2.1植物细胞工程（一）课件--高中生物学人教版（2019）选择性必修3(共30张PPT)

(共30张PPT)
植物细胞工程(第1课时)
世界首例体 细胞克隆猴“中 中”和“华华”。 2017年诞生于中 国。
细胞工程的概念：
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 —门综合性的生物工程。
科技探索之路——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。
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
学习内容
植物组织培养技术
学习目标和重点难点
一、学习目标：
(一)理解植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全 能性。
(二)建构植物组织培养的基本流程，概括植物组织培养的 概念。
二、学习重难点：
植物组织培养的原理与过程。
一、植物细胞的全能性
为什么植物组织或细
胞能培养成完整植物体
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，即细胞的全能性。
植物组织培养的基本原理。
现出全能性 生物体内的细胞在 特定的时间和空间条件
下 ，细胞中的基因会选 择性的表达，即发生细 胞分化。如芽原基的细 胞只能发育为芽，叶原 基的细胞只能发育为叶。
生长点 叶原基
幼叶
芽轴
芽原基
一、植物细胞的全能性
在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表
一、植物细胞的全能性
(一)细胞具有全能性的根本原因是什么
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，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
(二)所有细胞全能性大小都一致吗
1.受精卵>配子>体细胞。
2.植物细胞>动物细胞。
3.具有持续分裂能力的细胞>不分裂的细胞。 4.分化程度低的细胞>分化程度高的细胞。
二、植物组织培养技术
( 一)植物组织培养的概念 统称外植体
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。
诱导愈伤组织
接种外植体
移栽成活
诱导生根
二、植物组织培养技术
(二)植物组织培养的流程
透导生芽
二、植物组织培养技术
(三)菊花的组织培养
1.实验原理：植物细胞一般具有全能性。
2.材料用具：
(1)材料：幼嫩的菊花茎段、培养基、体积分数为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。
(2)用具：50 mL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。
(三)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):
酒精消毒一→无菌水→→次氯酸钠一→无菌水
30 s 2～3次 30 min 2～3次
注意：实验使用的培养基和所有器械都要灭菌。接种操作必须在
酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。
二、植物组织培养技术
(三)菊花的组织培养 3.方法步骤：
(2)取材：
将消过毒的外植体置于无菌 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。
二、植物组织培养技术
(三)菊花的组织培养 3.方法步骤：
(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。
二、植物组织培养技术
二、植物组织培养技术
(三)菊花的组织培养
3.方法步骤：
(4)脱分化：
已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特 有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
形的薄壁细胞团块。
(不需光照)
生长素/细胞分 裂素的比值
作用效果
比值高时
促进根分化、抑制芽形成
比值低时
促进芽分化、抑制根形成
比值适中
促进愈伤组织形成
愈伤组织培养15~ 20 d后，转接到诱导生 芽的培养基上，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。
二、植物组织培养技术
(三)菊花的组织培养
愈伤组织在培养过程中重新分 化根或芽等器官的过程。
植物激素比例是如何影响愈伤组织的分裂分化方向的呢
3.方法步骤：
(5)再分化：
(6)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，将幼苗移栽到消过 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生 长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
(三)菊花的组织培养
3.方法步骤：
(三)菊花的组织培养
4.实验结果与分析：
(1)接种3～4d后，检查外植体的生长情况时，有的同学发现部分 外植体被污染，请思考它们被污染的原因。
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。
用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长， 如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染， 就会导致实验前功尽弃，因此，要进行严格的无菌操作。
(三)菊花的组织培养
4.实验结果与分析：
(2)培育的幼苗移栽到露地后，如何确保其能够正常生长
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基， 又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前 消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑 料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培 苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。
总结
一 、植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。
二、植物组织培养的流程包括：
脱分化 再分化 分裂、
分化
外植体 愈伤组织 根、芽
植株
(可移栽)
培养基
(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 无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激 素。
练习与应用
1.下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：
菊花
茎段 A B
愈伤组织 培养基
否
试管苗
菊花
茎段 A B
愈伤组织 培养基
培养基
(2)此过程依据的原理是植物细胞的全能性。A和B阶段主要进行的分裂 方式是有丝分裂，B 阶段除了细胞分裂外，还进行细胞分化等。
练习与应用
上
试管苗
培养基
(3)此过程要无菌操作，主要是指对培养基_进行灭菌处理。B 阶段需要 光照，原因是芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
菊花
茎段 A B
愈伤组织 培养基
练习与应用
上
试管苗
培养基
(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_选择性表达的结果。
菊花
茎段 A B
愈伤组织 培养基
练习与应用
上
试管苗
一、细胞表现出全能性需要哪些条件呢
(一)离体状态。
(二)一定营养物质、激素和其他外界条件。
二、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
脱分化
再分化
过程 外植体→愈伤组织
愈伤组织→幼苗
结果 形成愈伤组织
形成根、芽
需要 条件 生长素与细胞分裂 素的比例适中。 一般不需光。
生长素与细胞分裂素的
比例高或低诱导生根或
生芽。
需要光照。
三 、脱分化和再分化有何不同
培养时间(天)
(1)选用新生营养芽为外植体的原因是营养芽细胞分裂能力强，几乎不
含病毒；诱导外植体形成PLBs的过程称为_脱分化。
新生营养芽诱导PLBs 增殖培养
12
10
8
6
4
2
0 10 20 3040 5060
四、在固体培养基上，PLBs (某种愈伤组织)的重量、生物碱含量随增 殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：
—PLBs 重量(光照) 一生物碱含量(光照) ----PLBs 重量(黑暗)
不同时间 取样、检测
0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005
生物碱含 (g.kg- )
实验结果
PLBs重量(g/瓶)
PLBs
(2)与黑暗条件下相比，PLBs 在光照条件下生长的优势体现在 开始增重 的 时 间 早 ，增 重 持 续 的 时 间 长， P LBs增重的量更多
0
12
10
8
6
4
2
0 10 20 30 40 5060
—PLBs 重量(光照) 一生物碱含量(光照) ----PLBs 重量(黑暗)
0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005
生物碱含量(gkg-)
PLBs重量(g/瓶
培养时间(天)