第2章 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

培养学习志向·勇担社会责任 植物细胞工程的发展历程 1902年，哈伯兰特(G.Haberlandt, 1854—1945)提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。 1958年，植物学家斯图尔德(F.C.Steward,1904—1993)和植物学家赖纳特(J.Reinert, 1912—2002)用胡萝卜根的韧皮部单细胞进行培养，得到完整的小植株，第一次通过实验科学验证了哈伯兰特关于植物细胞全能性的设想，由器官到组织再到细胞，单细胞的成功培养成为植物组织培养研究历史上的一个里程碑。 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粒发育而来的胚。 1972年，卡尔森(P.S.Garlson,1944—2017)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。 1974年，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。 第一节　通过植物组织培养可获得完整植株 1.阐明植物细胞全能性的含义。 2．概述植物组织培养的过程。 3．举例说明离体培养实现细胞全能性的条件。 [主干知识梳理] 一、细胞工程的概念及分类 概念 按照一定的设计方案，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作，在细胞水平上改造生物遗传特性，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术 分类 按技术类型分 细胞和组织培养、细胞融合、核移植技术等 按生物类型分 植物细胞工程和动物细胞工程等 二、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．植物细胞全能性研究科学史 时间 科学家 事件 1902年 德国植物学家 哈伯兰特 提出细胞全能性设想，为植物组织培养的研究与发展奠定了基础 1958年 美国植物学家斯图尔德、德国植物学家赖纳特 用胡萝卜根的韧皮部单细胞进行培养，得到完整小植株，第一次通过实验科学验证了植物细胞全能性设想 20世纪 60年代后 —— 植物组织培养技术日趋完善和成熟，形成了以细胞全能性为基础、以细胞脱分化和再分化为调控中心的理论体系 2.植物细胞全能性与植物组织培养 (1)植物细胞全能性 ①概念：指植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的全部遗传信息，因而具有发育成完整植株的潜能。 ②植物细胞全能性的实现 植物细胞全能性的表达是通过细胞的脱分化和再分化实现的。 脱分化 再分化 对象 已分化的细胞 愈伤组织 结果 失去细胞的特有结构和功能，重新获得分裂能力，产生无组织结构、松散的薄壁细胞团 一定条件下，重新分化为各种类型的细胞，进而形成芽或根等，再生出新的植株 (2)植物组织培养 ①概念：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，也称为离体培养。 ②外植体：指用于培养的植物的离体器官、组织等。 ③植物组织培养的类型 根据外植体的不同，植物组织培养分为器官培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等。 ④植物组织培养流程模式图 途径1为器官发生途径：愈伤组织首先在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根。 途径2为体细胞胚发生途径：由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构，进而发育成完整植株。 三、植物组织培养的应用 1．组织培养技术可快速繁殖植物 (1)初代培养和继代培养 初代培养 指从植物体上分离下来的外植体的第一次培养 继代培养 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 (2)优点 ①可以很好地保持品种的优良性状。 ②可以微型化和精密化，人为控制培养基中的成分和各种环境条件，故可全年连续实验和生产，节约人力、物力。 2．组织培养技术可用于植物脱毒 原因 无性生殖的植物感染病毒后，可由无性繁殖器官不断传播蔓延 原理 植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒 3．组织培养技术可用于生产人工种子 人工种子 的概念 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 人工种子 的组成 包括体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三部分 4.组织培养技术可用于细胞代谢产物的工业化生产 通过植物细胞、组织的培养来提取有价值的天然产物，满足人类对植物产品的巨大需求。 5．组织培养技术可用于作物新品种的培育 植物组织培养广泛应用于植物育种的各个方面，例如，①细胞突变体的筛选；②单倍体育种；③转基因植物的克隆；④植物体细胞杂交。 四、菊花的组织培养及幼苗的移栽