2.1.1 植物细胞工程的基本技术-【精讲课堂】2022-2023学年高二生物同步备课精制课件(人教版2019选择性必修3）

Chapter2 cell engineering 细胞工程 什么是细胞工程 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。 植物细胞工程 动物细胞工程 1902年，哈伯兰特（G. Haberlandt，1854-1945）提出了细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 1958年，斯图尔特（F. G. Steward，1904-1993）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。 1960年，科金（E. C. Cocking，1931-）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。 1964年，古哈（S. Guha，1938-2007）等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉发育而成的胚。 植物细胞工程 1971年，卡尔森（P. S. Carlson，1944-2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得种间杂种。 1974年，土壤农杆菌Ti质粒被发现。 1 植物细胞工程的基本技术 2 植物细胞工程的应用 目 录 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 植物繁殖的新途径 作物新品种的培育 细胞产物的工厂化生产 “其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！” ——《金漳兰谱》 其种子发育不全，自然条件下萌发率极低，传统分株繁殖的方法繁殖周期长，繁殖率低 育苗困难！！！ 植物组织培养技术 将离体的植物器官、组织或细胞等，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。 原理： 植物细胞的全能性 植物细胞具有全能性 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，即细胞具有全能性。 ①定义 ②原因 高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。 叶子 花瓣 花粉 细胞 植物体 ③细胞全能性大小的分析 体细胞全能性与细胞分化程度 体细胞全能性与细胞分裂能力 不同类型细胞的全能性 不同生物细胞的全能性 分化程度低的＞分化程度高的 分裂能力强的＞分裂能力弱的 受精卵＞生殖细胞＞体细胞 受精卵＞干细胞＞体细胞 植物细胞＞动物细胞 ④植物体上的细胞不表现全能性的原因： 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达 ——如何才能让细胞表现出全能性？ 植物细胞具有全能性 1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。 植物细胞表现出全能性的条件： 离体 一定的营养物质、植物激素 适宜的温度、pH、控制光照等外界条件 （必修一 P118-121） 无菌环境 植物组织培养技术 03 01 04 02 脱分化 再分化 脱分化： 已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。 愈伤组织： 不定形的薄壁组织团块 再分化： 愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 过程： 外植体： 离体培养的植物器官、组织或细胞 植物组织培养技术 外植体 愈伤组织 胚状体或从芽 完整植株 优良品种的体细胞 分生区附近 花药 杂种细胞 转基因细胞 具分裂分化能力（全能性） 无定形状态 高度液泡化, 排列疏松、无规则 无叶绿体,不进行光合作用 脱分化 再分化 条件： ①适宜温度、避光、 pH ②无机物、有机物 ③植物激素 条件： ①适宜温度、需光、 pH ②无机物、有机物 ③植物激素 无性繁殖 取材少，材料经济 不受自然条件影响 生长周期短 繁殖率高 自动化，管理方便 无菌条件 植 物 激 素 调 控 过程： 植物组织培养技术 植物组织培养常用的培养基配方 P116 名称？物理性质？碳源？ 蔗糖的作用： 作为碳源，提供能量， 调节渗透压 植物组织培养技术 生长素/ 细胞分裂素 结果 比值≈1 比值＞1 比值＜1 促进愈伤组织形成 促进根的分化 促进芽的分化 巧记：高根低芽中愈伤 （维持较低的渗透压） 减少微生物的污染 菊花的组织培养 探究·实践 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 菊花的组织培养 探究·实践 方法步骤： 探究·实践 方法步骤： ①外植体消毒 用酒精擦拭双手和超净工作台面 流水冲洗外植体 (幼嫩的茎段) 酒精消毒 30s 无菌水清洗2~3次