2.1.1 植物细胞工程的基本技术-2023-2024学年高二生物同步优选备课一点通（人教版2019选择性必修3）

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 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。 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 细胞工程的概念 植物细胞工程发展历程 1902年，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 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 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 1964年，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 1971年，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 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1节 植物细胞工程 第2章 细胞工程 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？ 国画作品—兰 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%。 一、植物组织培养技术 1.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细胞不表现全能性的原因（不离体的细胞无法表现出全能性的原因）? 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。 一、植物组织培养技术 1.细胞的全能性 （4）细胞全能性的比较 ①受精卵＞生殖细胞（卵细胞＞精子）＞体细胞； ②植物细胞＞动物细胞； ③幼嫩的细胞＞衰老的细胞； ④分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞； ⑤分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。 一、植物组织培养技术 1.细胞的全能性 （5）实例—表现出全能性的例子 ①利用菊花茎段培养获得试管苗； ②利用胡萝卜的韧皮部细胞培养获得胡萝卜幼苗； ③受精卵发育成个体； ④蜜蜂的孤雌生殖中，卵细胞直接发育成雄蜂； ⑤通过花药离体培养，获得单倍体幼苗； ⑥胚胎干细胞可分化发育成为各种组织器官的细胞； ①芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶； ②神经干细胞分化形成各类神经细胞； ③造血干细胞可分化形成多种血细胞； （5）实例—未表现出全能性的例子 一、植物组织培养技术 1.细胞的全能性 （1）是不是所有的活细胞都具有全能性？ （2）种子发育成植株体现了全能性了吗？ （3）细胞具有的全能性一定能表现出来吗？ 不是，例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞。 没有，植物种子种的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。 不一定；例如动物的体细胞。 高度分化的植物组织细胞，如叶片和花瓣的细胞还能不能在适宜的条件下表现出全能性呢？ 2.植物组织培养 （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 幼苗 完整植株 移栽成活 一、植物组织培养技术 2.植物组织培养 （4）重要概念— ①概念： ②实质： ③结果： ④光照条件： ⑤涉及的生命活动： 一、植物组织培养技术 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 形成愈伤组织 不定形的薄壁组织团块 脱分化 一般不需要光照 只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化 思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？ 否，培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。 2.植物组织培养