2.1.1 植物细胞工程 第1课时 课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

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.概念： 3.研究水平： （细胞、染色体、细胞核、原生质体、受精卵、胚胎、组织、器官等。） 细胞工程 概述 4.分类： 植物细胞工程 动物细胞工程 2.原理： 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 等多学科 5.目的：有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。 1 能够缩短培养周期，提高繁殖系数，不受季节影响，同时降低了生产成本，可以在短时间内通过无性繁殖大量生产兰花。 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。 从社会中来 要解决的问题： 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？ 种子繁殖（有性繁殖） 分株繁殖（无性繁殖） 兰花组织培养技术！ 兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低 繁殖周期长、繁殖率低等 2 2 第2章 第1节 植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术 (第一课时) 一、植物组织培养技术 3 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，即细胞的全能性。 ——植物组织培养的基本原理 为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？ 一、植物组织培养技术 【资料1】一般而言，凡是生长健壮、具有活性的细胞组织都可以作为外植体。兰花的茎尖、根尖、侧芽、花器官、种子等均可作为组织培养的外植体，其中新芽的茎尖是细胞分裂最旺盛、活性最强的部位，新芽和种子是利用最多的器官。 在兰花的生长发育过程中，是不是所有的细胞都表现出全能性？（即：都能分化成其他各种细胞）？ 不是。生物体内的细胞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，即发生细胞分化。 如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 4 体细胞具有全能性的根本原因是什么？ 每个体细胞都含有该物种全部的遗传信息。 受精卵 体细胞 部分生殖细胞 体细胞 植物细胞 动物细胞 生物体所有细胞全能性大小都一致吗？ 一、植物组织培养技术 【资料1】一般而言，凡是生长健壮、具有活性的细胞组织都可以作为外植体。兰花的茎尖、根尖、侧芽、花器官、种子等均可作为组织培养的外植体，其中新芽的茎尖是细胞分裂最旺盛、活性最强的部位，新芽和种子是利用最多的器官。 全能性与细胞分化的关系？ 一般情况下， 随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。 > > > 5 细胞表现全能性的条件有哪些？ （无菌、温度，湿度，光照等） ②适宜的外界环境条件 ③培养基 （一定的营养物质、激素） ①离体细胞、组织或器官 一、植物组织培养技术 【资料2】兰花的组织培养始于 20 世纪 60 年代。1960 年 , 法国人莫雷尔就利用大花蕙兰的茎尖，将其分生组织诱导形成原球茎并分化成植株，为实现兰花生产的工厂化奠定了基础。 6 【资料3】 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。 (1)植物组织培养的概念 统称外植体 一、植物组织培养技术 7 兰花组织培养过程照片 (2)植物组织培养的流程图 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 一、植物组织培养技术 脱分化 高度分化的细胞 再分化 条件：①创伤②外源激素 植物激素 植物激素 8 （胚状体） 9 10 (3)菊花的组织培养 探究∙实践 ①实验原理 外植体 愈伤组织 芽、根 完整植株 脱分化 再分化 生长发育 植物细胞一般具有全能性。 植物组织培养的过程 脱分化 再分化 让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。 由未分化的细胞构成的 不定形的薄壁组织团块。 愈伤组织 愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。 一、植物组织培养技术 11 ②材料用具： 材料：幼嫩的菊花茎段、MS培养基、体积分数为70%的酒精，质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水等。 用具：50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）、烧杯、酒精灯、超净工作台（或接种箱）、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。 一、植物组织培养技术 12 13 MS培养基是Murashige和Skoog于1962年为烟草细胞培养设计的，其特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高，其养分的数量和比例合适，能满足植物细胞的营养和生理需要，因而适用范围比较广，多数植物组织培养快速繁殖用它作为培养基的基本培养基。 基于此，这种培养基就用他们的名字来命名了。(p116) 碳源 氮源 无机盐 水 特殊营养物质 ①作为碳源 ②维持渗透压 ③减少微生物污染④诱导细胞分化 ①蔗糖经高压灭菌后，大部分可分解为葡萄糖和果糖，有利于植物的吸收和利用，剩余的蔗糖经蔗糖酶水解成葡萄糖和果糖，为培养物的生长发育和代谢提供能量 ②糖对培养基的渗透压起决定性作用，而渗透压又影响植物细胞脱分化、再分化及器官的形成。相同质量的葡萄糖和蔗糖相比，蔗糖的渗透压低一些。因此，离体培养中使用蔗糖能更好地调节渗透压。 ③蔗糖不是微生物利用的直接能源，可以有效减少培养基的污染; ④蔗糖具有一定的诱导作用，一定浓度的蔗糖具有诱导植物韧皮部形成的能力。 13 14 MS培养基是Murashige和Skoog于1962年为烟草细胞培养设计的，其特点是无机盐和离子浓度较高，是较稳定的离子平衡溶液，它的硝酸盐含量高，其养分的数量和比例合适，能满足植物细胞的营养和生理需要，因而适用范围比较广，多数植物组织培养快速繁殖用它作为培养基的基本培养基。 基于此，这种培养基就用他们的名字来命名了。 (p116) 碳源 氮源 无机盐 水 特殊营养物质 14 ③方法步骤： 1.消毒 双手和超净工作台 酒精擦拭 外植体（幼嫩的茎段）： 酒精消毒 30s 无菌水 2~3次 次氯酸钠 30min 无菌水 2~3次 注意：实验使用的培养基和所有机械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的机械都要灭菌。 一、植物组织培养技术 15 ③方法步骤： 2.取材 将消毒过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。 一、植物组织培养技术 16 3.接种 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。 注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插。 ③方法步骤： 4.脱分化 将接种了外植体的锥形瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 外植体 愈伤组织 脱分化 （一般不需要光照） 愈伤组织 一、植物组织培养技术 17 ③方法步骤： 5.再分化 培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 外植体 愈伤组织 脱分化 芽 再分化 生长素/细胞分裂素 比值适中 =1 0.5 mg/L BA 0.5 mg/L NAA 根 比值高 >1 0 mg/L BA 0.1 mg/L NAA 比值低 <1 2~3 mg/L BA 0.2~0.3 mg/L NAA 诱导出芽 诱导生根 一、植物组织培养技术 18 （每天需要给与适当时间和强度的光照） 质量浓度 比值 ③方法步骤： 6.炼苗、移植和移栽 ①移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。 ②用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中， ③待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水，施肥，直至开花。 一、植物组织培养技术 19 一、植物组织培养技术 20 ④实验结果与评价： 1. 接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。 用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此，要进行严格的无菌操作。 导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。 一、植物组织培养技术 21 ④实验结果与评价： 2. 你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？ 观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。 从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。 统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。 一、植物组织培养技术 22 ④实验结果与评价： 3. 观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。 做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。 一、植物组织培养技术 23 ④实验结果与评价： 4. 你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？ 生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。 培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。 新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。 可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。 一、植物组织培养技术 24 $$