植物細(xì)胞工程課件高二下學(xué)期選擇性必修3

第二章細(xì)胞工程第一節(jié)植物細(xì)胞工程（第1課時(shí)）

除了傳統(tǒng)的栽培方式，草莓和香蕉是否可以通過(guò)其他方式培養(yǎng)？

它們可以通過(guò)植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)。植物組織或細(xì)胞培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞全能性?？茖W(xué)家如何證實(shí)植物細(xì)胞具有全能性呢？一、細(xì)胞的全能性（一）全能性的發(fā)現(xiàn)過(guò)程1．1902年，哈伯蘭特的預(yù)言：離體的植物細(xì)胞具有全能性，在合適的條件下，能夠發(fā)育成為完整的植物體。2．1937年，用胡蘿卜根的小塊組織，在人工培養(yǎng)條件下成功地誘導(dǎo)出分化程度低、具有分裂能力的愈傷組織，但未誘導(dǎo)出芽和根。3．1958年，斯蒂瓦特等人用胡蘿卜韌皮部的組織塊培養(yǎng)出完整植株，該植株可以開(kāi)花結(jié)果。證實(shí)了哈伯蘭特的預(yù)言。（二）全能性的概念和原因1．概念

細(xì)胞分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。2．原因

生物體的細(xì)胞中都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體所必須的全部遺傳物質(zhì)。（二）全能性的概念和原因

生物體內(nèi)細(xì)胞為什么不能表現(xiàn)全能性呢？

在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性地表達(dá)，從而形成生物體的不同組織和器官。易錯(cuò)辨析（1）細(xì)胞具有全能性≠細(xì)胞體現(xiàn)全能性

細(xì)胞的全能性指的是細(xì)胞的一種潛在能力，理論上，幾乎所有的細(xì)胞都具有全能性，但是只有在某些條件下發(fā)育為完整個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞，才能體現(xiàn)其全能性。易錯(cuò)辨析（2）植物細(xì)胞的全能性較容易表現(xiàn)出來(lái)，高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核也具有全能性，但是動(dòng)物體細(xì)胞的全能性目前仍難以得到驗(yàn)證。

從遺傳物質(zhì)的角度思考植物的花粉具有全能性嗎？（3）因?yàn)橐粋€(gè)染色體組攜帶著控制一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全套遺傳信息，配子中至少含有一個(gè)染色體組，所以從理論上講配子也具有全能性。易錯(cuò)辨析

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？（4）種子的發(fā)育不能體現(xiàn)細(xì)胞全能性。因?yàn)榉N子中的胚已經(jīng)完成了早期發(fā)育，相當(dāng)于新植物體的幼體，沒(méi)有體現(xiàn)出細(xì)胞具有發(fā)育成完整植株的潛能。（果皮）種皮子葉胚芽胚軸胚根胚胚乳（貯存營(yíng)養(yǎng)）拓展細(xì)胞全能性大小（1）植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞（2）受精卵＞生殖細(xì)胞（精子、卵細(xì)胞）＞體細(xì)胞（3）體細(xì)胞分化程度低的＞體細(xì)胞分化程度高的（4）幼嫩的組織細(xì)胞＞衰老的組織細(xì)胞（5）細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的＞細(xì)胞分裂能力弱的二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（一）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的概念

植物組織培養(yǎng)技術(shù)是利用細(xì)胞全能性，在無(wú)菌條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體等，在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，使其發(fā)育成部分或完整植株（目的）的技術(shù)。原理保證外植體營(yíng)養(yǎng)目的（二）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程1．選材

植物體的所有部位都可以作為植物組織培養(yǎng)的材料嗎？

植物的莖尖、根尖、幼嫩的葉片、花藥是植物組織培養(yǎng)中常用的外植體，因?yàn)樗鼈兎至涯芰?qiáng)，分化程度低。因此，在利用不同的外植體進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，需要對(duì)材料進(jìn)行選擇。（二）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程1．選材

例如，在利用胡蘿卜的根進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，一般選取含有形成層的部分作為外植體。

形成層是位于木質(zhì)部和韌皮部之間的一種分生組織?？刹粩喈a(chǎn)生新的木質(zhì)部和韌皮部，使根莖不斷加粗。（二）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程

