值高时
比值低时
比值适中
植物激素在组织培养中的作用
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
课堂延展
探究实践 菊花的组织培养
1.实验原理：
①植物细胞一般具有______；
全能性
②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________；
脱分化
再分化
胚状体
芽和根
完整的植株
③植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
脱分化
再分化
浓度
比例
2.实验目的：
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。
3.材料用具
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:
对外植体进行消毒
④无菌水:
清洗外植体
⑤培养基（参见本书附录1）
包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；
蔗糖的作用：
提供能量，调节渗透压
灭菌方法为：
湿热灭菌法
探究实践 菊花的组织培养
1）培养基名称： ；
2）物理性质： ；
3）碳源： 。
拓展1：植物组织培养常用的培养基配方
P116
MS培养基
固体培养基
有机碳源（蔗糖）
流水冲洗
→酒精消毒30s
→无菌水清洗2～3次
→次氯酸钠溶液处理30min
→无菌水清洗2～3次。
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
外植体的消毒
外植体的切段
将消过毒的外植体置于无菌培养皿中
→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。
探究实践 菊花的组织培养
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
接种外植体
1.接种外植体在什么附近进行？
2.将外植体接种到什么培养基中？
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
探究实践 菊花的组织培养
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，下端朝下）
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
诱导愈伤组织
1.诱导愈伤组织的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？
2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？
3.培养基提供的碳源应是有机碳源还是无机碳源？
1：1
黑暗条件
有机碳源
探究实践 菊花的组织培养
探究实践 菊花的组织培养
1.诱导生芽生根的培养基中生长素和细胞分裂素的比例？
2.应该置于光照条件还是黑暗条件下培养？
外植体的消毒
外植体的切段
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
诱导生芽生根
需光照。
移栽
3.培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？
注意：先诱导生芽，再诱导生根！
生芽过程：
生根过程：
生长素比例少、有机营养、不需光照；
生长素比例多、无机营养、需光照。
的植物器官、组织或细胞
组织
植物体
A、 分化
B、 分化
1、A过程进行 分裂,不分化。
2、B过程进行 分裂同时也进行分化
3、A 光照，遮光。而B 光照，叶绿素的合成需光照
（排列疏松而无规则，
高度液泡化的呈无定
形状态的薄壁细胞）
愈伤
脱
再
细胞分裂素、生长素
有丝
有丝
不需
需
离体
胚状体
探究实践 菊花的组织培养
(1)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(2)在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
(3)诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？
提示：后续培养过程中，给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用。
(4)若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体
提示：培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。
探究实践 菊花的组织培养 ： 结果分析与评价
若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（2）离体（最关键）:
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
（4）适宜的培养条件:
（5）适宜浓度和比例的激素:
（6）适宜的营养条件:
温度,光照
包括有机营养成分、无机营养成分
主要是生长素和细胞分裂素
（3）严格的无菌条件:
（1）细胞的结构完整、活性正常
课堂小结
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 ，主要是 和 ，二者添加的 会影响脱分化和再分化过程。
3.植物组织培养是一个 过程。（填“无性繁殖”、“有性繁殖”）
植物体
根、芽或胚状体
外植体
脱分化
再分化
有丝分裂
细胞分化
植物激素
细胞分裂素
生长素
无性繁殖
A B
有丝分裂
浓度及比例
【练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：
C
脱分化、再分化
愈伤组织
不需要
叶绿素的合成需要光照
问题情景：欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种物种之间存在着生殖隔离
思考：有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
三、植物体细胞杂交技术
1.过程
A细胞
B细胞
纤维素酶果胶酶
①去壁：
酶解法
正在融合的原生质体
再生出细胞壁
②诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+ —高PH融合法等
脱分化
再分化
移栽
植物细胞融合
植物组织培养
杂种植株
愈伤组织
A原生质体
B原生质体
移栽后的植株
①
①
②
与高尔基体有关
原生质体
原生质层
原生质体
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
原生质层
成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质
①去壁原因： 。
②方法： 。
③相关酶： 。
*为什么用上述酶？___________________________________
*酶解法利用了原理？___________
*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
酶解法
纤维素酶和果胶酶
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
酶的专一性
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
（1）去除细胞壁
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原生质体
原生质层
方法：
物理方法：电融合法、离心法
化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+-高pH融合法
理论基础：细胞膜具有流动性
原生质体
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
原生质层
成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质
（2）原生质体间的融合
融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞
思考：1、参与此过程中的主要细胞器是？
2、杂种细胞的染色体数是多少？
3、杂种细胞染色体组数是多少？
4、融合后，培养基中有几种类型的细胞？
验证再生出新壁的实验：
质壁分离和质壁分离复原实验
（3）细胞融合完成的标志*：
高尔基体
两亲本染色体数之和
两亲本染色体组数之和
①未融合的细胞：A、B ②两两融合的细胞：AA、BB、AB ③多细胞融合体
需要进一步筛选
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2.植物体细胞杂交的概念：
植物体细胞杂交是指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。
3.理论基础：
细胞膜具有一定的流动性
植物细胞的全能性
4.两个标志
（1）植物细胞融合完成的标志：
再生出新的细胞壁
（2）植物体细胞杂交完成的标志：
培育成新植物体
5.实例：
白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
6.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
三、植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交过程
原生质体 A
原生质体 B
去壁方法？产物
促融方法？
遗传物质
1.去除细胞壁
2.原生质体融合
杂种植株(番茄马铃薯)
愈伤组织
杂种细胞
纤维素酶、果胶酶
物理方法和
化学药剂:聚乙二醇
杂种细胞再生出细胞壁
植物组织培养
植物细胞融合
总结
两两融合类型有？
原生质体融合成功的标志
脱分化
再分化
1.植物体细胞杂交过程中，杂种植株属于哪种变异类型？属于几倍体植物？
提示：杂种植株的变异类型属于染色体数目变异。杂种植株的染色体数目通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。
2.植物体细胞杂交过程中，得到的杂种植株是否可育？
提示：判断是否可育需看同源染色体能否正常联会。植物体细胞杂交得到的杂种植株中，同源染色体能正常联会，所以可育。
问题思考
1.假设用于体细胞杂交的双方细胞都有2个染色体组，则杂种细胞有4个染色体组，由杂种细胞发育而来的杂种植株被称为异源四倍体。该杂种植株联会正常，表现为可育。
2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)
(1)未融合的细胞：A和B。
(2)两两融合的细胞：AA、BB和AB。
(3)多细胞融合体。
特别提醒
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
注意 事项 ①取材：选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织； ②光照：在愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素的合成 ①去壁方法：酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶；
②人工诱导融合的方法：
物理法：电融合法、离心法等；
化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
联系 植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，植物组织培养是植物体细胞杂交的一个环节，融合的体细胞只有通过植物组织培养才能发育成完整的个体
课堂小结
一、概念检测
1. 下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是( )
A.进行a处理时能用胰蛋白酶
B.b是诱导融合后得到的杂种细胞
C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽
D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中
A
练习与应用
2. 科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？
二、拓展应用
“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，地下长马铃薯，这是为什么？
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。
纤维素酶和果胶酶