2.1.1植物细胞工程的基本技术 课件(共29张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修3
文档属性
| 名称 | 2.1.1植物细胞工程的基本技术 课件(共29张PPT1个视频)-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 | 160.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-12-16 17:30:58 | ||
图片预览
文档简介
(共29张PPT)
Chapter2 cell engineering
细胞工程
什么是细胞工程
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。
植物细胞工程
动物细胞工程
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
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。
1
植物细胞工程的基本技术
2
植物细胞工程的应用
目
录
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
“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
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。
原理：
植物细胞的全能性
植物细胞具有全能性
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，即细胞具有全能性。
①定义
②原因
高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
③细胞全能性大小的分析
体细胞全能性与细胞分化程度
体细胞全能性与细胞分裂能力
不同类型细胞的全能性
不同生物细胞的全能性
分化程度低的＞分化程度高的
分裂能力强的＞分裂能力弱的
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
受精卵＞干细胞＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
④植物体上的细胞不表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达
——如何才能让细胞表现出全能性？
植物细胞具有全能性
1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。
植物细胞表现出全能性的条件：
离体
一定的营养物质、植物激素
适宜的温度、pH、控制光照等外界条件
（必修一 P118-121）
无菌环境
植物组织培养技术
03
01
04
02
脱分化
再分化
脱分化：
已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
愈伤组织：
不定形的薄壁组织团块
再分化：
愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
过程：
外植体：
离体培养的植物器官、组织或细胞
植物组织培养技术
外植体
愈伤组织
胚状体或从芽
完整植株
优良品种的体细胞
分生区附近
花药
杂种细胞
转基因细胞
具分裂分化能力（全能性）
无定形状态 高度液泡化,
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合作用
脱分化
再分化
条件：
①适宜温度、避光、
pH
②无机物、有机物
③植物激素
条件：
①适宜温度、需光、
pH
②无机物、有机物
③植物激素
无性繁殖
取材少，材料经济
不受自然条件影响
生长周期短
繁殖率高
自动化，管理方便
无菌条件
植
物
激
素
调
控
过程：
植物组织培养技术
植物组织培养常用的培养基配方
P116
名称？物理性质？碳源？
蔗糖的作用：
作为碳源，提供能量，
调节渗透压
植物组织培养技术
生长素/ 细胞分裂素 结果
比值≈1
比值＞1
比值＜1
促进愈伤组织形成
促进根的分化
促进芽的分化
巧记：高根低芽中愈伤
（维持较低的渗透压）
减少微生物的污染
菊花的组织培养
探究·实践
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诱导芽和根
⑥移栽
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
探究·实践
方法步骤：
①外植体消毒
用酒精擦拭双手和超净工作台面
流水冲洗外植体
(幼嫩的茎段)
酒精消毒
30s
无菌水清洗2~3次
次氯酸钙溶液处理30min
无菌水清洗2~3次
菊花的组织培养
②外植体切段
消毒过的外植体
置于无菌培养皿
用无菌滤纸
吸去表面水分
用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
③接种外植体
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。
接种时注意外植体的方向，不要倒插。
接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
每次使用后的器械都要灭菌。
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
④诱导愈伤组织
诱导愈伤组织一般不需要光照。
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。
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
诱导芽和根期间需要给予适当时间和强度的光照
培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到生芽培养基上
长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上
⑤诱导芽和根
进一步诱导形成试管苗
菊花的组织培养
探究·实践
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。
③杂菌和植物细胞之间有哪些关系？
竞争或寄生。
结果分析与评价
拓展：植物组织培养的两种途径
胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
胚状体
途径
器官发生途径
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
生芽生根
或胚状体
生长发育
试管苗
（移栽到大田）
不能；存在生殖隔离
番茄—马铃薯利用传统有性生殖杂交方法能实现吗？为什么？
植物体细胞杂交技术
如果想通过组织培养技术得到这样的“奇葩植株”的话，需要解决的首要问题是什么？
Obstacle 2
01
细胞壁的阻碍
02
融合率低
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交技术
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。
原理：
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
A细胞
B细胞
纤维素酶
果胶酶
去壁
酶解法
正在融合的原生质体
杂种细胞AB
诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）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
去壁
植物细胞融合完成的标志
植物体细胞杂交完成的标志
（植物细胞的全能性）
（细胞膜的流动性）
再生细胞壁
植物体细胞杂交技术
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。包括：细胞膜、细胞质、细胞核
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
区分原生质体和原生质层
制备原生质体和诱导原生质体融合时，不能再低渗溶液中进行。
植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交技术
理性思考：
1. 只考虑两两融合的情况下，将大量的马铃薯和番茄细胞放到一起进行融合处理，将会得到几种杂种细胞？
2.植物体细胞杂交技术获得的变异植株的变异类型？
植物细胞融合
植物组织培养
意义：打破生殖隔离，实现远源杂交育种
1、体细胞融合后培养基中共有5种类型细胞：
2、杂种细胞中染色体数、染色体组数、基因型都采用直接相加
A为2N=20
B为2N=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？
染色体数目变异
A，B，AA，BB，AB
植物体细胞杂交技术
4、不遵循孟德尔遗传定律
3、该过程属于无性繁殖
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，马铃薯—番茄杂交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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