胡蘿卜根部不含葉綠體，植物組織培養(yǎng)長(zhǎng)出的植物葉片含有葉綠體嗎？

含有。因?yàn)楦康募?xì)胞含有全套遺傳物質(zhì)，可以指導(dǎo)葉綠體的形成。2．消毒

為了避免微生物的污染，經(jīng)常需要對(duì)外植體消毒，消毒時(shí)需要注意什么？

消毒過(guò)程中應(yīng)避免消毒劑對(duì)外植體的生長(zhǎng)、分化過(guò)程產(chǎn)生不良影響。因此消毒后要用無(wú)菌水充分沖洗。（二）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程2．消毒

消毒過(guò)程經(jīng)常使用哪些試劑？酒精、過(guò)氧化氫溶液、次氯酸鈉溶液。

消毒是除去外植體表面還是內(nèi)部的微生物？除去外植體表面的微生物。3．接種

將外植體置于適宜的培養(yǎng)基上的操作稱為接種。（二）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程3．接種

接種用的培養(yǎng)基需要含有哪些物質(zhì)來(lái)保證細(xì)胞生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)條件？含有適量的水分、無(wú)機(jī)鹽、碳源、氮源、維生素以及植物激素等。

培養(yǎng)基中一般提供的碳源是什么？蔗糖或葡萄糖。4．誘導(dǎo)脫分化和再分化

閱讀教材47~48頁(yè)中“誘導(dǎo)脫分化”和“誘導(dǎo)再分化”中的內(nèi)容，思考下列問(wèn)題：（1）什么是植物細(xì)胞脫分化？（2）脫分化后形成的愈傷組織具有什么特點(diǎn)？哪些細(xì)胞更易被誘導(dǎo)成愈傷組織？（3）什么是愈傷組織再分化？再分化的產(chǎn)物有哪些？學(xué)生活動(dòng)

將已有特定結(jié)構(gòu)和功能的植物組織，在一定的條件下，誘導(dǎo)其細(xì)胞改變發(fā)育途徑，逐步失去原有的分化狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蟹稚芰Φ募?xì)胞，這一過(guò)程稱為植物細(xì)胞脫分化。細(xì)胞脫分化

愈傷組織是一團(tuán)沒(méi)有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞，一般處于旺盛分裂狀態(tài)。具有分生能力的植物組織或細(xì)胞更容易被誘導(dǎo)形成愈傷組織。愈傷組織

愈傷組織生長(zhǎng)一段時(shí)間，將其移植到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成芽和根等器官，或進(jìn)一步發(fā)育成完整植株，這一過(guò)程稱為再分化。

再分化后可以發(fā)育成新植株，也可以形成胚狀體。細(xì)胞再分化生芽生根

根據(jù)來(lái)源不同，胚狀體分為體細(xì)胞胚和生殖細(xì)胞胚兩種。體細(xì)胞胚（假如基因型為AaBb）一般來(lái)源于植物二倍體的體細(xì)胞，如根、莖、葉的組織，這些可以發(fā)育為正常的二倍體植株。

推理一下，生殖細(xì)胞來(lái)源的胚狀體怎樣才能發(fā)育成正常可育的植株？基因型和原植株是否相同？

生殖細(xì)胞胚發(fā)育的幼苗為單倍體，可以在幼苗期用秋水仙素處理，恢復(fù)為二倍體植株?；蛐涂赡軙?huì)發(fā)生改變，用秋水仙素處理后的基因型可能為AABB、AAbb、aaBB或aabb。問(wèn)題與討論

外植體種類和培養(yǎng)目的的不同，對(duì)培養(yǎng)基的成分有不同的要求。培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的相對(duì)濃度會(huì)影響愈傷組織再分化為根和芽的過(guò)程。以煙草為例：生長(zhǎng)素濃度/細(xì)胞分裂素濃度結(jié)果比值高比值低比值適中有利于根的形成有利于芽的形成促進(jìn)愈傷組織的形成培養(yǎng)基的pH等對(duì)再分化過(guò)程也有影響。易錯(cuò)辨析

