2.1植物细胞工程 课件(共47张PPT)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3
文档属性
| 名称 | 2.1植物细胞工程 课件(共47张PPT)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 23.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-12-10 00:00:00 | ||
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文档简介
(共47张PPT)
第2章 细胞工程
2.1 植物细胞工程
2.2 动物细胞工程
2.3 胚胎工程
细胞工程（cell engineering)是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科的原理和方法，通过细胞、细胞器或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞或组织、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
细胞工程的概念
分类：
⑴依据操作技术分：
植物组织培养技术、动物细胞培养技术、
细胞融合技术、动物细胞核移植技术等
⑵依据操作对象分：
植物细胞工程和动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
1890年，希普（W. Heape，1855-1929）将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。
1907年，哈里森（R. G. Harrion，1870-1959）用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。
1951年，张明觉（1908-1991）等发现哺乳动物精子的获能现象。
1958年，格登（J. Gurdon，1933-）用非洲爪蟾进行体细胞核移植，成功培育出性成熟个体。同一时期，童弟周（1902-1979）等开展了鱼类细胞核移植工作。
1959年试管兔诞生，之后多种试管动物相继出生。
1975年，米尔斯坦（C. Milstein，1927-2002）和科勒（G. K hler，1946-1995）等创立了单克隆抗体技术。
1978年，小鼠桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
1981年，埃文斯（M. J. Evans，1941-）等成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞。
1996年，世界上第一只细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。
2006年，山中伸弥（S. Yamanaka，1962-）等获得了诱导多能干细胞。我国科学家利用这种细胞培育出了 小鼠。
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。
2017年，我国科学家首次培育出体细胞克隆猴。
1902年，哈伯兰特（G. Haberlandt，1854-1945）提出了细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。
1958年，斯图尔特（F. G. Steward，1904-1993）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（E. C. Cocking，1931-）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（S. Guha，1938-2007）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成的胚。
植物细胞工程
动物细胞工程（含胚胎工程）
1971年，卡尔森（P. S. Carlson，1944-2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得种间杂种。
1974年，土壤农杆菌Ti质粒被发现。
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
01
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
播种
扦插
一般情况下：
一定条件下：
细胞的全能性
阅读教材P34，思考以下问题：
1、植物组织培养的基本原理是什么？
2、什么是细胞的全能性？
3、体细胞具有全能性的根本原因是什么？
4、在生物的生长发育过程中，为什么不是所有细胞都表现出全能性？
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细胞的潜能。
细胞全能性的原因：
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。
2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
3、体现细胞全能性的标志：
细胞→完整个体或其他各种细胞
实例:芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
一、植物细胞的全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 。
选择性地表达
植物细胞工程的理论基础
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）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
4、细胞全能性大小的比较：
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
随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
④体细胞全能性与细胞分裂能力：
分裂能力强的＞分裂能力弱的。
5、植物细胞表现出全能性的条件：
①离体条件
②一定的营养条件
③有关的植物激素
④其他适宜的外界条件（温度、氧气、PH、光照、无菌等）
一、植物细胞的全能性
→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。
实验结论：在离体时给予细胞一定条件，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。
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
阅读教材P35，思考以下问题：
1、什么是植物组织培养？
2、植物组织培养的一般过程是怎样的？
3、什么是外植体、脱分化、再分化、愈伤组织？
1.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。
5.过程：
移栽成活
2.原理：
植物细胞的全能性
外植体
二、植物组织培养技术
有丝分裂
无性生殖
3. 生殖方式：
4. 分裂方式：
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
外植体
愈伤组织
试管苗
完整植株
脱分化
芽、根等
再分化
生长
发育
二、植物组织培养
5.过程：
①脱分化：
在一定的 和 等条件的 下， 的细胞
，转变成 的过程。
激素
营养
诱导
已经分化
失去其特有的结构和功能
未分化的细胞
①光照条件：
②过程中涉及的生命活动：
一般不需要光照
只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化
③结果：
形成愈伤组织
（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）
二、植物组织培养
②愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态，具有分生能力的薄壁细胞。
二、植物组织培养
注意说明
1.外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶等成熟的组织脱分化则较难。
2.该过程添加的外源激素主要是细胞分裂素和生长素（比例适中）， 因为二者能强烈地促进愈伤组织的形成。
③再分化：
愈伤组织___________成芽、根等器官的过程。
重新分化
①实质：
②光照条件：
基因的选择性表达
需要给予适当强度的光照
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
原因：
③过程中涉及的生命活动：
既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
二、植物组织培养
注意说明
影响再分化的因素:
a.外植体的遗传特征和取材的位置会影响愈伤组织的再分化能力。
b.培养基的成分和物理性质对器官的形成有一定的影
响，但起决定作用的是植物激素，特别是生长素和细
胞分裂素的比例。
实验探究 菊花的组织培养
1、实验原理：
① 植物细胞一般具有___________；
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
全能性
三、植物组织培养技术
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脱分化和再分化，形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株，
讨论：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
（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
2、实验目的：
实验探究 菊花的组织培养
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等。各种培养基的配制参见本书附录1。用具:50 mL锥形瓶(或植物组织培养瓶)、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。
3、材料用具：
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
4、实验步骤：
流水充分冲洗
→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
用酒精擦拭双手和超净工作台台面。
材料：
幼嫩的菊花茎段
4、实验步骤：
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
2、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。
无菌操作目的
防止杂菌生长。①会与培养物竞争营养；②产生有害物质危害培养物。
4、实验步骤：
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
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。
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）
3、接种外植体
4、实验步骤：
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
4、诱导愈伤组织（脱分化）
培养条件：
①激素比例1：1； ②一般不需要光照；
③温度18---22℃ 。
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。
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
4、实验步骤：
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
5、诱导生芽生根（再分化）
注意：先诱导生芽，再诱导生根！
生芽过程：
生根过程：
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（含细胞分裂素比例多），需光照。
长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上（含生长素比例多），进一步诱导形成试管苗，需光照。
4、实验步骤：
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
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。
4、实验步骤：
① 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
②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。
5.结果分析与评价
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
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
【从社会中来】
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
思考：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？
怎么办？
植物体细胞杂交技术
阅读教材P36—37，思考以下问题：
1、要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
2、怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁？
3.怎样诱导两个原生质体的融合？与细胞膜的什么特性有关？
4.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？
融合后得到的杂种细胞需要通过植物组织培养才能形成杂种植株。
二
①
①
②
③
④
⑤
⑥
植物体细胞杂交技术
杂种细胞
去除细胞壁
去除细胞壁
诱导融合
脱分化
再分化
移栽
植物组织培养
原生质体融合
（植物细胞的全能性）
（细胞膜的流动性）
植物体细胞杂交技术成功的标志：
获得杂种植株
再生出细胞壁
四、植物体细胞杂交技术
（1）去除细胞壁
①去壁的原因：___________________________________
②方法：____________
③相关酶：______________________ 为什么用上述酶？
酶解法
细胞壁阻碍着细胞间的杂交
纤维素酶和果胶酶
酶的专一性
获得原生质体
四、植物体细胞杂交技术
⑤结果：__________________
通常将细胞置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中（为维持细胞形态，外界溶液浓度应等于或略大于细胞液浓度）
④操作：__________________
（2）原生质体间的融合
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
①原理：_____________________
②人工诱导原生质体融合的方法：
细胞膜的流动性
四、植物体细胞杂交技术
②新细胞壁的形成与哪些细胞器有关？
高尔基体、线粒体
①融合完成的标志：______________________________
（3）再生出细胞壁
融合的原生质体再生出细胞壁
四、植物体细胞杂交技术
思考： 若只考虑原生质体的两两融合，A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？
番茄细胞原生质体
马铃薯细胞原生质体
电激或PEG
未融合的细胞
杂种细胞
自身融合的细胞
细胞壁
因此要对融合后的原生质体进行筛选。
等量混合
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。
原生质体
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。
原生质层
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层
A为2a=20
B为2b=30
50
4
杂种细胞染色体数为？
杂种细胞染色体组数为？
从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。
染色体数目增加，属于染色体数目的变异
辨析：原生质层和原生质体
两亲本染色体数之和
两亲本染色体组数之和
若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数： ；染色体组数： ；
属于_________倍体植株;基因型：____________；属于可遗传变异类型中的________________。
2x＋2y
4个
AabbccDd
染色体数目变异
思考：
(异源)四
通过植物体细胞杂交技术得到的杂种植株，理论上—— ，原因是：
可育的
杂种植株含有两整套遗传物质，减数分裂时同源染色体能正常联会，形成正常配子。
1. 概念：
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。
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.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
2.融合实例:
3.原理：
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
四、植物体细胞杂交技术
1、植物组织培养技术
2、植物体细胞杂交技术
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系 无性繁殖
细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状，繁殖速度快
植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术
克服不同种生物远缘杂交的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
细胞膜的流动性、细胞全能性
染色体变异、基因重组
植物组织培养 vs 植物体细胞杂交
“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滾露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（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？
【提示】利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类，依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。
从社会中来
练习与应用
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
√
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
