【課件】植物細(xì)胞工程課件-2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

細(xì)胞工程體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”第2章

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。原理和方法操作水平目的分類細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程其芽葺葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨夫花開，凝晴瀼露，萬態(tài)千妍，薰風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！

第一部蘭譜——《金漳蘭譜》（宋?趙時(shí)庚）蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了，如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。從社會中來細(xì)胞全能性細(xì)胞經(jīng)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。1.具有全能性的原因：生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有該物種發(fā)育成為完整個(gè)體所需的全部遺傳物質(zhì)。2.體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：細(xì)胞→完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞3.全能性的高低分裂能力越強(qiáng)，分化程度越低，全能性越如：受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞植物細(xì)胞的全能性>動物細(xì)胞全能性判斷下列例子能否體現(xiàn)細(xì)胞全能性？受精卵發(fā)育成個(gè)體（動植物）；蜜蜂卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰；通過花藥離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗；胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株；胚胎干細(xì)胞可分化發(fā)育成為各種組織器官的細(xì)胞；用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓辍７N子發(fā)育成植株√√√√√√×在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性，比如，芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉。注意.細(xì)胞不體現(xiàn)全能性的原因:在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)高度分化的植物細(xì)胞能在適宜條件下表現(xiàn)出全能性。植物組織培養(yǎng)自主閱讀教材35頁—36頁，小組思考并討論以下問題：1.概述植物組織培養(yǎng)的基本過程？2.決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？3.在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？一是指將離體的植物器官、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)。1.概念2.理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性3.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件(1)離體條件：(2)一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素：(3)適宜的外界條件：（細(xì)胞、組織或器官）（蔗糖、礦質(zhì)元素、維生素等）（細(xì)胞分裂素、生長素）——培養(yǎng)基(溫度、pH、無菌、光照的控制等)植物組織培養(yǎng)技術(shù)一外植體MS培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)技術(shù)一參考教材“圖2-1植物組織培養(yǎng)流程圖”寫出植物組織培養(yǎng)的基本流程。接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活外植體脫分化愈傷組織再分化試管苗馴化移栽完整植株生芽生根或胚狀體分化狀態(tài)未分化狀態(tài)脫分化再分化再分化（1）脫分化：

在一定的

和

等條件的誘導(dǎo)下，

細(xì)胞

，轉(zhuǎn)變成

的過程。激素營養(yǎng)已經(jīng)分化失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能未分化的細(xì)胞①光照條件：②過程中涉及的生命活動：一般不需要光照只有細(xì)胞增殖（有絲分裂），沒有細(xì)胞分化植物組織培養(yǎng)技術(shù)一外植體脫分化愈傷組織再分化試管苗馴化移栽完整植株生芽生根或胚狀體1、相關(guān)概念注意：外植體脫分化的難易程度與植物種類、器官來源及生理狀況有關(guān)。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對較易，而植物的莖、葉等成熟的組織脫分化則較難。（2）再分化：

脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以

出芽或根等器官的過程。重新分化①實(shí)質(zhì)：②光照條件：基因的選擇性表達(dá)需要給予適當(dāng)強(qiáng)度的光照原因：誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用③過程中涉及的生命活動：細(xì)胞增殖（有絲分裂），細(xì)胞分化細(xì)胞____________________________________________的薄壁細(xì)胞團(tuán)。具有_____和未_____特性。分裂分化③結(jié)果形成愈傷組織植物組織培養(yǎng)技術(shù)一排列疏松、無規(guī)則、高度液泡化、呈無定形狀態(tài)探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)一、原理1、植物細(xì)胞一般具有

。全能性2、細(xì)胞分裂素和生長素是啟動細(xì)胞分裂、影響脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，激素濃度和比例會影響植物細(xì)胞發(fā)育的方向。生長素/細(xì)胞分裂素

結(jié)果比值高(＞1)比值低(＜1)比值適中(=1)促進(jìn)根的分化促進(jìn)芽的分化促進(jìn)愈傷組織的形成簡記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)二、方法步驟（觀看菊花組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作視頻，注意操作要點(diǎn)）外植體消毒探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)——方法步驟材料：幼嫩的菊花莖段(外植體)消毒：酒精30S無菌水2-3次次氯酸鈉溶液30min2-3次無菌水洗外植體切段接種外植體培養(yǎng)外植體轉(zhuǎn)接培養(yǎng)移栽將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。外植體消毒探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)——方法步驟外植體切段接種外植體培養(yǎng)外植體轉(zhuǎn)接培養(yǎng)移栽在________________，將外植體的1/3~1/2插入_____________________培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。酒精燈火焰旁誘導(dǎo)愈傷組織的

接種外植體時(shí)，不要倒插！

（將“形態(tài)學(xué)上端”朝上）將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于

____℃的

__中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄

_________的生長情況。18～22培養(yǎng)箱愈傷組織脫分化

避光培養(yǎng)有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。外植體消毒探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)——方法步驟外植體切段接種外植體培養(yǎng)外植體轉(zhuǎn)接培養(yǎng)移栽培養(yǎng)15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)

____的培養(yǎng)基上。長出芽后，再將其轉(zhuǎn)移到誘導(dǎo)

_______的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。生芽生根

1.照光培養(yǎng)2.先生芽后生根，培養(yǎng)基不同再分化葉綠素的生成需要光若先生根后面就不易生芽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長大后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗生長情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開花。煉

苗換培養(yǎng)基探究?實(shí)踐結(jié)果分析與評價(jià)1.接種3~4d后，檢查外植體的生長情況，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；操作過程不符合無菌操作要求等。無菌操作目的防止雜菌生長。一方面與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng)；另一方面產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。2、從剛接種的外植體到長出愈傷組織經(jīng)歷了多少天?愈傷組織進(jìn)一步分化出芽和根了嗎？

觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，看看是否培養(yǎng)出了愈傷組織，記錄多長時(shí)間長出了愈傷組織。從剛接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時(shí)間。統(tǒng)計(jì)更換培養(yǎng)基后愈傷組織進(jìn)一步分化成芽和根的比例和時(shí)間。探究?實(shí)踐結(jié)果分析與評價(jià)做好統(tǒng)計(jì)和對照，填好結(jié)果記錄表，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。從實(shí)驗(yàn)的第一步開始就要做好實(shí)驗(yàn)記錄，可以分組配制不同的培養(yǎng)基，如誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基等，還可以進(jìn)行不同配方的比較。（3）觀察外植體的分化情況，填好結(jié)果記錄表，并及時(shí)分析結(jié)果。4.培育的試管苗能直接移栽到露地嗎？應(yīng)如何操作？探究?實(shí)踐結(jié)果分析與評價(jià)試管苗移栽的關(guān)鍵：既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培方法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h，掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。探究?實(shí)踐進(jìn)一步探究①

空白對照：不加任何激素；②

實(shí)驗(yàn)組1：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為1；③

實(shí)驗(yàn)組2：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1；④

實(shí)驗(yàn)組3：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1。

若想探究生長素與細(xì)胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)？

歸納提升使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)胞既分裂又分化同時(shí)使用分化頻率提高以上關(guān)系可簡記為：先“生”，分裂不分化；后“生”，分裂又分化；同“使”分化頻率高生長素和細(xì)胞分裂素的使用順序及用量的比例對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響拓展1：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過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)生途徑拓展2：特殊的植物組織培養(yǎng)——花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素誘導(dǎo)高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株DTDtdTdt需要的純合矮抗品種（1）植物組織培養(yǎng)過程中涉及的分裂方式為_________；（2）該過程涉及的生殖方式是_____________*；（3）經(jīng)秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為_______，一定是嗎？_______。有絲分裂有性生殖純合子不一定親本植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，不同種物種間存在生殖隔離有什么新技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)嗎？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二概念將不同來源的植物細(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)。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二自主閱讀課本36—38頁“植物體細(xì)胞雜交技術(shù)”相關(guān)內(nèi)容，小組思考討論以下問題：1、為什么要去除細(xì)胞壁？用什么方法可以溫和地去除細(xì)胞壁而不傷害原生質(zhì)體？2、誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？3、如何將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株？4、什么是植物體細(xì)胞雜交技術(shù)？它的優(yōu)點(diǎn)是什么？再生出細(xì)胞壁愈傷組織植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二A細(xì)胞B細(xì)胞正在融合的原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁誘導(dǎo)融合雜種細(xì)胞移栽雜種植株脫分化原生質(zhì)體融合

植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志（細(xì)胞膜的流動性）植物組織培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志再分化植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二（一）過程去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁誘導(dǎo)融合雜種細(xì)胞原生質(zhì)體融合

植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志（細(xì)胞膜的流動性）移栽脫分化植物組織培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志再分化植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二（一）過程（1）為什么要去除細(xì)胞壁?用什么方法可以去除細(xì)胞壁?1、去除細(xì)胞壁①去壁原因：細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交②方法：酶解法（纖維素酶和果膠酶）利用了酶的專一性（2）上述酶溶液中一般加入一定濃度的無機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？使溶液有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二（3）原生質(zhì)體和原生質(zhì)層的區(qū)別原生質(zhì)體細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核原生質(zhì)層指的是脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞。動物細(xì)胞也可看做是原生質(zhì)體。包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(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)。（不包括細(xì)胞液和細(xì)胞核）原生質(zhì)層光學(xué)顯微鏡下煙草葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體植物體細(xì)胞雜交技術(shù)二（一）過程2、誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法：物理方法：化學(xué)方法：電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法使用方便，融合頻率高對細(xì)胞無毒害作用，操作簡便，可重復(fù)性好優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)：有一定的毒性,某些細(xì)胞不適用（如卵細(xì)胞）

最常用的促融劑1、原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B融合后，獲得的所有細(xì)胞一定是需要的雜交細(xì)胞嗎？若只考慮兩兩融合，我們需要的是那種類型？所以原生質(zhì)體融合后，我們要進(jìn)行怎樣的處理？不一定誘導(dǎo)融合后的產(chǎn)物有三類：①未融合的細(xì)胞

②兩兩融合的細(xì)胞

③多細(xì)胞融合體若只考慮兩兩融合的細(xì)胞，有3種類型：AA、BB、AB；我們需要的是AB。因此要對融合后的原生質(zhì)體進(jìn)行篩選。思考

·

討論2.若A細(xì)胞具有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb。B細(xì)胞含有2y條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd，則通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的新植株的染色體條數(shù)：

；染色體組數(shù)：___個(gè)；基因型：________；屬于可遺傳變異類型中的____。思考

·

討論2x＋2y4AabbccDd染色體數(shù)目變異兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞，不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。例如，番茄是二倍體，馬鈴薯是四倍體，雜交得到的番茄—馬鈴薯雜種植株是六倍體。由于含有兩個(gè)母體的遺傳物質(zhì)，因此具有兩個(gè)母體的遺傳特性，染色體數(shù)目增加，屬于染色體數(shù)目變異思考

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討論4、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是什么？植物體細(xì)胞雜交過程在沒有生殖細(xì)胞的形成和結(jié)合，應(yīng)屬于無性生殖，不遵循孟德爾定律3、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的雜種植株屬于有性生殖還是無性生殖？是否遵循孟德爾遺傳定律？雜種植株是否可育？打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種