脫分化在黑暗中進(jìn)行，再分化需要光照條件。

愈傷組織形成過(guò)程中，為何需要避光培養(yǎng)？

因?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)中脫分化的目的是培養(yǎng)出愈傷組織，一旦被光照射后會(huì)促進(jìn)組織分化，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

再分化形成的植株幼苗可以直接移栽到大田里嗎？

對(duì)分化形成的幼小植株需要進(jìn)行煉苗，使之逐漸適應(yīng)自然環(huán)境，以保證幼苗移栽到大田能順利成活。煉苗成功后，才能將植株移栽到大田，用于生產(chǎn)。5．煉苗移植

結(jié)合植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程和圖2-1-3的示意圖，用箭頭和文字描述的形式自己繪制植物組織培養(yǎng)過(guò)程的流程圖。優(yōu)良母體分離莖尖消毒愈傷組織生芽轉(zhuǎn)入生芽培養(yǎng)基接種脫分化轉(zhuǎn)入生根培養(yǎng)基芽分化大田生根煉苗生根后移栽學(xué)生活動(dòng)課堂小結(jié)1．植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理植物細(xì)胞的全能性過(guò)程選材消毒接種誘導(dǎo)脫分化誘導(dǎo)再分化煉苗移植2．脫分化與再分化的比較內(nèi)容脫分化再分化過(guò)程形成物的特點(diǎn)需要條件外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗排列疏松、高度液泡化的薄壁組織有根、有芽離體、適宜的營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素比例適中、一般不需要光離體、適宜的營(yíng)養(yǎng)、生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例高或低分別誘導(dǎo)生根或生芽、光照1．下列關(guān)于植物細(xì)胞全能性的敘述，不正確的是（

）A．同一個(gè)體不同細(xì)胞的遺傳物質(zhì)相同，全能性高低也相同B．具有某種生物全部遺傳信息的細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)C．植物體內(nèi)的細(xì)胞因基因的選擇性表達(dá)不能表現(xiàn)出全能性D．植物組織培養(yǎng)的全過(guò)程可證明分化的植物細(xì)胞具有全能性A2．用高度分化的植物細(xì)胞、組織或器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化形成的B．該愈傷組織的細(xì)胞沒(méi)有全能性C．該愈傷組織是由一團(tuán)沒(méi)有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞組成的D．該愈傷組織可以再分化形成胚狀體或芽B第二章細(xì)胞工程第一節(jié)植物細(xì)胞工程（第2課時(shí)）

一株花卉用分株法繁殖后代，一般一年只能繁殖出幾株到幾十株新植株；采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，一年則可以繁殖出幾萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)株新植株。

以天竺葵為例，如何進(jìn)行植物組織培養(yǎng)呢？一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)配制植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基（如MS培養(yǎng)基），學(xué)會(huì)外植體的制備、接種、消毒、滅菌等多項(xiàng)技術(shù)。2．掌握植物激素在愈傷組織再分化等過(guò)程中的作用，學(xué)會(huì)合理使用植物激素。3．嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，關(guān)注植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)原理1．植物體的每個(gè)體細(xì)胞都攜帶了來(lái)自受精卵的完整的基因組。

當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來(lái)植物體的組織、器官而處于離體狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后，它們?cè)谶m宜的培養(yǎng)基上，經(jīng)過(guò)脫分化、再分化，可發(fā)育成完整的植株。2．組織培養(yǎng)得到的試管苗是非常幼嫩的植株。

