【生物課件】植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 高二生物同步備課精制課件人教版2019選擇性必修3

Chapter2cellengineering細(xì)胞工程什么是細(xì)胞工程細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過(guò)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程1902年，哈伯蘭特（G.

Haberlandt，1854-1945）提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)實(shí)驗(yàn)嘗試沒(méi)有成功。1958年，斯圖爾特（F.

G.

Steward，1904-1993）等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持。1960年，科金（E.

C.

Cocking，1931-）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。1964年，古哈（S.

Guha，1938-2007）等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉發(fā)育而成的胚。植物細(xì)胞工程1971年，卡爾森（P.S.

Carlson，1944-2017）誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得種間雜種。1974年，土壤農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用目錄植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物繁殖的新途徑作物新品種的培育細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨（dài）夫花開(kāi)，凝情瀼露，萬(wàn)態(tài)千妍，薰風(fēng)自來(lái)，四坐芬郁，豈非真蘭室乎！豈非有國(guó)香乎！”

——《金漳蘭譜》其種子發(fā)育不全，自然條件下萌發(fā)率極低，傳統(tǒng)分株繁殖的方法繁殖周期長(zhǎng)，繁殖率低育苗困難?。?！植物組織培養(yǎng)技術(shù)

將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。原理：

植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞具有全能性細(xì)胞經(jīng)過(guò)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能，即細(xì)胞具有全能性。①定義②原因高度分化的細(xì)胞仍含有該物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個(gè)體所需要的全套基因。葉子花瓣花粉細(xì)胞植物體③細(xì)胞全能性大小的分析體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化程度體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力不同類型細(xì)胞的全能性不同生物細(xì)胞的全能性分化程度低的＞分化程度高的分裂能力強(qiáng)的＞分裂能力弱的受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞受精卵＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞④植物體上的細(xì)胞不表現(xiàn)全能性的原因：在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性表達(dá)——如何才能讓細(xì)胞表現(xiàn)出全能性？植物細(xì)胞具有全能性1958年Steward利用胡蘿卜韌皮部誘導(dǎo)分化產(chǎn)生了胚狀體，這是人類第一次獲得了人工胚狀體，并獲得個(gè)體植株。植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件：離體一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素適宜的溫度、pH、控制光照等外界條件（必修一

P118-121）無(wú)菌環(huán)境植物組織培養(yǎng)技術(shù)03010402脫分化再分化脫分化：已分化細(xì)胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程。愈傷組織：不定形的薄壁組織團(tuán)塊再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活過(guò)程：外植體：離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體愈傷組織胚狀體或從芽完整植株優(yōu)良品種的體細(xì)胞分生區(qū)附近花藥雜種細(xì)胞轉(zhuǎn)基因細(xì)胞具分裂分化能力（全能性）無(wú)定形狀態(tài)高度液泡化,排列疏松、無(wú)規(guī)則無(wú)葉綠體,不進(jìn)行光合作用脫分化再分化條件：①適宜溫度、避光、pH

②無(wú)機(jī)物、有機(jī)物③植物激素條件：①適宜溫度、需光、

pH

②無(wú)機(jī)物、有機(jī)物③植物激素?zé)o性繁殖取材少，材料經(jīng)濟(jì)不受自然條件影響生長(zhǎng)周期短繁殖率高自動(dòng)化，管理方便無(wú)菌條件植物激素調(diào)控過(guò)程：植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

P116名稱？物理性質(zhì)？碳源？蔗糖的作用：作為碳源，提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓植物組織培養(yǎng)技術(shù)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進(jìn)愈傷組織形成促進(jìn)根的分化促進(jìn)芽的分化巧記：高根低芽中愈傷（維持較低的滲透壓）減少微生物的污染菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐①外植體消毒②外植體切段③接種外植體④誘導(dǎo)愈傷組織⑤誘導(dǎo)芽和根⑥移栽菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐方法步驟：探究·實(shí)踐方法步驟：①外植體消毒用酒精擦拭雙手和超凈工作臺(tái)面流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)酒精消毒30s無(wú)菌水清洗2~3次次氯酸鈣溶液處理30min無(wú)菌水清洗2~3次菊花的組織培養(yǎng)②外植體切段消毒過(guò)的外植體置于無(wú)菌培養(yǎng)皿用無(wú)菌濾紙吸去表面水分用解剖刀將外植體切成0.5~1cm長(zhǎng)的小段菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐方法步驟：③接種外植體在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3~1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上做好標(biāo)記。接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插。接種操作必須在酒精燈火焰旁進(jìn)行。每次使用后的器械都要滅菌。菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐方法步驟：④誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織一般不需要光照。將接種了外植體的錐形瓶置于18~22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐方法步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐方法步驟：誘導(dǎo)芽和根期間需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照培養(yǎng)15~20d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到生芽培養(yǎng)基上長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上⑤誘導(dǎo)芽和根進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐①接種3~4d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過(guò)程不符合無(wú)菌操作要求等。

被污染的培養(yǎng)基②為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？原因是避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物生長(zhǎng)。③雜菌和植物細(xì)胞之間有哪些關(guān)系？競(jìng)爭(zhēng)或寄生。結(jié)果分析與評(píng)價(jià)拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒(méi)有經(jīng)過(guò)受精過(guò)程，但經(jīng)過(guò)胚胎發(fā)育過(guò)程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細(xì)胞胚或胚狀體。胚狀體途徑器官發(fā)生途徑外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長(zhǎng)發(fā)育試管苗（移栽到大田）不能；存在生殖隔離番茄—馬鈴薯利用傳統(tǒng)有性生殖雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)如果想通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)得到這樣的“奇葩植株”的話，需要解決的首要問(wèn)題是什么？Obstacle201細(xì)胞壁的阻礙02融合率低植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)概念：植物體細(xì)胞雜交是指將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性A細(xì)胞B細(xì)胞纖維素酶果膠酶去壁酶解法正在融合的原生質(zhì)體雜種細(xì)胞AB誘融物理法：化學(xué)法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法等脫分化再分化移栽植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)雜種植株愈傷組織A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體移栽后的植株去壁植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜的流動(dòng)性）再生細(xì)胞壁植物體細(xì)胞雜交技術(shù)細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核

指的是脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞。包括：細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核原生質(zhì)體成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。原生質(zhì)層區(qū)分原生質(zhì)體和原生質(zhì)層制備原生質(zhì)體和誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合時(shí)，不能再低滲溶液中進(jìn)行。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)理性思考：1.只考慮兩兩融合的情況下，將大量的馬鈴薯和番茄細(xì)胞放到一起進(jìn)行融合處理，將會(huì)得到幾種雜種細(xì)胞？

2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的變異植株的變異類型？植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)意義：打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)源雜交育種1、體細(xì)胞融合后培養(yǎng)基中共有5種類型細(xì)胞：2、雜種細(xì)胞中染色體數(shù)、染色體組數(shù)、基因型都采用直接相加A為2N=20

B為2N=30504

雜種細(xì)胞染色體數(shù)為？

雜種細(xì)胞染色體組數(shù)為？

從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？染色體數(shù)目變異A，B，AA，BB，AB植物體細(xì)胞雜交技術(shù)4、不遵循孟德?tīng)栠z傳定律3、該過(guò)程屬于無(wú)性繁殖

為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下