2.1.1植物细胞工程的基本技术课件2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

植物细胞工程 一 植物细胞工程的基本技术 单击此添加副标题 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生物工程。 1.原理方法: 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 2.操作水平: 细胞器、细胞或组织水平 3.目的: 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 4.分类: 植物细胞工程、动物细胞工程 细胞工程发展历程 1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元,首创了动物组织体外培养法 1958年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。 1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞 2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞 1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。 1971年卡森诱导烟草原生质体融合,培育出第一株体细胞杂交植物 1960年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。 1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生,随后多种克隆动物相继问世。 2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 从社会中来 “其芽葺葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,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? 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% 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。 一、细胞的全能性 1.概念: 细胞经分裂和分化后,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: 一般来说,生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。 3.生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性 (1)不体现全能性的实例: 芽原基只能发育为芽,叶原基只能发育为叶 (2)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 二、植物组织培养技术 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 根、芽 幼苗 完整植株 移栽成活 离体、无菌条件、种类和比例适宜的营养物质、植物激素(主要是生长素和细胞分裂素)的诱导和调节、适宜的外界条件(温度、pH、光照等)。 脱分化: 在_条件的诱导下,已经分化的细胞_,转变为_,进而形成_的过程。 一定的激素和营养等 失去其特有的结构和功能 未分化的细胞 愈伤组织 愈伤组织: 不定形的薄壁组织团块。 再分化: 愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 适宜的培养条件: 脱分化过程一般不需要光照、再分化过程需要光照。 菊花的组织培养 1.实验原理: ①植物细胞一般具有_; 全能性 ②在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过_和_,形成_,长出_,进而发育成_; 脱分化 再分化 胚状体 芽和根 完整的植株 ③植物激素中_和_是启动_、_和_的关键激素,它们的_、_等都会影响植物细胞的发育方向; 生长素 细胞分裂素 细胞分裂 脱分化 再分化 浓度 比例 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 2.材料用具 ①外植体: 幼嫩的菊花茎段 (容易诱导形成愈伤组织) ②体积分数为70%的酒精: 对手、超净工作台、外植体进行消毒 ③质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液: 对外植体进行消毒 ④无菌水: 清洗外植体 ⑤培养基(参见本书附录1) 包括无机营养成分(水和无机盐)、有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素等)、特定浓度和比例的激素(主要是生长素和细胞分裂素); 蔗糖的作用: 提供能量,调节渗透压 灭菌方法为: 湿热灭菌法 3.方法步骤 (1)消毒 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。 (2)外植体切段 将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中 用无菌滤纸吸去表面的水分 用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段。 (3)接种