它們生長(zhǎng)在試管或培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)，在恒溫、高濕、弱光、無(wú)菌和有完全營(yíng)養(yǎng)供給的條件下，植物表面蠟質(zhì)和角質(zhì)層等保護(hù)組織不發(fā)達(dá)，氣孔數(shù)目少，有葉綠體但光合作用能力差。這樣的試管苗一般要經(jīng)過(guò)煉苗，以逐漸適應(yīng)自然環(huán)境下的生長(zhǎng)條件。三、實(shí)驗(yàn)器材和試劑1．天竺葵幼嫩葉片。2．高壓蒸汽滅菌鍋、超凈工作臺(tái)、光照培養(yǎng)箱、冰箱、烘箱、搖床、顯微鏡、鑷子、剪刀、解剖刀、酒精燈、定時(shí)器、溫度控制器、培養(yǎng)架、錐形瓶、天平、酸度計(jì)、電爐等。高壓蒸汽滅菌鍋光照培養(yǎng)箱烘箱超凈工作臺(tái)搖床3．MS母液、酒精、氯化汞、氫氧化鈉、吲哚丁酸（簡(jiǎn)稱IBA，內(nèi)源生長(zhǎng)素）、萘乙酸（簡(jiǎn)稱NAA，生長(zhǎng)素類生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑）和6-芐氨基嘌呤（簡(jiǎn)稱6-BA，細(xì)胞分裂素類生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑）等。（一）培養(yǎng)基的配制與滅菌

植物組織培養(yǎng)中常用的培養(yǎng)基是MS培養(yǎng)基。MS培養(yǎng)基含有20多種營(yíng)養(yǎng)成分，包括大量元素如N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素如B、I、Cu、Mn、Zn、Mo、Co、Fe，還包括甘氨酸、維生素、肌醇、煙酸等有機(jī)物。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）培養(yǎng)基的配制與滅菌

實(shí)驗(yàn)室通常先配制MS培養(yǎng)基母液并置于4℃的環(huán)境下保存。實(shí)驗(yàn)時(shí)再根據(jù)需要，用MS培養(yǎng)基母液制備MS培養(yǎng)基。C、H、O、N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、Zn、Cu、Co、Mo（一）培養(yǎng)基的配制與滅菌配制各種母液（1）無(wú)機(jī)物中大量元素濃縮10倍，微量元素濃縮100倍，常溫保存。（2）激素類、維生素類以及用量較小的有機(jī)物一般可按1mg/mL的質(zhì)量濃度單獨(dú)配制成母液。（3）用母液配制培養(yǎng)基時(shí)，需要根據(jù)母液的濃縮倍數(shù)計(jì)算用量。拓展1．配制MS培養(yǎng)基母液Ⅰ50mL燒杯中混合均勻母液Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各5mL蔗糖30g瓊脂9g加蒸餾水800mL邊加熱邊攪拌使液體呈半透明狀加入適當(dāng)加入植物激素加蒸餾水定容至1L

培養(yǎng)基應(yīng)冷卻后再分裝還是趁熱分裝，為什么？

趁熱分裝，冷卻后瓊脂凝固，無(wú)法分裝。2．分裝與滅菌（1）分裝

趁熱將培養(yǎng)基進(jìn)行分裝，通常將培養(yǎng)基倒入500mL的燒杯中，再倒入50mL或100mL的錐形瓶中。倒入培養(yǎng)基的量一般為錐形瓶容量的1/5～1/4，倒入時(shí)不要讓培養(yǎng)基粘到瓶口或瓶壁上。

分裝完畢后，及時(shí)用牛皮紙封蓋瓶口，并用線繩捆扎好。（2）滅菌

將分裝好的培養(yǎng)基連同剪刀、鑷子等器具一起放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在121℃下滅菌20min。培養(yǎng)基通常在10℃的環(huán)境下儲(chǔ)藏備用。

（1）配置好MS培養(yǎng)基應(yīng)先調(diào)節(jié)pH值還是先滅菌？為什么？先調(diào)節(jié)pH值，如果滅菌后再調(diào)節(jié)pH容易污染培養(yǎng)基。

（2）為了徹底滅菌，滅菌時(shí)間越長(zhǎng)越好？若滅菌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使培養(yǎng)基中的某些成分變性失效。

（3）如何檢驗(yàn)是否滅菌徹底？等滅菌的培養(yǎng)基自然冷卻后，置于30℃的培養(yǎng)室中觀察3d，若無(wú)菌落產(chǎn)生，說(shuō)明滅菌徹底。易錯(cuò)辨析（二）外植體的選擇與制備

植物組織培養(yǎng)的各項(xiàng)操作均需要在無(wú)菌室中或超凈工作臺(tái)上進(jìn)行。工作臺(tái)消毒后擺放好解剖刀、鑷子、酒精燈等器具以及經(jīng)過(guò)消毒處理過(guò)的外植體、用于接種的無(wú)菌培養(yǎng)基等。

閱讀教材50頁(yè)“外植體的選擇與制備”中的內(nèi)容，思考：應(yīng)選用天竺葵的哪些部位作為外植體，原因是什么？如何給外植體消毒？流程是怎樣的？學(xué)生活動(dòng)（二）外植體的選擇與制備1．外植體的選擇

選用天竺葵的莖尖、芽、幼葉、根尖、幼嫩的種子作為外植體。

因?yàn)檫@些外植體分裂能力強(qiáng)容易形成愈傷組織。最好在植物生長(zhǎng)開(kāi)始的時(shí)期取材，若在植物生長(zhǎng)末期或已經(jīng)進(jìn)入休眠期取材，則外植體會(huì)對(duì)誘導(dǎo)反應(yīng)遲鈍或無(wú)反應(yīng)，愈傷組織不易形成。（二）外植體的選擇與制備2．外植體的消毒幼嫩葉片流水沖洗70%酒精浸泡30s無(wú)菌水沖洗2~3次無(wú)菌濾紙吸干水分0.1%氯化汞浸泡5min無(wú)菌水漂洗4~6次無(wú)菌濾紙吸干水分氯化汞有毒，消毒后及時(shí)回收氯化汞溶液以保護(hù)環(huán)境。（二）外植體的選擇與制備3．外植體的制備

在無(wú)菌條件下，切去天竺葵葉柄，將葉片從葉脈處剪開(kāi)，再切成1cm×1cm小片作為外植體，并放入無(wú)菌培養(yǎng)皿中備用。（三）接種

將外植體放入已經(jīng)制備好的誘導(dǎo)愈傷組織形成的無(wú)菌培養(yǎng)基上（一般將天竺葵葉背面接觸培養(yǎng)基），做好標(biāo)記放在適宜條件下培養(yǎng)。（三）接種

1．接種一塊外植體前，鑷子需放入體積分?jǐn)?shù)為70％的酒精溶液中消毒一次，然后在酒精燈火焰上灼燒（防止交叉污染），冷卻后再接種。2．外植體在培養(yǎng)基中要分布均勻，放置外植體的數(shù)量根據(jù)錐形瓶的大小確定，一般每瓶接種6～8塊，也不要太少，以充分利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分和光照條件。注意事項(xiàng)（三）接種

3．插入外植體時(shí)應(yīng)注意方向，不要倒插。莖段、莖尖基部插入培養(yǎng)基利于吸收水分和養(yǎng)分。4．接種時(shí)酒精燈的火焰不要調(diào)高，接種時(shí)應(yīng)靠近酒精燈火焰操作，接種速度要快。每次打開(kāi)錐形瓶時(shí)瓶口需旋轉(zhuǎn)通過(guò)火焰。5．接種后應(yīng)及時(shí)蓋好瓶蓋，做好標(biāo)記，寫明組織培養(yǎng)的材料名稱、接種日期和接種人姓名或小組序號(hào)。注意事項(xiàng)（四）誘導(dǎo)脫分化與再分化1．脫分化

將接種了天竺葵葉組織塊的錐形瓶置于培養(yǎng)箱或培養(yǎng)室中，在15～25℃等條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)2周左右，逐漸脫分化長(zhǎng)出瘤狀的愈傷組織。當(dāng)愈傷組織長(zhǎng)到1.0～1.5cm時(shí)，進(jìn)行試管苗的培養(yǎng)，轉(zhuǎn)入生芽培養(yǎng)基中。（四）誘導(dǎo)脫分化與再分化2．再分化

愈傷組織在分化芽的培養(yǎng)基上培養(yǎng)4-6周，長(zhǎng)出芽；轉(zhuǎn)接到生根的培養(yǎng)基上，在溫度約為25℃、光照強(qiáng)度為2000~3000lx的光照培養(yǎng)箱內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)，每天光照14~16h。大約培養(yǎng)1~2周可見(jiàn)幼根。生芽轉(zhuǎn)移到生根培養(yǎng)基（四）誘導(dǎo)脫分化與再分化3．激素比例

分化芽的培養(yǎng)基和分化根的培養(yǎng)基是分別在MS培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要添加生長(zhǎng)素類和細(xì)胞分裂素類生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑如NAA、6-BA配制而成的。

例如，馬蹄紋天竺葵分化芽的培養(yǎng)基主要成分為MS、質(zhì)量濃度為1.0mg/L的6-BA和質(zhì)量濃度為0.5mg/L的NAA。（五）煉苗與移植

分階段揭開(kāi)錐形瓶的瓶蓋，再培養(yǎng)幾天后，用流水清洗試管苗，除去根部的培養(yǎng)基，將幼苗移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中生活一段時(shí)間后，再移到大田土中。五、結(jié)果與分析1．外植體在培養(yǎng)過(guò)程中可能會(huì)被污染的原因？

外植體消毒不徹底；培養(yǎng)基滅菌不徹底；接種過(guò)程無(wú)菌操作不規(guī)范，被雜菌污染；錐形瓶密封性差等。拓展外植體被污染的類型（1）細(xì)菌污染：可能是由操作人員造成的，如未戴口罩、接種時(shí)說(shuō)話、手未消毒或器械滅菌不徹底等。（2）真菌污染：可能是植物材料消毒不當(dāng)引起的。

2．在植物組織培養(yǎng)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)菌燥作：

避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。

3．在組織培養(yǎng)過(guò)程中，誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基的成分有什么不同？

三種培養(yǎng)基成分的主要不同是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例。4．誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光，后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，為什么每日要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照？

后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照的目的是誘導(dǎo)葉綠素形成，進(jìn)一步形成葉綠體進(jìn)行光合作用。配制MS培養(yǎng)基分裝與滅菌選擇合適的外植體外植體的消毒和剪切接種外植體誘導(dǎo)脫分化誘導(dǎo)再分化煉苗與移植課堂小結(jié)天竺葵的組織培養(yǎng)：1．關(guān)于天竺葵組織培養(yǎng)的操作，下列說(shuō)法不正確的是（

）A．培養(yǎng)基連同其他器械一起進(jìn)行高壓蒸汽滅菌B．幼苗要先移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中生活一段時(shí)間，再移栽到大田土壤中C．嫩葉消毒后要用自來(lái)水多次沖洗D．用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的長(zhǎng)，一旦感染雜菌則前功盡棄C2．下列有關(guān)天竺葵組織培養(yǎng)的敘述，正確的是（

）A．整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程應(yīng)在密閉條件下進(jìn)行，以免造成雜菌的污染B．為了充分利用培養(yǎng)條件，每個(gè)錐形瓶可接種16~18塊外植體C．培養(yǎng)形成的愈傷組織可直接移栽到大田再分化形成植株D．外植體制備包括流水沖洗、酒精處理、消毒液處理等操作D3．某科研小組擬培育天竺葵，其技術(shù)路線為“選材→消毒→接種→誘導(dǎo)脫分化→誘導(dǎo)再分化→煉苗移植”相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．選材部位應(yīng)選擇植物頂端分生區(qū)附近，因其分裂旺盛且病毒少B．消毒后的外植體需要用無(wú)菌水充分沖洗C．外植體接種—培養(yǎng)—移栽的過(guò)程中不需要更換培養(yǎng)基D．與生芽相比，生根時(shí)應(yīng)調(diào)整培養(yǎng)基中植物激素的含量和比例C第二章細(xì)胞工程第一節(jié)植物細(xì)胞工程（第3課時(shí)）（1）20世紀(jì)60年代，大量制備原生質(zhì)體技術(shù)建立。（2）1972年，科學(xué)家研究出第一個(gè)體細(xì)胞雜種植物——煙草。（3）1978年，科學(xué)家首次將番茄和馬鈴薯體細(xì)胞雜交，獲得屬間雜種細(xì)胞。煙草一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．概念

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)主要是指將自發(fā)或人工融合的雜種細(xì)胞培育成新品種植物體的技術(shù)。

植物體細(xì)胞融合的障礙是什么？

植物細(xì)胞壁的成分是什么？

細(xì)胞壁。纖維素和果膠。中膠層主細(xì)胞壁質(zhì)膜果膠交聯(lián)多糖微纖維植物細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)2．原生質(zhì)體的制備

閱讀教材53頁(yè)前三段的內(nèi)容，思考：（1）酶具有專一性，如何根據(jù)細(xì)胞壁的成分，去除細(xì)胞壁呢？（2）什么是原生質(zhì)體？（3）原生質(zhì)體的來(lái)源有哪些？

用酶解法如纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，用低速離心等方法分離純化得到的就是原生質(zhì)體。

原生質(zhì)體的來(lái)源：葉肉細(xì)胞、根尖細(xì)胞或組織培養(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織。學(xué)生活動(dòng)2．原生質(zhì)體的制備

（1）得到的原生質(zhì)體都可以用于植物體細(xì)胞雜交嗎？

原生質(zhì)體經(jīng)過(guò)活性鑒定后，才能用于體細(xì)胞雜交。

（2）原生質(zhì)體具有全能性嗎？

獲得原生質(zhì)體過(guò)程沒(méi)有破壞遺傳物質(zhì)，因此具有全能性。

（3）原生質(zhì)體對(duì)于生物學(xué)研究有哪些好的用途？

能在促融劑的作用下融合，在一定條件下還能攝入DNA片段、質(zhì)粒、病毒、細(xì)菌、細(xì)胞器等外源物質(zhì)或結(jié)構(gòu)，是植物細(xì)胞工程進(jìn)行遺傳操作的良好材料。3．原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)

通過(guò)酶解法得到的原生質(zhì)體可以自發(fā)融合嗎？如果不能，如何誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合？

可以自發(fā)融合，但是效率比較低，一般采用外力誘導(dǎo)融合。

在誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法，需要滿足什么條件？

效率高，對(duì)原生質(zhì)體傷害小。

（1）化學(xué)融合法：聚乙二醇法（PEG）。

（2）物理融合法：電融合法。4．雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)

融合成功的標(biāo)志是什么？這個(gè)過(guò)程與哪些細(xì)胞器有關(guān)？

融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁。此過(guò)程與高爾基體有關(guān)，同時(shí)還需要線粒體供能。

融合的細(xì)胞都是需要的細(xì)胞嗎？是否需要篩選？

假設(shè)用于兩種植物細(xì)胞分別為A、B，則誘導(dǎo)融合后的培養(yǎng)液中有三類細(xì)胞：4．雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)

（1）未融合的細(xì)胞（A和B）；

（2）兩兩融合的細(xì)胞（AA、BB和AB）；

（3）多細(xì)胞融合體。

兩兩融合的細(xì)胞中，只有AB型細(xì)胞是需要的細(xì)胞，所以需要篩選。

雜種細(xì)胞的染色體數(shù)如何變化？

經(jīng)植物體細(xì)胞雜交形成的雜種細(xì)胞，染色體數(shù)、染色體組數(shù)都是兩個(gè)細(xì)胞之和。5．雜種細(xì)胞的植物組織培養(yǎng)雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株脫分化再分化學(xué)以致用

若一植物細(xì)胞含有2m條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb；另一植物細(xì)胞含有2n條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd。則新植株應(yīng)該為幾倍體？體細(xì)胞中的染色體為多少條？染色體組是多少？基因型是什么？

四倍體；體細(xì)胞中染色體數(shù)為2m+2n；染色體組數(shù)為4；基因型為AabbccDd。A細(xì)胞B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合的原生質(zhì)體AB雜種細(xì)胞AB愈傷組織雜種植株去除細(xì)胞壁人工誘導(dǎo)篩選再生出細(xì)胞壁脫分化再分化酶解法纖維素酶果膠酶人工誘導(dǎo)方法電融合法PEG融合法植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)構(gòu)建模型

根據(jù)植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程、原理、去壁、融合等知識(shí)，通過(guò)箭頭和文字的形式構(gòu)建植物體細(xì)胞雜交的流程圖。拓展1．植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中雜種細(xì)胞的檢測(cè)方法：對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)物中的細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，然后根據(jù)得到的植物的性狀進(jìn)行判斷。

