2.1.1 植物细胞工程的基本技术-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

植物细胞工程的基本技术 问题探讨 近日，在浙江省宁波市海曙区龙观乡发现了我国特有的珍稀植物---独花兰，该物种是最早被列入国家二级重点保护的野生植物种类，被誉为“植物熊猫”。独花兰除了观赏价值外，还具有清热、凉血、解毒的医用价值。但是独花兰繁殖困难、生长周期长，面临濒危的困境。如何让独花兰快速地繁殖，提高它的数量呢？ 图片来自林海伦自然观察 同学们想到了必修一教材中学习过的植物组织培养。 1838 1902 1939 1958 1960 1971 施莱登和施旺创立细胞学说 哈布兰特提出植物细胞全能性理论 诺贝库特连续培养胡萝卜形成层，并继代培养几十年 斯图尔德将胡萝卜韧皮部的细胞通过植物组织培养技术成功培养出植株 科金（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。 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。 一、植物组织培养技术 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，即细胞具有全能性。 1. 原因？ 细胞含有该物种所特有的全套遗传物质。 2. 全能性比较 分化程度越低，全能性越高。 胡萝卜组织经培养产生完整植株示意图 （图片来自教材） ①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞； ②植物细胞>动物细胞。 1958年，美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎、叶，最后长出新植株。实验表明，高度分化的植物细胞具有全能性。什么是细胞全能性呢？现在我们可以利用植物细胞的全能性，通过植物组织培养的方法，快速繁殖独花兰，什么是植物组织培养技术呢？ 一、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。 接种外植体 （根、茎、叶等） 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 脱分化： （去分化） 再分化： 愈伤组织： 将高度分化的细胞经诱导后，失去其特有的结构和功能 而转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 愈伤组织在一定的培养条件下，重新分化成芽、根等器官，进而形成完整小植株的过程。 是一些排列疏松 、无规则 ，高度液泡化的 不定形的薄壁组织团块。具较强的分生能力。 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 生芽、生根 生长发育 试管苗 （移栽到大田） 请同学们阅读书本内容，完成以上名词解释，并总结植物组织培养过程。 1. 外植体的选取： 2. 脱分化、再分化的培养基 1）脱分化 2）再分化 激素比例、是否光照？ —— 激素比例适中、 生芽过程： 一般选取幼嫩部分、形成层部位 生根过程： 不需光照、 生长素比例少、需光照； 生长素比例多。 生长素/细胞分裂素的比值 适中 >1 <1 诱导方向 促愈伤组织形成 促生根 促发芽 植物组织培养过程 独花兰的组织培养过程 根、芽 植物体 脱分化 再分化 培养条件： ①无菌 ②营养物质 ③适宜环境条件（温度、PH、光等） ④植物激素： 细胞分裂素 生长素 遮光 一定的光照 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 愈伤组织 离体的独兰花器官、组织或细胞（外植体） 愈伤组织重新分化为芽、根等器官 除此之外，我们还要给予一定的培养条件，现在我们来总结独花兰的组织培养过程。 问题探讨 方案１：嫁接 方案２：杂交 方案３：体细胞杂交 成功 失败 （不可遗传） 成功 培育出来的植株，地下能长马铃薯，地上能长番茄！你可想到哪些方法？ （远缘杂交不亲和） 图片来自英国《每日邮报》 拥有全套遗传信息的植物细胞经过组织培养后就一定能表达出相应的性状吗？我们来进行下一个问题探讨，能不能培育出植株，在2013年英国的每日邮报就报导了英国一家公司培育出将番茄和土豆嫁接在一起的新型作物。 二、植物体细胞杂交技术 将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 1、概念 2、原理 细胞膜一定的流动性 植物细胞的全能性 （图片来自教材） 什么是植物体细胞杂交技术？在1970年，科学家就成功进行了将不同荧光染料标记的小鼠细胞和人细胞进行融合的实验。 植物体细胞杂交过程 阅读教材36—38页，思考下列问题： ①阻碍植物细胞融合的屏障是什么？如何解决？ ②诱导原生质体融合的方法有哪些？ ③植物细胞融合完成标志是什么？ ④如何将融合后的杂种细胞培育成完整植株？ ⑤基于上述问题，尝试构建植物体细胞杂交流程图。 【模型建构，模拟细胞】 分别用红色果冻泥和绿色果冻泥制作两种植物细胞的原生质体，外面用泡沫塑料制作细胞壁。 【思考】 科学家们进行植物细胞融合遇到的第