高二生物植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)上

高二生物植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)上第一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

專(zhuān)題2細(xì)胞工程第二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

基因工程是指按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),并通過(guò)體外DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性,從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類(lèi)型和生物產(chǎn)品，是在DNA分子水平進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？第三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？第四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類(lèi)植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性第五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.1植物細(xì)胞工程§2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)第六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、理解植物細(xì)胞的全能性及其在植物組織培養(yǎng)中的應(yīng)用。2、簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)。

第七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花第八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二探究：1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？第九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、定義：

生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的特性。

2、原理：

生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低。受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞4、大小：一、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞

第十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二思考：

植物的種子發(fā)育成完整植株，是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性？為什么？

答：不能。因?yàn)榉N子中的胚已完成了早期發(fā)育，相當(dāng)于新植物體的幼體，這一過(guò)程沒(méi)有體現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。第十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二探究：3、克隆羊“多利”的誕生說(shuō)明了什么？4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？5、為何已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能？表現(xiàn)全能性的條件有哪些？離體、提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。細(xì)胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒(méi)有因?yàn)榧?xì)胞分化而丟失基因，高度分化的細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體的全套基因。第十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（）Ａ.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高Ｂ.生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)Ｃ.卵細(xì)胞和受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高Ｄ.植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性C趁熱打鐵：第十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.下列植物細(xì)胞全能性最高的是（）

A.形成層細(xì)胞B.韌皮部細(xì)胞C.木質(zhì)部細(xì)胞D.葉肉細(xì)胞

3．下列細(xì)胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細(xì)胞

B．植物的精子細(xì)胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細(xì)胞AC第十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

要把一塊組織通過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作呢?請(qǐng)同學(xué)們閱讀P34實(shí)驗(yàn)完成P35討論題。第十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)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(wú)菌操作？

植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長(zhǎng)，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長(zhǎng)，所以植物組織培養(yǎng)過(guò)程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長(zhǎng)的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，而且這些雜菌生長(zhǎng)的過(guò)程中會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中用到的植物材料和各種器械都要進(jìn)行徹底地滅菌，實(shí)驗(yàn)人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。第十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時(shí)強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請(qǐng)思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。第十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？2.在植物組培過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無(wú)菌操作？3、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎？細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件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)物的生長(zhǎng)。想一想胡蘿卜根形成層容易誘導(dǎo)成愈傷組織，其他部分如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。第十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？5、請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)上述過(guò)程概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程圖，并與同學(xué)交流。在有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。第十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二(3)請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。第二十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二第二十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二試管苗大規(guī)模培養(yǎng)第二十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二外植體愈傷組織新植株第二十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二切取形成層無(wú)菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化第二十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，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)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)1、概念第二十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二植物組織培養(yǎng):植物組織培養(yǎng)就是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，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)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。第二十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

Schwann在1839年明確的指出：“如果具有與有機(jī)體內(nèi)一樣的條件時(shí)，每個(gè)細(xì)胞應(yīng)該可以獨(dú)立生活和發(fā)展”。背景資料

德國(guó)著名植物學(xué)家G.Haberlandt在細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上于1902年提出了細(xì)胞全能性學(xué)說(shuō)。他認(rèn)為，高等植物的組織、器官可以不斷分割，直到單個(gè)細(xì)胞。如果每個(gè)細(xì)胞都有植物個(gè)體一樣的性質(zhì)和能力，那么，可以通過(guò)植物細(xì)胞培養(yǎng)使單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成為一個(gè)新個(gè)體。第二十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史①探索階段（19世紀(jì)初－30年代中）德國(guó)植物生理學(xué)家HaHerlandt首次進(jìn)行了植物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)②奠基階段（30－50年代）

1934年，White培養(yǎng)番茄離體根尖成功

1939年，Gautheret連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層首次成功

White:煙草種間雜種的瘤組織進(jìn)行組培

Nobecourt：胡蘿卜進(jìn)行組培以上三人是植物組織培養(yǎng)的奠基人③迅速發(fā)展階段（60年代后）原生質(zhì)體，花藥，快繁技術(shù)迅速發(fā)展第二十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過(guò)程，就是植物組織培養(yǎng)。

1958年Steward和Reinert用胡蘿卜根的愈傷組織誘導(dǎo)成了體細(xì)胞胚，并進(jìn)而獲得了完整植株。

植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡(jiǎn)史第二十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

條件：無(wú)機(jī)成分：水，無(wú)機(jī)鹽有機(jī)成分：蔗糖，氨基酸，維生素等適宜的溫度、ＰＨ、無(wú)菌空氣、適時(shí)的光照離體、無(wú)菌、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素、其他外界條件營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外界條件：植物組織培養(yǎng)第三十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素再分化2、過(guò)程植物組織培養(yǎng)條件：

含有全部營(yíng)養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無(wú)菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)光照等。第三十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二離體的植物器官或組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織脫分化胚狀體或叢芽植物幼體繼續(xù)分裂和分化一棵完整的植株細(xì)胞分裂和再分化需要適宜的環(huán)境條件①適宜溫度、pH和無(wú)菌環(huán)境。②無(wú)機(jī)、有機(jī)成分和植物激素（生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素）分化程度低去分化較易第三十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二光照問(wèn)題:形成愈傷組織不需要光照而愈傷組織的再分化需要光照愈傷組織細(xì)胞中有葉綠體嗎？適當(dāng)調(diào)整植物激素的比例生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的濃度及其比例不同調(diào)控脫分化和根與芽的再分化離體的植物器官或組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織脫分化胚狀體或叢芽植物幼體繼續(xù)分裂和分化一棵完整的植株細(xì)胞分裂和再分化第三十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二強(qiáng)調(diào)幾個(gè)概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過(guò)細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化、無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無(wú)規(guī)則的組織。第三十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二植物細(xì)胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程，又稱(chēng)去分化。脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過(guò)程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。第三十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過(guò)程中應(yīng)避光培養(yǎng)？在有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高2、決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物激素第三十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二知識(shí)拓展

當(dāng)細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素共同使用時(shí)，能刺激愈傷組織的形成，而通過(guò)調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中芽和根的形成，稱(chēng)為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見(jiàn)P42拓展視野第三十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二反饋練習(xí)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：（）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成植株A第三十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C第三十九頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素C第四十頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、細(xì)胞全能性的概念、全能性大小的比較2、植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過(guò)程。3、植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)所需的條件：離體、無(wú)菌、

培養(yǎng)基、環(huán)境條件。本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)第四十一頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來(lái)實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？第四十二頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。第四十三頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)第四十四頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二1．你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？2．有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個(gè)來(lái)源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請(qǐng)思考：第四十五頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過(guò)程植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)第四十六頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合離心、振動(dòng)、電刺激、聚乙二醇再生細(xì)胞壁雜種細(xì)胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖第四十七頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、概念將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢(shì)和未解決的問(wèn)題

優(yōu)勢(shì)（與有性雜交方法比較）

：打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問(wèn)題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。第四十八頁(yè)，共五十三頁(yè)，編輯于2023年