植物体细胞杂交技术
研究现状 仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。
谢谢观看
Chapter2 cell engineering
细胞工程
什么是细胞工程
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。
植物细胞工程
动物细胞工程
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
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。
1
植物细胞工程的基本技术
2
植物细胞工程的应用
目
录
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
“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
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。
原理：
植物细胞的全能性
植物细胞具有全能性
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，即细胞具有全能性。
①定义
②原因
高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。
叶子
花瓣
花粉
细胞
植物体
③细胞全能性大小的分析
体细胞全能性与细胞分化程度
体细胞全能性与细胞分裂能力
不同类型细胞的全能性
不同生物细胞的全能性
分化程度低的＞分化程度高的
分裂能力强的＞分裂能力弱的
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
受精卵＞干细胞＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
④植物体上的细胞不表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达
——如何才能让细胞表现出全能性？
植物细胞具有全能性
1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。
植物细胞表现出全能性的条件：
离体
一定的营养物质、植物激素
适宜的温度、pH、控制光照等外界条件
（必修一 P118-121）
无菌环境
植物组织培养技术
03
01
04
02
脱分化
再分化
脱分化：
已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
愈伤组织：
不定形的薄壁组织团块
再分化：
愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
过程：
外植体：
离体培养的植物器官、组织或细胞
植物组织培养技术
外植体
愈伤组织
胚状体或从芽
完整植株
优良品种的体细胞
分生区附近
花药
杂种细胞
转基因细胞
具分裂分化能力（全能性）
无定形状态 高度液泡化,
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合作用
脱分化
再分化
条件：
①适宜温度、避光、
pH
②无机物、有机物
③植物激素
条件：
①适宜温度、需光、
pH
②无机物、有机物
③植物激素
无性繁殖
取材少，材料经济
不受自然条件影响
生长周期短
繁殖率高
自动化，管理方便
无菌条件
植
物
激
素
调
控
过程：
植物组织培养技术
植物组织培养常用的培养基配方
P116
名称？物理性质？碳源？
蔗糖的作用：
作为碳源，提供能量，
调节渗透压
植物组织培养技术
生长素/ 细胞分裂素 结果
比值≈1
比值＞1
比值＜1
促进愈伤组织形成
促进根的分化
促进芽的分化
巧记：高根低芽中愈伤
（维持较低的渗透压）
减少微生物的污染
菊花的组织培养
探究·实践
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诱导芽和根
⑥移栽
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
探究·实践
方法步骤：
①外植体消毒
用酒精擦拭双手和超净工作台面
流水冲洗外植体
(幼嫩的茎段)
酒精消毒
30s
无菌水清洗2~3次
次氯酸钙溶液处理30min
无菌水清洗2~3次
菊花的组织培养
②外植体切段
消毒过的外植体
置于无菌培养皿
用无菌滤纸
吸去表面水分
用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
③接种外植体
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。
接种时注意外植体的方向，不要倒插。
接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
每次使用后的器械都要灭菌。
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
④诱导愈伤组织
诱导愈伤组织一般不需要光照。
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。
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
菊花的组织培养
探究·实践
方法步骤：
诱导芽和根期间需要给予适当时间和强度的光照
培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到生芽培养基上
长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上
⑤诱导芽和根
进一步诱导形成试管苗
菊花的组织培养
探究·实践
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。
③杂菌和植物细胞之间有哪些关系？
竞争或寄生。
结果分析与评价
拓展：植物组织培养的两种途径
胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
胚状体
途径
器官发生途径
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
生芽生根
或胚状体
生长发育
试管苗
（移栽到大田）
不能；存在生殖隔离
番茄—马铃薯利用传统有性生殖杂交方法能实现吗？为什么？
植物体细胞杂交技术
如果想通过组织培养技术得到这样的“奇葩植株”的话，需要解决的首要问题是什么？
Obstacle 2
01
细胞壁的阻碍
02
融合率低
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交技术
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。
原理：
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
A细胞
B细胞
纤维素酶
果胶酶
去壁
酶解法
正在融合的原生质体
杂种细胞AB
诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）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
去壁
植物细胞融合完成的标志
植物体细胞杂交完成的标志
（植物细胞的全能性）
（细胞膜的流动性）
再生细胞壁
植物体细胞杂交技术
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。包括：细胞膜、细胞质、细胞核
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
区分原生质体和原生质层
制备原生质体和诱导原生质体融合时，不能再低渗溶液中进行。
植物体细胞杂交技术
植物体细胞杂交技术
理性思考：
1. 只考虑两两融合的情况下，将大量的马铃薯和番茄细胞放到一起进行融合处理，将会得到几种杂种细胞？
2.植物体细胞杂交技术获得的变异植株的变异类型？
植物细胞融合
植物组织培养
意义：打破生殖隔离，实现远源杂交育种
1、体细胞融合后培养基中共有5种类型细胞：
2、杂种细胞中染色体数、染色体组数、基因型都采用直接相加
A为2N=20
B为2N=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？
染色体数目变异
A，B，AA，BB，AB
植物体细胞杂交技术
4、不遵循孟德尔遗传定律
3、该过程属于无性繁殖
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，马铃薯—番茄杂交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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，所以杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯。
植物体细胞杂交技术
研究现状 仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。
谢谢观看