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
拓展应用
感谢观看
202X/01/01
第2章 细胞工程
2.1 植物细胞工程
2.2 动物细胞工程
2.3 胚胎工程
细胞工程（cell engineering)是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等学科的原理和方法，通过细胞、细胞器或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞或组织、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
细胞工程的概念
分类：
⑴依据操作技术分：
植物组织培养技术、动物细胞培养技术、
细胞融合技术、动物细胞核移植技术等
⑵依据操作对象分：
植物细胞工程和动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
1890年，希普（W. Heape，1855-1929）将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。
1907年，哈里森（R. G. Harrion，1870-1959）用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法。
1951年，张明觉（1908-1991）等发现哺乳动物精子的获能现象。
1958年，格登（J. Gurdon，1933-）用非洲爪蟾进行体细胞核移植，成功培育出性成熟个体。同一时期，童弟周（1902-1979）等开展了鱼类细胞核移植工作。
1959年试管兔诞生，之后多种试管动物相继出生。
1975年，米尔斯坦（C. Milstein，1927-2002）和科勒（G. K hler，1946-1995）等创立了单克隆抗体技术。
1978年，小鼠桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
1981年，埃文斯（M. J. Evans，1941-）等成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞。
1996年，世界上第一只细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。
2006年，山中伸弥（S. Yamanaka，1962-）等获得了诱导多能干细胞。我国科学家利用这种细胞培育出了 小鼠。
2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。
2017年，我国科学家首次培育出体细胞克隆猴。
1902年，哈伯兰特（G. Haberlandt，1854-1945）提出了细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。
1958年，斯图尔特（F. G. Steward，1904-1993）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（E. C. Cocking，1931-）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（S. Guha，1938-2007）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成的胚。
植物细胞工程
动物细胞工程（含胚胎工程）
1971年，卡尔森（P. S. Carlson，1944-2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得种间杂种。
1974年，土壤农杆菌Ti质粒被发现。
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
一、植物细胞工程的基本技术
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
01
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
播种
扦插
一般情况下：
一定条件下：
细胞的全能性
阅读教材P34，思考以下问题：
1、植物组织培养的基本原理是什么？
2、什么是细胞的全能性？
3、体细胞具有全能性的根本原因是什么？
4、在生物的生长发育过程中，为什么不是所有细胞都表现出全能性？
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细胞的潜能。
细胞全能性的原因：
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。
2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
3、体现细胞全能性的标志：
细胞→完整个体或其他各种细胞
实例:芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
一、植物细胞的全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 。
选择性地表达
植物细胞工程的理论基础
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）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
4、细胞全能性大小的比较：
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
随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
④体细胞全能性与细胞分裂能力：
分裂能力强的＞分裂能力弱的。
5、植物细胞表现出全能性的条件：
①离体条件
②一定的营养条件
③有关的植物激素
④其他适宜的外界条件（温度、氧气、PH、光照、无菌等）
一、植物细胞的全能性
→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。
实验结论：在离体时给予细胞一定条件，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。
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
阅读教材P35，思考以下问题：
1、什么是植物组织培养？
2、植物组织培养的一般过程是怎样的？
3、什么是外植体、脱分化、再分化、愈伤组织？
1.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。
5.过程：
移栽成活
2.原理：
植物细胞的全能性
外植体
二、植物组织培养技术
有丝分裂
无性生殖
3. 生殖方式：
4. 分裂方式：
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
外植体
愈伤组织
试管苗
完整植株
脱分化
芽、根等
再分化
生长
发育
二、植物组织培养
5.过程：
①脱分化：
在一定的 和 等条件的 下， 的细胞
，转变成 的过程。
激素
营养
诱导
已经分化
失去其特有的结构和功能
未分化的细胞
①光照条件：
②过程中涉及的生命活动：
一般不需要光照
只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化
③结果：
形成愈伤组织
（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）
二、植物组织培养
②愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态，具有分生能力的薄壁细胞。
二、植物组织培养
注意说明
1.外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶等成熟的组织脱分化则较难。
2.该过程添加的外源激素主要是细胞分裂素和生长素（比例适中）， 因为二者能强烈地促进愈伤组织的形成。
③再分化：
愈伤组织___________成芽、根等器官的过程。
重新分化
①实质：
②光照条件：
基因的选择性表达
需要给予适当强度的光照
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
原因：
③过程中涉及的生命活动：
既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
二、植物组织培养
注意说明
影响再分化的因素:
a.外植体的遗传特征和取材的位置会影响愈伤组织的再分化能力。
b.培养基的成分和物理性质对器官的形成有一定的影
响，但起决定作用的是植物激素，特别是生长素和细
胞分裂素的比例。
实验探究 菊花的组织培养
1、实验原理：
① 植物细胞一般具有___________；
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
全能性
三、植物组织培养技术
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脱分化和再分化，形成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株，
讨论：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
（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
2、实验目的：
实验探究 菊花的组织培养
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等。各种培养基的配制参见本书附录1。用具:50 mL锥形瓶(或植物组织培养瓶)、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。
3、材料用具：
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
4、实验步骤：
流水充分冲洗
→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
用酒精擦拭双手和超净工作台台面。
材料：
幼嫩的菊花茎段
4、实验步骤：
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
2、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。
无菌操作目的
防止杂菌生长。①会与培养物竞争营养；②产生有害物质危害培养物。
4、实验步骤：
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
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。
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）
3、接种外植体
4、实验步骤：
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
4、诱导愈伤组织（脱分化）
培养条件：
①激素比例1：1； ②一般不需要光照；
③温度18---22℃ 。
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。
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
4、实验步骤：
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
5、诱导生芽生根（再分化）
注意：先诱导生芽，再诱导生根！
生芽过程：
生根过程：
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（含细胞分裂素比例多），需光照。
长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上（含生长素比例多），进一步诱导形成试管苗，需光照。
4、实验步骤：
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
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。
4、实验步骤：
① 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
②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。
5.结果分析与评价
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
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
【从社会中来】
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
思考：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？
怎么办？
植物体细胞杂交技术
阅读教材P36—37，思考以下问题：
1、要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
2、怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁？
3.怎样诱导两个原生质体的融合？与细胞膜的什么特性有关？
4.如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？
融合后得到的杂种细胞需要通过植物组织培养才能形成杂种植株。
二
①
①
②
③
④
⑤
⑥
植物体细胞杂交技术
杂种细胞
去除细胞壁
去除细胞壁
诱导融合
脱分化
再分化
移栽
植物组织培养
原生质体融合
（植物细胞的全能性）
（细胞膜的流动性）
植物体细胞杂交技术成功的标志：
获得杂种植株
再生出细胞壁
四、植物体细胞杂交技术
（1）去除细胞壁
①去壁的原因：___________________________________
②方法：____________
③相关酶：______________________ 为什么用上述酶？
酶解法
细胞壁阻碍着细胞间的杂交
纤维素酶和果胶酶
酶的专一性
获得原生质体
四、植物体细胞杂交技术
⑤结果：__________________
通常将细胞置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中（为维持细胞形态，外界溶液浓度应等于或略大于细胞液浓度）
④操作：__________________
（2）原生质体间的融合
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
①原理：_____________________
②人工诱导原生质体融合的方法：
细胞膜的流动性
四、植物体细胞杂交技术
②新细胞壁的形成与哪些细胞器有关？
高尔基体、线粒体
①融合完成的标志：______________________________
（3）再生出细胞壁
融合的原生质体再生出细胞壁
四、植物体细胞杂交技术
思考： 若只考虑原生质体的两两融合，A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？
番茄细胞原生质体
马铃薯细胞原生质体
电激或PEG
未融合的细胞
杂种细胞
自身融合的细胞
细胞壁
因此要对融合后的原生质体进行筛选。
等量混合
细胞壁
细胞膜
细胞质
液泡
细胞核
指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。
原生质体
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。
原生质层
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层
A为2a=20
B为2b=30
50
4
杂种细胞染色体数为？
杂种细胞染色体组数为？
从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。
染色体数目增加，属于染色体数目的变异
辨析：原生质层和原生质体
两亲本染色体数之和
两亲本染色体组数之和
若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数： ；染色体组数： ；
属于_________倍体植株;基因型：____________；属于可遗传变异类型中的________________。
2x＋2y
4个
AabbccDd
染色体数目变异
思考：
(异源)四
通过植物体细胞杂交技术得到的杂种植株，理论上—— ，原因是：
可育的
杂种植株含有两整套遗传物质，减数分裂时同源染色体能正常联会，形成正常配子。
1. 概念：
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。
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.意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
2.融合实例:
3.原理：
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
四、植物体细胞杂交技术
1、植物组织培养技术
2、植物体细胞杂交技术
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系 无性繁殖
细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状，繁殖速度快
植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术
克服不同种生物远缘杂交的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
细胞膜的流动性、细胞全能性
染色体变异、基因重组
植物组织培养 vs 植物体细胞杂交
“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滾露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（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？
【提示】利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类，依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。
从社会中来
练习与应用
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
√
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
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
拓展应用
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