第2章 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程 ( 浙科版2019)

第一节　通过植物组织培养可获得完整植株 课程内容标准 核心素养对接 阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。 1．简述植物组织培养技术。(生命观念) 2．结合菊花的组织培养实验，与同学交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。(科学探究) [对应学生用书P30] 一、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能 1．细胞工程 (1)方法技术：工程学的方法或技术 (2)操作对象：生物组织、细胞和细胞器 (3)研究水平：细胞水平 (4)特定产物：细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体 2．“克隆”是指用幼苗或嫩枝以营养繁殖方式培育植物。 三层含义 ①分子水平基因的克隆：通常指通过重组DNA技术插入某载体的特定DNA片段，在宿主细胞中进行多次复制而形成的分子“群体”； ②细胞水平的克隆：指由一个细胞分裂形成的一个细胞群体； ③个体水平的克隆：是指通过无性繁殖而得到的基因型相同的个体组成的群体。 3．植物组织培养 (1)定义：是指在无菌和人工控制条件下，将离体的植物体器官、组织或细胞等培养在人工配制的培养基上，使其生成完整植株或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物的技术。 (2)理论基础：植物细胞的全能性 ①植物体的每个生活细胞都具有发育成完整植株的潜能； ②已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部的遗传信息。 4．组织培养的过程 二、离体植物器官、组织和细胞需在适宜条件下方可发育成完整的植株 1．植物细胞实现全能性的条件：①适宜的温度，②无菌条件，③培养基中适宜浓度和配比的植物激素，④充分而全面的营养物质。 2．植物组织培养是在严格的无菌条件下进行的 ①外植体消毒：一定浓度的次氯酸钠或次氯酸钠钙、氯化汞和酒精是较常用的消毒剂。外植体经消毒后，需要用无菌水多次冲洗。 ②接种器具和培养基一般用高压蒸汽灭菌。 ③接种室和操作台常利用紫外灯照射灭菌。 3．植物组织培养需要适宜的营养条件 ①培养基中通常含有水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等物质 ②有机营养成分又包括糖类、氨基酸、维生素等。 4．植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。植物生长调节物质包括天然植物激素和人工合成的激素类似物。 5．植物生长素类和细胞分裂素类物质是植物组织培养不可缺少的两类调节物质。生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于根的形成；比值小时，则促进芽的形成。 三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 1．快速繁殖植物 (1)初代培养是指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养。 (2)继代培养就是将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行扩大培养。 (3)快速繁殖的过程就是植物克隆的过程。 ④组织培养优点：可以很好地保持品种的优良性状。 2．植物脱毒 取材部位：取一定大小的茎尖进行培养 脱毒的原因：生长点附近病毒浓度很低，甚至无病毒 3．生产人工种子 (1)定义：人工种子是将植物离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中而制成的。 (2)组成：通常人工种子包括体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三部分。 (3)意义：人工种子生产过程不受季节限制，可以大量、快速繁殖优良品种。 4．细胞代谢产物的工厂化生产 5．作物新品种的培育 (1)在细胞和原生质体培养时进行人工诱变，诱变频率大于个体或器官水平，而且在较小的空间内一次可处理大量材料。 (2)离体培养花药或花粉可获得单倍体，继续用秋水仙素处理单倍体植株，使染色体加倍，可获得纯合可育植株，从而大大缩短育种周期。 (3)离体的器官、组织、细胞、原生质体常作为外源基因的受体。 方法步骤 1．菊花外植体的接种与培养 (1)实验前提前打开接种室和超净工作台的紫外灯，照射20～30 min后关紫外灯。打开超净工作台的风机，5～10 min后进入接种室操作。 (2)用温水和肥皂洗手更换衣服，戴口罩，准备进行接种操作。 (3)开启超净工作台玻璃隔板，幅度为双手能伸进工作台操作方便即可。用75%酒精擦拭双手、台面及实验用具。 (4)准备无菌纸。 (5)外植体消毒：将带芽的菊花枝条剪成一定大小，在洗涤灵稀释液中浸泡2 min用流水冲洗干净后，在75%酒精中消毒30 s，再用流水冲洗后置于10%次氯酸钠溶液中消毒10 min，或者在0.1%氯化汞溶液中消毒5～7 min，然后用无菌水多次冲洗。消毒后的材料应放在无菌纸或灭菌培养皿中待接种内容互换。 (6)分割外植体。 (7)接种。 (8)培养：将接种后的材料在18～25_℃的条件下培养，每天光照10～12 h，观察记录外植体的生长状况，直至得到菊花小植物。 2．试管苗的生根培养 (1)将装有试管苗培养瓶的