2.1.1 植物细胞工程的基本技术-【生物好课】2023-2024学年高二生物下学期同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

第1节 植物细胞工程 第2章 细胞工程 科技探索之路 | 细胞工程的发展历程 科技探索之路 | 细胞工程的发展历程 细胞工程的概念： 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、细胞或组织水平 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 植物细胞工程和动物细胞工程 科技探索之路 | 细胞工程的发展历程 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。 1902年 1958年 1960年 1964年 1971年 1974年 一 植物细胞工程的基本技术 从社会中来 “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？ 植物组织培养技术 一、植物组织培养技术 （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。 （3）体现细胞全能性的标志： 细胞 → 完整个体或其他各种细胞 在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性的原因？ 在特定时间、空间条件下，基因的选择性表达。 （4）全能性大小比较： 分化程度越高，全能性越低 1.植物细胞工程的理论基础 ——植物细胞的全能性 植物细胞的全能性>动物细胞全能性 受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞(精细胞、卵细胞)>体细胞 （2）细胞具有全能性的根本原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全部遗传物质。 一、植物组织培养技术 （1）概念： （3）一般过程： 指将离体的植物器官、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。 （2）理论基础： 植物细胞的全能性 2.植物组织培养技术 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 生殖方式：无性生殖分裂方式：有丝分裂 离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体 探究∙实践 - 菊花的组织培养 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽等 试管苗 驯化移栽 完整植株 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脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织接种到含特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 相关概念 ①脱分化： 在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 ②愈伤组织： 脱分化形成的不定形的薄壁组织团块。 ③再分化： 愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 特点：细胞排列疏松无规则、高度液泡化、色浅，具有较强的分裂能力 （3）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，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 1.实验原理： 探究∙实践 - 菊花的组织培养 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 生长素类作用：用于诱导细胞的伸长生长和根的分化； 细胞分裂素类作用：促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。 探究∙实践 - 菊花的组织培养 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（P116--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