2.1植物细胞工程课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 原理和方法 操作水平 目的 分类 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 动物细胞工程和植物细胞工程 什么是细胞工程? 第2章 细胞工程 2.1 植物细胞工程 2.2 动物细胞工程 2.3 胚胎工程 科技探索之路 哈伯兰特提出了细胞全能性的理论,但相关的实验尝试没有成功。 斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚,为细胞全能性理论提供了强有力的支持。 科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁,成功获得了原生质体 古哈等在培养毛曼陀罗的花药时,首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。 卡尔森诱导烟草种间原生质体融合,获得了第一株体细胞种间杂种植株。 土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后,该质粒应用于植物分子生物学领域,促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。 植物细胞工程的发展历程 1902年 1958年 1960年 1964年 1971年 1974年 2.1 植物细胞工程 本节聚焦 植物细胞工程的理论基础是什么? 什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术? 怎样进行菊花的组织培养? 5 “其茅葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可慕。迨(dài)夫花开,凝晴滚露,万态千妍,薰(xūn)风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳(zhānɡ)兰谱》(宋·赵时庚)中对兰花的一段描述。从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征,很多人喜欢养兰花。但是,兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖,从而走入寻常百姓家呢? 从社会中来 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。 兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物,其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。 植物细胞工程的基本技术 1.定义: 细胞经过分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.原因: 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 3.体现全能性的标志: 细胞→ 完整个体或其他各种细胞 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株, 卵细胞发育成雄峰 不体现全能性的实例: 受精卵发育成个体,芽原基只能发育为芽 不体现全能性的原因: 基因在特定时间、空间条件下选择性表达 1.细胞的全能性:P34 一 实例: 植物的种子发育成完整植株,不能体现细胞的全能性。 4.全能性大小的比较: ①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞; ②植物细胞>动物细胞。 细胞分化程度越高,细胞分裂能力越弱;细胞全能性越低。 1.概念: 指将离体的植物器官、组织或细胞(称为外植体)等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。 2.原理: 植物细胞的全能性。 3.过程: 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根等 试管苗 驯化移栽 完整植株 植物组织培养 二 生殖方式:无性生殖 培养条件: ①离体、无菌 ②一定的营养、植物激素 ③适宜环境条件(温度、PH、光照等) 根、芽 植物体 脱分化 再分化 如:菊花幼嫩的茎段、胡萝卜的形成层、月季的花药… 遮光 一定的光照 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 排列不规则,高度液泡化, 无叶绿体,不定形的薄壁细胞 愈伤组织 离体的植物器官、组织或细胞(外植体) 已分化的细胞失去特有结构和功能,转变成未分化的细胞 植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。生长素和细胞分裂素的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向。 愈伤组织 愈伤组织重新分化为芽、根等器官 探究·实践 菊花的组织培养 原理 生长素/细胞分裂素 结果 比值高(>1) 比值低(<1) 比值适中(=1) 有利于根的分化,抑制芽的形成 有利于芽的分化,抑制根的形成 促进愈伤组织的形成 拓展:植物组织培养的两种途径 胚状体:离体培养条件下,没有经过受精过程,但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物,因而统称为体细胞胚或胚状体。 愈伤组织 胚状体 根、芽同时发生 先长根,后长芽 先长芽,后长根 完整植株 再分化 胚状体 途径 器官发生途径 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 生芽生根 或胚状体 生长发育 试管苗 (移栽到大田) ①双手和超净工作台台面: 用酒精擦拭 ②外植体: 流水冲洗→酒精消毒30s→立即用无菌水清洗2~3次→次氯酸钠溶液处理30min→立即用无菌水清洗2~3次。 将消过毒的外