2.1利用植物细胞工程培育新植株课件-2024-2025学年高二下学期生物沪科版选择性必修3

利用植物细胞工程培育新植株 第1节 第二章 细胞工程 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，如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖，走入寻常百姓家呢？ 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%。 兰花的快速繁殖 “其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴滾露，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， 兰花的快速繁殖 科学家通过茎尖培养的方法成功实现了兰花的快速繁殖。右图兰花快速繁殖的过程。 思考与讨论： 1. 从兰花植株中获取的体细胞，其遗传物质的含量、表达与受精卵相比，有何异同？ 2. 为什么部分细胞经过特定的体外操作可以发育成为一个完整的生物体？ 细胞中含有发育成完整生物的提的全套遗传物质 “其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴滾露，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， 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 Steward利用胡萝卜诱导分化获得个体植株 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 植物组织培养过程 外植体 愈伤组织 完整植株 脱分化 再分化 芽、根 植物的根、茎、叶或花的一部分组织 一团没有特定结构和功能的分生状态的细胞。 （有丝分裂，无减数分裂） （高度分化） 思考：为什么植物体细胞可以发育成完整个体？ 植物细胞具有全能性 定义：离体的植物细胞在合适的条件下能够发育成为完整的植株。 物质基础：细胞中具有本生物的全套遗传信息 表达条件：含有全套遗传信息的活细胞，处以离体状态，提供适宜的营养和环境条件。 全能性大小： 植物细胞的全能性 影响脱分化和再分化的因素 1.多种内部因素（如植物遗传性状和生理状况等） 2.外部因素（如营养和环境条件等）会影响这两个步骤。 植物激素的浓度控制： ①生长素的浓度＞细胞分裂素，有利于诱导植物根的生成； ②生长素的浓度＜细胞分裂素，有利于诱导植物芽的生成； ③生长素的浓度=细胞分裂素且都较高时，有利于愈伤组织的形成。 植物组织培养技术的应用： ① 植物快速繁殖　 将优良植株的茎尖或叶片等器官进行离体培养，在短时间内可以获得大量遗传性状一致的植株，这种技术称为植物快速繁殖技术。 原理：植物细胞的全能性 实质：植物组织培养 特点：无性繁殖，保持优良品质的优良性状；高效、快速地实现种苗的大量繁殖；可实现工厂化生产。 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 植物脱毒：降低或去除病毒对植株的感染。 目前已知有数百种植物病毒可以感染植物，受到感染的植株通常会出现病斑，其正常生长受到严重影响。 选材部位：珠心组织培养、茎尖 选材原因：绝大多数的病毒是通过植物体内的维管组织传播的，而位于种子植物胚珠中央的珠心组织与周围其他组织没有维管联系。 植物组织培养技术的应用： ② 植物脱毒　 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 离体培养 人工诱导染色体加倍 选择优良品种 将植物组织培养技术用于花药或花粉的离体培养，可以实现单倍体育种。 原理：染色体变异、植物细胞的全能性 优点：稳定遗传、明显缩短育种年限 植物组织培养技术的应用： ③ 单倍体育种　 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 植物细胞在生物反应器里进行大规模的悬浮培养，用于生产重要的植物次生代谢产物。次生代谢产物是一类细胞生命活动非必需的小分子有机化合物。 植物组织培养技术的应用： ④ 生产次生代谢产物　 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 通过剥树皮来提取紫杉醇 植物组织培养技术的应用： ④ 生产次生代谢产物　 1．植物组织培养技术可将离体器官、组织或细胞再生为完整植株 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 ①制备外植体 消毒： 切割：（无菌操作） 酒精 30s 次氯酸钙溶液 10min 材料： 幼嫩的月季枝条 4-5次 无菌水洗 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 ②接种到MS培养基 （诱导愈伤组织培养基） 脱分化（避光） (有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。) 产生愈伤组织 为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 超级工作台无菌操作 诱导生根 诱导生芽 ④接种到诱导生根培养基 ③接种到诱导生芽培养基 若先生根后面就不易生芽 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 ⑤移栽 培养室 讨论4：培育的试管苗能直接移栽露地吗？ 幼苗出瓶前炼苗（即采取放风、降温、适当控水等措施对幼苗进行锻炼）2~3天。 出瓶后洗去黏附的培养基，栽植至营养土中，置于温度20 ℃、湿度85%以上、适当遮阴且通风的环境中种植保苗。 ，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，过渡 结果分析与评价 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，试分析它们被污染的可能原因。 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。 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 被污染的培养基 为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物生长。 杂菌和植物细胞之间有哪些关系？ 竞争或寄生。 ② 从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？ 2周左右 进一步探究2：若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验. ￭ 探究•实践：月季的组织培养 高细胞分裂素/ 低生长素 细胞分裂素与 生长素比例适宜 高生长素/ 低细胞分裂素 产生愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 ￭ 探究•实践：月季的组织培养 思考：整理并分析影响月季组培苗移栽成活率的主要因素 ①切取洁净的胡萝卜根段 ②对根段进行消毒 ③切1cm3左右带有形成层的组织块 ④接种 组织块 ⑤诱导组织块形成愈伤组织 ⑥诱导愈伤组织形成试管苗 1）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是 ______________________________________________________。 诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 ￭ 实战演练 2）步骤⑥要进行照光培养，其作用是 _______________________________________________________。 3）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的__________，这种繁殖方式属于____________繁殖。 诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 遗传特性 无性 植物体细胞杂交又称为植物原生质体融合，是指将不同来源的植物细胞在一定条件下融合形成杂合细胞，并使之分化再生，最终形成新植物体的技术。 2．植物体细胞杂交技术可创造新植株 植物体细胞杂交技术 原理：细胞膜一定的流动性、植物细胞的全能性 意义：克服生殖隔离，产生新物种 过程： 植物体细胞杂交 植物细胞融合 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 原生质体的制备：物理或化学方法诱导其融合 诱导原生质体融合的方法：克服生殖隔离，产生新物种 植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生细胞壁 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 选材 技术操作 关系 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂 $$