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课题名称 2.1 植物细胞工程（3课时） 课堂类型： 新课 □复习课 □习题课 □实验课 □试卷讲评课 □其他：
学习者 分析 高二学生在必修一和必修二中学习过细胞的结构、功能、分化、全能性以及生物变异、育种等知识，为本节内容的学习奠定了一定的理论基础，对植物的组织培养技术并不陌生，只是对一些技术上如何操作和一些应用不清楚，对植物体细胞杂交也比较生疏。相关的实验技术难度较高、过程抽象，这就会给学生的理解带来一定的困难。但是本节内容与学生的生活紧密联系，如试管苗、组培苗、克隆羊多莉等，学生的学习兴趣浓厚，也为本节内容的学习奠定了基础。
教学目标 课标中的内容要求为：重要概念4.1 植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术。次位概念如下： 4.1.1 阐明植物组织培养时在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程； 4.1.2 概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术； 4.1.3 举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。 结合课标和教材内容确定本节教学目标如下： 概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程； 尝试说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率； 尝试进行植物组织培养。
教学重点 植物组织培养的原理和过程； 植物体细胞杂交技术的原理； 植物细胞工程应用的实例。 落实教学重点的方法： 视频强化学生对植物组培流程的理解； 问题驱动学生思考植物组培和植物体细胞杂交技术实验的原理。
教学难点 植物组织培养的实验。 突破教学难点的方法： 视频播放
教学资源 选择 教师用书、教材、题单、天天练 技术手段的使用： 电子白板、板书、多媒体
课时： 3课时
核心问题 植物细胞工程的理论基础是什么？ 什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？ 怎样进行菊花的组织培养？
教学过程设计
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
回顾旧知，结合新闻导入新课 前面我们学习了发酵工程的成熟运用使得食品工业、医药业以及农牧业等其他方面都得到了快速的发展。教师可简单提问回顾巩固前面的知识点： Q1：传统发酵技术中的腐乳、泡菜、果酒、果醋制作的原理是什么？ Q2:微生物的培养技术中主要从培养基和无菌技术两方面控制，培养基的营养成分有哪些？种类有哪些？ Q3：微生物的接种方法有哪些？接种工具分别是什么？如果想要分离和计数同时进行可选择什么方法？计数的公式？除了稀释涂布平板法可以计数，还有什么方法可以计数？ Q4：选择尿素分解菌的原理是什么？可以怎么做？怎么鉴定这是尿素分解菌？ Q5：微生物的纯培养技术推动传统发酵朝着工程发酵进行，发酵工程的基本环节是什么？如果使用微生物农药防治害虫属于什么防治？单细胞蛋白是一种蛋白质吗？ 关于发酵工程的知识点还希望大家下去花时间记忆巩固。 教师展示“中中”和“华华”的图片。照片中两只可爱的小猴，诞生于2017年我国青年科学家刘真的实验团队，这两只体细胞克隆猴的诞生轰动了全世界，其实早在1996年就有克隆羊多莉，为什么体细胞克隆猴的诞生引起了这么大的轰动呢？——猴是与人类最相近的非人灵长类动物，这为研究人类疾病健康提供了非常好的模型动物。克隆羊克隆猴的诞生离不开细胞工程，什么是细胞工程呢？ 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。 问题驱动学生回顾上一章节的内容，巩固加深印象。 结合学生熟悉的新闻事件导入细胞工程，激发学习兴趣。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
如何让兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？ 教师播放世界最昂贵花种“幽灵兰”视频，提问：除了幽灵兰，就连普通兰花的种子常常也是发育不全，在自然条件下萌发率极地，传统分株繁殖的方法又存在生殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知，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？ 学生自由回答。 联系生活中的实例，创设问题情境，导入新课。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
植物组织培养的基本原理是什么？ 我们知道植物在自然状态下可以通过播种或扦插实现繁殖，但其实在一定条件下，植物体的一片花瓣、一粒花粉甚至一个细胞也可以繁殖出新的植株，比如必修一学习的斯图尔德实验中的胡萝卜韧皮部细胞长出的完整植株。教师展示示意图，提问学生： 1、为什么已分化的胡萝卜的韧皮部细胞能够发育成一株完整的胡萝卜植株呢？——植物的体细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？——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，即细胞具有全能性。注意：体现细胞全能型的标志是：细胞→完整个体或其他各种细胞。 3、体细胞具有全能性的物质基础是什么？——一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。都具有发育成为完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能（全部基因）。 4、在生物体的生长发育过程中细胞没有表现出全能性的原因是什么？——在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。 5、不同的细胞全能性强度一样吗？受精卵、生殖细胞和体细胞相比，全能性最强的是哪个？植物细胞和动物细胞的全能性相比，谁更强？—— 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分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞 要想把一个细胞培育成完整的植株离不开植物细胞工程中的基本技术——植物组织培养。什么是植物组织培养技术呢？ 利用胡萝卜组织培养示意图创设回忆情境，通过层层设问，让学生通过思考讨论，深刻理解植物细胞的全能性。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
什么是植物组织培养技术？ 学生阅读教材，回答植物组织培养的概念：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。 起点可以是三个层次：器官、组织或细胞；终点：形成完整植株。 其中离体的植物器官、组织或细胞统称为外植体。由此可知植物组织培养的基本原理或理论基础是植物细胞具有全能性。 教师讲述基本流程图： 如果选择的是幽灵兰的细胞、组织或器官，理论上最后我们也可以得到完整的幽灵兰植株，进而可以解决课堂最开始提出的问题。该流程图可用该流程进行表示： 学生阅读教材，回答下列问题： Q1：什么是脱分化？什么是愈伤组织？什么是再分化？——脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。 愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、呈无定形状态的薄壁细胞团。 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。 Q2：高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？——需在一定的激素和营养等条件的诱导下。 Q3：在植物组织培养中，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？——三种培养基中生长素和细胞分裂素的浓度、比例不同。 Q4：请思考愈伤组织的形成能否体现植物细胞的全能性？为什么？——不能，此过程没有产生完整生物体或分化成其他各种细胞。 Q5：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？为什么？——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，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。因此，我们在进行植物组织培养的时候，就必须加入能源物质，比如用蔗糖供能，代谢类型为异养需氧型，进行有丝分裂。 问题驱动学生阅读教材内容，培养学生的信息获取能力，加深对植物组织培养的概念的理解。
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怎样进行菊花的组织培养？ 我们以教材上探究实践中的菊花的组织培养为例，进一步分析怎样开展植物组织培养实验。 【胚状体经过生长发育就可以发育成植株，相当于种子。而丛芽还需要诱导生根后才能发育成完整植株，相当于一部分器官。】 实验流程 消毒 酒精擦拭双手和超净工作台台面； 外植体消毒：流水冲洗外植体（幼嫩的菊花茎段），再用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2-3次，再用次氯酸钠溶液处理30min，最后用曲俊水清洗2-3次。 Q：为什么要进行无菌操作？——避免杂菌与培养物竞争营养；另一方面防止杂菌产生有害物质危害培养物的生长。 外植体的切断 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。 （三）接种外植体 和微生物的培养一样的，需要用到培养基，植物组织培养中一般用MS培养基，配制方法在教材116页。从配方中可看出，MS培养基是固体培养基，且由蔗糖提供碳源，进而提供能量，蔗糖还可以调节渗透压。 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，并在培养瓶上作好标记。要注意的是，在接种外植体时，不要倒插！也就是将“形态学上端”朝上，形态学下端朝下。 （四）诱导愈伤组织 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。愈伤组织的诱导需要置于黑暗环境下，目的是有光时，往往容易分化形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 诱导生芽生根 培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，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。【试管苗是指组织培养中幼苗形成之前的过渡阶段，试管培养后，逐渐转移到地面或运输到其他地方】 一般先诱导生芽再诱导生根，当然也可以先诱导生根再诱导生芽，但是前者实践的成功几率更高，且不同植物的诱导生芽和生根的难易程度是不一样的。 值得注意的是在诱导生芽生根阶段都需要给予适宜强度和适当时间的光照，目的是：芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。 炼苗、移栽 炼苗：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。——目的是为了让试管苗逐渐适应外界环境； 移栽：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。一般春季和夏季的移栽成功率较高。 观察：每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 【珍珠岩 ,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩 。 固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培 蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。 】 【讨论：培育的试管苗能直接移栽露地吗？】 生根苗移栽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。 一般使用无土栽培方法。培养基质要提前消毒并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗在温室几天，长壮后再移植到大田或盆中。 教师播放植物组织培养的操作过程，将理论知识直观化。 【结果分析与评价】 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，试分析它们被污染的可能原因。 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。 结合该流程，我们可总结出植物组织培养需要满足的条件，也就是细胞能体现出全能性的条件如下： （1）离体状态 （2）无菌操作【如培养皿、培养基的灭菌；外植体的消毒；操作人员手部消毒；以及移栽过程中的蛭石和珍珠岩都需要消毒】 （3）种类齐全、比例适合的营养物质【由此体现出生命的物质性】 （4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 （5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等） 【进一步探究】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为1； ③ 实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1； ④ 实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。 加深学生对植物组织培养的基本原理的理解； 介绍菊花组织培养的流程。 播放视频，将理论知识具体化，加深学生对植物组织培养流程的理解和印象。
问题情境 教学活动设计 （学习活动设计） 设计意图
欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？ 虽然当前我国农村劳动力转移就业人数已占一半以上，但是人多地少还是我国的基本国情，这就意味着我国人口对粮食的需求量之大。早在20世纪60年代，科学家就尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄，地下长马铃薯的超级农作物。利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？——不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离。目前，科学家已经采用体细胞杂交的技术得到了“番茄-马铃薯”的杂种植株，这是怎么做到的呢？ 如果要获得这种杂种植株，首先就涉及到两种细胞的杂交，我们参考一下人鼠细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？ 植物细胞的结构和动物细胞最大的区别在于植物细胞有细胞壁，细胞壁会干扰植物细胞的杂交。 请大家带着以下问题阅读教材： 为什么要去除细胞壁？怎样去除？去除细胞壁以后的结构叫什么？——细胞壁会阻碍细胞间的杂交；用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁；获得原生质体。 可以用什么方法让两个原生质体融合？这与细胞膜的什么特性有关？——物理法，包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca+—高pH融合法等；体现了细胞膜的流动性。 A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型（只考虑两两融合）？我们需要的是哪一种？——AA、AB、BB；AB 如何将杂种细胞培养成杂种植株？——融合后的杂种细胞再经诱导脱分化形成愈伤组织，并可再分化产生芽和根，进而发育成完整的杂种植株，即通过植物组织培养技术获得杂种植株。 教师引导学生构建植物体细胞杂交的概念：由此，我们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称为植物体细胞杂交。 教师讲授植物体细胞杂交技术的基本流程，重点讲解融合过程。 对该流程过程需要注意的知识点进行板书讲解： （3）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁【验证产生新的细胞壁的方法：质壁分离与复原实验】 （4）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体 意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等。比如白菜-甘蓝、普通小麦-长穗揠麦草等杂种植株。 【思考】"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 ——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，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。 PS：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb， 另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd， 则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。 通过富有大胆创意的图片和现实问题的联系，营造科研氛围，体会科学家研究的思路。 采用问题式教学，通过问题驱动学生阅读教材并获取信息，同时思考植物体细胞杂交技术的基本流程。 教师有序讲授植物体细胞杂交技术的流程、概念和应用，可以帮助学生形成对该技术的整体认识。
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植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？ 植物繁殖的新途径 （一）快速繁殖 20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。除此以外，还有我国特有的铁皮石斛也得到了规模化的大量生产。我们将这种用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术称为植物的快速繁殖技术，也叫微型繁殖。 实质：植物的组织培养 原理：植物细胞的全能性 3、微型繁殖的优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。③不受自然生长季节的限制，培养周期短。 4、应用：快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。 5、实例：甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 比如“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。 【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？——愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。 （二）作物脱毒 教师播放马铃薯脱毒苗的相关视频。学生结合视频，阅读教材并回答下列问题： 马铃薯为什么要进行脱毒？——马铃薯是无性繁殖的作物，它们感染的病毒容易传染给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差； 应该选择马铃薯的什么部位培育脱毒苗？为什么选择该部位？——植物顶端分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗；【注：脱毒苗不等于抗毒苗。 与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。】 你能否描述出培育脱毒马铃薯的流程吗？ 与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。 脱毒马铃薯有什么优点？——明显提高农作物的产量和品质 你还知道哪些作物脱毒的实例？——在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 作物新品种的培育 单倍体育种 植物细胞工程不仅开辟了植物繁殖的新途径，在作物新品种的培育方面也有重要的贡献。阅读教材40页，回答以下问题： 单倍体育种的流程是怎样的？有什么优点？ 现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？你有几种育种方法？ 单倍体指的是由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。单倍体的特点为：枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。 教师讲解单倍体育种的流程，总结单倍体育种的原理为染色体数目变异、植物细胞的全能性（因为涉及到植物组织培养）。 解决问题： 总结单倍体育种的优点： ①极大地缩短了育种的年限。 ②后代大是纯合子，能稳定遗传。 ③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。因为大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，进而能明显缩短育种年限。 我国在单倍体育种领域做出了突出贡献，早在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。 突变体的利用 在植物组织培养过程中容易发生基因突变，这是为什么呢？——因为培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而发生突变。 我们如何顺势利用这种特性为我们的生产生活提供一定的帮助呢？学生自由回答。 我们从这些突变体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 产生的变异一定符合需要吗？——基因突变具有不定向性 突变体的利用这种作物育种方式的优点是提高变异的频率，加速育种进程。缺点是难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。 目前，世界各国科学家已经用这种方法筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。 细胞产物的工厂化生产 红豆杉，又名紫衫。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994-1997年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，到处都是被剥光树皮的裸树，溪河的水浸出鲜血般的红色树汁......野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。提出问题：能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？ 科学家想到了一种更简便、快速的获得紫杉醇的方法。 紫杉醇是红豆杉产生的一种次生代谢物，科学家利用植物细胞培养来获得紫杉醇，这个过程就是细胞产物的工程化生产。 植物代谢可以分为初生代谢和次生代谢，初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中一直进行，初生代谢产物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的器官中，并在一定的环境和条件下才进行。次生代谢的产物是一类小分子有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物等，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 次生代谢物的特点是应用多，但是产量低。①植物细胞的次生代谢物含量很低。②有些产物不能或难以通过化学途径得到。 因此科学家利用植物细胞培养技术来获得目标产物。植物细胞培养技术和植物组织培养技术不同，它是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 通过植物细胞培养技术获得次生代谢物的方式不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。 实例： 注意： ① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。 ②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。 结合具体新闻进行分析，可以让学生切实感受到植物组织培养在生产生活中的应用，引导他们将所学知识应用于实践。 在学生自主学习、归纳总结的基础上，利用教材习题中的素材，让他们运用所学知识解决问题，培养迁移运用知识的能力，并让他们进一步体会植物细胞工程对社会生产力发展的推动作用。 学生结合实际思考，体会科学家的研究过程。 结合已学的突变的内容对该育种方式解释。 通过展示红豆杉资源被大量破坏的实例，帮助学生树立环保意识和增强社会责任感。
总结(共31张PPT)
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
2.1.2 植物细胞工程的应用
发酵工程
目录 /CONTENTS
01
02
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
微生物的纯培养
03
细胞产物的工厂化生产
01植物繁殖的新途径20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。蝴蝶兰铁皮石斛01植物繁殖的新途径（1）概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。1.快速繁殖外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽试管苗（2）优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。③不受自然生长季节的限制，培养周期短。（3）应用：快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。01植物繁殖的新途径（4）实例：甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。铁皮石斛的工厂化生产无籽西瓜1.快速繁殖
“手指植物”的制作方法用到了植物组
织培养技术。通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。
【到社会中去】
【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。
植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
马铃薯病毒苗原因
1、马铃薯为什么要进行脱毒？
2、应该选择马铃薯的什么部位培育脱毒苗？为什么选择该部位？
3、你能否描述出培育脱毒马铃薯的流程吗？
4、脱毒马铃薯有什么优点？
5、你还知道哪些作物脱毒的实例？
01植物繁殖的新途径马铃薯草莓香蕉组培脱毒苗顶端分生区（如茎尖）：病毒极少，甚至无毒注：脱毒苗不等于抗毒苗。2、作物脱毒（3）优点：明显提高农作物的产量和品质感染的病毒很容易传给后代无性繁殖病毒在作物体内积累作物产量降低品质变差（1）脱毒原因（2）脱毒方法01植物繁殖的新途径（5）实例：脱毒草莓普通草莓脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。2、作物脱毒（4）脱毒过程：无病毒组织 （切取茎尖组织）脱分化愈伤组织再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活注：与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
1.某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，培育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
√
茎尖一般没有病毒积累，分裂能力强，可作为植物组织培养的材料，A不符合题意；
子房壁细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，B不符合题意；
叶片细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，C不符合题意；
花粉粒是经减数分裂形成的，在此过程中发生了基因重组，因而不一定能保持亲本的优良性状，D符合题意。
2.为给工厂繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述正确的是
茎尖大小 外植体 数/个 分化苗 数/株 脱毒苗
数/株
小于0.3 mm 20 1 1
0.3～0.5 mm 20 10 7
大于0.6 mm 20 13 4
A.在不同的培养阶段，培养基
中的激素种类和比例不同
B.脱分化过程中应给予充足光
照使其进行光合作用
C.培育脱毒苗时依据的原理有
基因突变和细胞的全能性
D.0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性
√
实际问题：
传统的育种方法：
原理：
缺点：
传统方法： 杂交育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
F1
紫色非甜玉米
AaSs
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)
杂交育种
多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种
如何解决育种时间过长的问题？
1. 单倍体育种
（1）过程
（2）原理：
（其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性）
染色体数目变异
花药离体培养
诱导染色体加倍
二倍体植株
单倍体植株
二倍体植株（纯合子）
（秋水仙素处理）
单倍体育种包括哪些主要步骤？
传统方法： 杂交育种
单倍体育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
紫色非甜玉米
AaSs
↓
配子：
AS
As
aS
as
花药离体培养
单倍体幼苗：
AS
As
aS
as
纯合体:
AASS
AAss
aaSS
aass
选择紫甜玉米即为新品种
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何短时间获得纯种的紫色
甜玉米（基因型AAss）？
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
F1
紫色非甜玉米
AaSs
第1年
×
选育出紫甜的纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
（3）优点：
①极大地缩短了育种的年限。
③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
（4）实例：
单育1号烟草；
水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
为什么？
②后代大是纯合子，能稳定遗传。
02作物新品种的培育（1）原理在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变外植体愈伤组织试管苗脱分化再分化植株诱变筛选有用的突变体2、突变体的利用突变=基因突变 ＋ 染色体变异抗病、抗盐、含高蛋白、高产突变体[愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。]突变(基因突变和染色体变异）植物细胞的全能性02作物新品种的培育（2）优点：提高变异的频率，加速育种进程。难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。（3）缺点：白三叶草（4）实例：抗除草剂的白三叶草抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的野生烟草2、突变体的利用
红豆杉，又名紫衫。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994-1997年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，到处都是被剥光树皮的裸树，溪河的水浸出鲜血般的红色树汁......野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。
03细胞产物的工厂化生产植物代谢初生代谢：生物生长生存所必需的代谢活动，一直进行非生物生长所必需，在特定条件下进行次生代谢：缺点：①植物细胞的次生代谢物含量很低。②有些产物不能或难以通过化学途径得到。一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)产物：如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物：应用多、产量低红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁03细胞产物的工厂化生产1.概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。外植体愈伤组织细胞悬液脱分化振荡分散扩大培养细胞产物提取2.优势不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。植物细胞培养选择快速增至且细胞内紫杉醇含量高的细胞03细胞产物的工厂化生产3、实例：具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗。红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁抗菌、消炎和抗肿瘤，世界首例药用植物细胞工程产品人参→人参皂苷用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上10g左右
外植体
↓
愈伤组织
↓
胚状体
↓
试管苗
↓
植株
再分化
保持优良性状
快速大量繁殖
快速
繁殖
作物
脱毒
选择根尖
茎尖、芽尖
脱分化
选择花粉
培养
单倍体
纯合体
加倍
单倍体育种
化学物理因素诱导筛选
突变体利用
培养、提取
代谢产物
细胞产物的工厂化生产
③
①植物繁殖新途径
②作物新品种的培育
植物组织培养与植物细胞培养的比较
项目 植物组织培养 植物细胞培养
利用原理
培养基（物理性质）
培养对象
培养过程 外植体→愈伤组织→芽、根→植物幼苗 愈伤组织→分散成悬浮细胞→继续培养→细胞次生代谢物
培养目的
二者关系 植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴 细胞的全能性
细胞增殖
固体培养基
液体培养基
离体的植物器官、组织、细胞或原生质体
由愈伤组织分散得到的悬浮细胞
植物幼苗
细胞的次生代谢物
四种育种方法的比较
育种方法 原理 过程 优点
快速繁殖 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性
突变体 的利用 基因突变、染色体变异 细胞的 ; 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高 ，获得优良性状
单倍体 育种 细胞的 、 ; 、 诱导染色体数目加倍 明显缩短？
植物体细 胞杂交 细胞膜的 、 细胞的 ; 融合、 杂种细胞组织培养 打破 ，
实现 。
细胞的全能性
全能性
突变率
全能性
染色体变异
先花药离体培养
再秋水仙素
育种年限
流动性
全能性
植物细胞
生殖隔离
远缘杂交
(1)快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。( )
(2)作物脱毒后不再感染病毒。( )
(3)单倍体育种只是为了获得单倍体。( )
(4)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织。( )
(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖。( )
√
×
×
√
√
【基础过关】
(6)植物的次生代谢物主要是酚类、萜类和含氮化合物等小分子有机物，是其基本生命活动所必需的物质。( )
解析：一般认为次生代谢物是植物基本生命活动非必需的物质。
(7)植物细胞培养的原理主要是植物细胞的全能性。( )
解析：细胞全能性不是植物细胞培养的原理，植物细胞培养的原理主要是细胞增殖。
(8)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，现已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。( )
×
×
√
一、概念检测
1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。
（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ）
（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ ）
2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ ）
A.人工诱导基因突变
B.选择优良品种进行杂交
C.进行远缘植物体细胞杂交
D.取茎尖分生组织进行组织培养
√
×
D
练习与应用
1.紫色非甜玉米（基因型为AASuSu）和白色甜玉米（基因型为aasusu）杂交（Su和su代表一对等位基因），得到的F（AaSusu）再进行自交，F，会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法，应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米 如果利用花药培养的技术，又应该怎样做呢 请你设计相关实验的思路。
提示：F2中的紫色甜玉米的基因型可能为 Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株。再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
练习与应用
二、拓展应用
2.甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题。为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。
【提示】积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。
练习与应用
二、拓展应用
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Q1：传统发酵技术中的腐乳、泡菜、果酒、果醋制作的原理是什么？Q2:微生物的培养技术中主要从培养基和无菌技术两方面控制，培养基的营养成分有哪些？种类有哪些？Q3：微生物的接种方法有哪些？接种工具分别是什么？如果想要分离和计数同时进行可选择什么方法？计数的公式？除了稀释涂布平板法可以计数，还有什么方法可以计数？Q4：选择尿素分解菌的原理是什么？可以怎么做？怎么鉴定这是尿素分解菌？Q5：微生物的纯培养技术推动传统发酵朝着工程发酵进行，发酵工程的基本环节是什么？如果使用微生物农药防治害虫属于什么防治？单细胞蛋白是一种蛋白质吗？【回顾旧知】
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等多学科
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
植物细胞工程和动物细胞工程
细胞工程
概念. 分析 P31
2017.中国.体细胞克隆猴“中中”、“华华”
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
发酵工程
目录 /CONTENTS
01
02
植物组织培养技术
植物体细胞杂交
微生物的纯培养
鬼兰（幽灵兰）
1500万每株！
花瓣
花粉
细胞
韧皮部细胞
细胞团
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
1958年，斯图尔德取胡萝卜韧皮部细胞经组织培养产生完整植株
1、为什么已分化的胡萝卜的韧皮部细胞能够发育成一株完整的胡萝卜植株呢？
2、什么是细胞的全能性？
3、体细胞具有全能性的物质基础是什么？
4、在生物体的生长发育过程中细胞没有表现出全能性的原因是什么？
5、不同的细胞全能性强度一样吗？
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。
一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。
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分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
【体现全能性的标志】
植物组织培养技术011、概念：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。3、大致过程：外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽完整植株2、理论基础：植物细胞的全能性外植体
植物组织培养技术
01
3、大致过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
完整植株
Q1：什么是脱分化？什么是愈伤组织？什么是再分化？
Q2：高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？
Q3：在植物组织培养中，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？
Q4：请思考愈伤组织的形成能否体现植物细胞的全能性？为什么？
阅读教材35页，回答下列问题：
植物组织培养技术
01
3.一般过程：
在_ __________________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 团块。
一定的激素和营养等
未分化的细胞
不定形的薄壁组织
脱分化：
排列疏松、无规则，高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。
愈伤组织：
愈伤组织重新分化成芽、根等器官。
再分化：
外植体
愈伤组织
根、芽等
（胚状体）
脱分化
再分化
植物组织培养技术
01
3、大致过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
完整植株
Q2：高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？
Q3：在植物组织培养中，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？
Q4：请思考愈伤组织的形成能否体现植物细胞的全能性？为什么？
需在一定的激素和营养等条件的诱导下
三种培养基中生长素和细胞分裂素的浓度、比例不同
不能，此过程没有产生完整生物体或分化成其他各种细胞
Q5：若外植体是取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
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，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。
2.以下实例不能体现细胞全能性的是
A.用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
B.用马铃薯块茎繁殖马铃薯植株
C.用转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
√
牛刀小试
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：
作为碳源提供能量；维持相对适中的渗透压
灭菌方法为：
湿热灭菌法
菊花的组织培养
菊花的组织培养
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
炼苗、移栽
探究 实践
避免杂菌与培养物竞争营养；
另一方面防止杂菌产生有害物质危害培养物的生长。
为什么进行无菌操作？
菊花的组织培养
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
炼苗、移栽
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
A
Expand
01
拓展
一、植物组织培养常用的培养基配方
P116
二、MS培养基配过程
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
炼苗、移栽
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，并在培养瓶上作好标记。
探究 实践
接种外植体时，不要倒插！
（将“形态学上端”朝上）
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
炼苗、移栽
探究 实践
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。
置于黑暗
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
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
炼苗、移栽
探究 实践
培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，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。
置于光照！
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
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
炼苗、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。
探究 实践
炼苗！
移栽！
观察！
Tissue culture of Chrysanthemum
01
菊花的组织培养
固体基质型，含水量高、
蓄水性强、透性好，适合栽培
珍珠岩 ,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩 。
蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。
探究.实践：菊花的组织培养
结果分析与评价
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，试分析它们被污染的可能原因。
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。
被污染的培养基
讨论：为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
原因是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生长。
讨论： 杂菌和植物细胞之间有哪些关系？
竞争或寄生。
Tissue culture of Chrysanthemum
01
菊花的组织培养
回顾实验
①外植体消毒
②外植体切段
③接种外植体
④诱导愈伤组织
⑤诱导生芽生根
⑥炼苗、移栽
1.概念：
3.过程：
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。
2.原理：
植物细胞的全能性
02
植物组织培养技术
芽、根
植物体
脱分化
再分化
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
愈伤组织
离体的植物器官、
组织或细胞（外植体）
4.适宜的培养条件：(细胞表现全能性的条件)
外植体
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
进一步探究
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为1；
③ 实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；
④ 实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。
探究 实践
使用比例 实验结果
生长素
细胞分裂素
>
生长素
细胞分裂素
<
生长素
细胞分裂素
＝
有利于根的分化
有利于芽的分化
促进愈伤组织的形成
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗体现了细胞的全能性( )
(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出全能性。( )
(3)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的( )
(4)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( )
√
×
×
【基础过关】
×
1.下列有关愈伤组织细胞的叙述，不正确的是（ ）
A、细胞壁薄、分裂旺盛
B、细胞具有较高的全能性
C、由高度分化的植物细胞经脱分化和分裂形成
D、细胞有叶绿体，能进行光合作用
D
2.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
3、植物组织培养依据的原理、方法步骤及常用的植物激素分别是( )
①细胞的全能性②离体的植物器官、组织或细胞③根、芽
④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化 ⑧脱分化⑨植株
A.①，②⑦⑥⑧③⑨，④ B.①，②⑧⑥⑦③⑨，④
C.D.
B
植物体细胞杂交技术02欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？“番茄-马铃薯”的假想图
【阅读教材，回答问题】
1、为什么要去除细胞壁？怎样去除？去除细胞壁以后的结构叫什么？
2、可以用什么方法让两个原生质体融合？这与细胞膜的什么特性有关？
3、A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型（只考虑两两融合）？
4、如何将杂种细胞培养成杂种植株？
参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？
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。植物体细胞杂交技术021.概念：2.过程去壁①去壁①融合②再生新壁③脱分化④再分化⑤移栽植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交马铃薯细胞番茄细胞马铃薯原生质体番茄原生质体杂种细胞杂种植株
植物体细胞杂交技术
02
(1)去除细胞壁
①去壁原因：
②方法：
③相关酶：
细胞壁阻碍着细胞间的杂交
酶解法
纤维素酶和果胶酶
植物体细胞杂交技术02（2）原生质体间的融合①理论基础：②方法：细胞膜具有流动性物理方法：电融合法、离心法化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法植物体细胞杂交技术02（4）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体（3）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁植物体细胞杂交技术02打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等3、意义：融合实例:细胞融合后，共有种细胞类型？融合细胞有种，符合要求的是？思考:53AB
主要原因是∶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，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
"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
Expand
02
拓展
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？
纤维素酶和果胶酶
4、某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材—消毒—愈伤组织培养—出芽—生根—移栽”。下列有关叙述错误的是（ ）
A、消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B、在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C、出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D、生根时，培养基通常应含有α-萘乙酸生长素类调节剂
B
5、A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是( )
A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
C
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