（1）若只表現(xiàn)出一種植物的性狀，說(shuō)明是由未融合的細(xì)胞形成的。

（2）若得到的是具有兩種親本性狀的植物，說(shuō)明是雜種植株。

（3）若得到的是具有兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀表現(xiàn)得到加強(qiáng)，則可能是由多細(xì)胞融合的細(xì)胞形成的。拓展

（4）若得到的植株只表現(xiàn)出一種植物的性狀且效果得到加強(qiáng)，則是由同種細(xì)胞融合的細(xì)胞形成的。2．植物體細(xì)胞雜交后代的育性

植物體細(xì)胞雜交后，其染色體是兩個(gè)物種染色體的總和，形成的是異源多倍體，因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)每條染色體仍然有其同源染色體，因此從理論上講后代是可育的，但是育性會(huì)降低。小結(jié)1．植物體細(xì)胞雜交的原理：質(zhì)膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性。2．植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果：產(chǎn)生新的植株。3．植物體細(xì)胞雜交的生殖方式：無(wú)性繁殖。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在植物育種上的意義

不同植物的花粉落在同一植物的柱頭可以完成受精作用嗎？

不可以。存在生殖隔離。1．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用于植物育種，可以克服不同種植物之間雜交不親和的障礙，打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣物種之間的核質(zhì)融合，再通過(guò)植物組織培養(yǎng)便可獲得新品種植株。

實(shí)例，利用該技術(shù)已經(jīng)培育出多種具有優(yōu)良性狀的新品種，如“白菜—甘藍(lán)”。與普通白菜相比，“白菜—甘藍(lán)”具有生長(zhǎng)周期短、耐熱性強(qiáng)、易貯藏等優(yōu)點(diǎn)。2．通過(guò)植物體細(xì)胞雜交可以逾越種間、屬間的雜交屏障，這是培育新品種的一條有效途徑。

實(shí)例：已經(jīng)獲得的屬間體細(xì)胞雜交的組合還有蘿卜和甘藍(lán)、煙草和番茄、馬鈴薯和番茄、水稻和稻稗等。（1）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)是否存在一些問(wèn)題？

雜種后代遺傳性狀不夠穩(wěn)定、再生植株壽命較短等問(wèn)題還有待進(jìn)一步去研究與突破。

（2）“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯的原因可能是什么？

生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細(xì)胞雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，因此雜種植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯。三、月季花藥的組織培養(yǎng)

我國(guó)在利用花藥進(jìn)行組織培養(yǎng)方面的研究發(fā)展迅速，并被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)中。用花藥進(jìn)行組織培養(yǎng)，形成的幼苗中既有二倍體植株，又有單倍體植株，因此，需要對(duì)培養(yǎng)出的幼苗進(jìn)行選擇。1．提出問(wèn)題

如何采用某種月季的花藥來(lái)培育月季？2．實(shí)驗(yàn)器材和試劑

某種月季的花藥；剪刀，接種環(huán)，鑷子，蓋玻片，載玻片，無(wú)菌培養(yǎng)皿，無(wú)菌濾紙，光學(xué)顯微鏡，超凈工作臺(tái)；體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，用于消毒的酒精棉，無(wú)菌水，醋酸洋紅溶液，體積分?jǐn)?shù)為40%的醋酸溶液，MS培養(yǎng)基，IAA，2，4-D，KT（激動(dòng)素）等。3．作出假設(shè)

在月季的初花期（5月初），選擇適合的花藥，用MS培養(yǎng)基并添加適量的生長(zhǎng)素等激素來(lái)培育花藥。4．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)

以小組為單位，考慮選用哪些器材和采用何種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5．實(shí)驗(yàn)實(shí)施

（1）試劑配制

醋酸洋紅溶液的配制：將100mL體積分?jǐn)?shù)為45%的醋酸溶液放入燒瓶中，加熱至沸騰后，慢慢加入1g洋紅，繼續(xù)加熱，待洋紅溶解后冷卻過(guò)濾備用。5．實(shí)驗(yàn)實(shí)施

（1）試劑配制

培養(yǎng)基的配制：用MS培養(yǎng)基，并在100mL培養(yǎng)基中添加0.4mg2，4-D、0.2mgKT和4mgIAA，調(diào)節(jié)pH至5.8。