2.1通过植物组织培养可获得完整植株课件-2024-2025学年高二下学期生物浙科版（2019）选择性必修3

通过植物组织培养可获得完整植株 选择性必修3 第二章 植物细胞工程 第一节 1 无性繁殖 成为一个新个体的前提条件是什么？ 离体（离开母体） 植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能 1902年，德国植物学家哈伯兰特细胞全能性的理论是植物组培的理论基础。 1958年，美国植物学家斯图尔德等人，用胡萝卜韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整植株，并且这一植株能够开花结果，证实了哈伯兰特在五十多年前关于细胞全能的预言。 1 什么是细胞的全能性？ 2 为什么细胞具有全能性？ 3 各细胞的全能性一样吗？ 植物细胞的全能性 全能性定义 单个细胞发育成完整个体。 具有全能性的原因 每一个植物细胞具有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。 细胞全能性大小 分裂越旺盛，越幼嫩的，全能性越高。 植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能 植物组织培养（离体培养） 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（外植体）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。 根据外植体的不同，可将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。 5 基础 细胞全能性 植物组织培养技术 调控中心 一般过程 外植体 愈伤组织 发芽生根 脱分化 体细胞胚 再分化 植株 植物组织培养的几个概念 脱分化 离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的 结构和功能，重新获得分裂能力 愈伤组织 脱分化的细胞不断分裂增殖，产生无组织结构、松散的薄壁细胞团 再分化 愈伤组织细胞在一定条件下，可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。 ①叶片接种到培养基上 ②产生愈伤组织 ③愈伤组织增殖 ④愈伤组织开始分化 ⑤愈伤组织分化出芽 ⑥培养基中的试管苗 植物组织培养过程示意图 8 植物再生植株的方式 直接发生 愈伤组织发生 器官发生途径 体细胞胚发生途径 9 体细胞胚 双子叶体细胞胚发育的三种形态 A球形期B心形期C鱼雷期 体细胞胚的来源 间接体细胞胚发生 愈伤组织来源的体细胞胚再生过程 直接体细胞胚发生 外植体的成苗途径 从顶芽或侧芽繁殖 体细胞胚发生途径 器官发生途径 母株 分生组织 芽顶端 茎段 外植体 来自叶片 直接形态发生 间接形态发生 分生组织培养 丛状苗 愈伤组织 悬浮培养 直接体细胞胚发生 胚状体 营养物质 蔗糖 无机盐 维生素 水 有机物 氨基酸 细胞分裂素类 植物生长调节剂 生长素类 赤霉素类 无机物 有机营养 凝固剂 ——琼脂 环境条件 温度 湿度 pH 无菌 光照 ——一般控制在23～28℃ ——操作台、培养基、实验仪器等 ——一般控制在70～80% ——一般控制5.8 离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整的植株 生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时，有利于根的形成； 比值小时，则促进芽的形成。 14 最常用的培养基——MS培养基 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 应用 快速繁殖植物 植物脱毒 生产人工种子 细胞代谢产物的工业化生产 作物新品种的培育 快速繁殖植物 初代培养 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 植物克隆 离体繁殖主要以营养器官为外植体，再生个体的遗传性与母体一致 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 17 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 植物脱毒 原理：感病植株并非每个部位都带有病毒。 植物生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒。如果利用组织培养方法，取一定大小的茎尖进行培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱病毒苗，再用脱病毒苗进行繁殖，则种植的作物就不会或极少发生病毒。 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 人工种子 人工种子是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而制成的。 通常人工种子包括体细胞胚、人工胚乳和人工种皮三部分 细胞悬浮培养 植物细胞的悬浮培养（Suspension culture）是从愈伤组织的液体培养的基础上发展起来的一种培养技术，与用发酵罐培养微生物相类似，用生物反应器进行植物细胞悬浮培养的理想状态。 悬浮培养 固体培养 20 细胞悬浮系的建立 21 人工种子 人工种子 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 细胞代谢产物的工业化生产 抗癌药物紫杉醇的生产 外植体 （幼茎、针叶等） 愈伤组织 液体培养基中 悬浮振荡培养 纤维素酶 果胶酶 细胞悬浮培养 与继代 提取 检测紫杉醇 植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率 作物新品种的培育 细胞突变体的筛选、单倍体育种、转基因植物的克隆、植物体细胞杂交 培养细胞变异的遗传机理（愈伤组织途径易发生） 染色体未断裂、染色体数增加 染色体未断裂、染色体数目减少 染色体断裂并引起染色体数目改变 染色体断裂但不引起染色体数目的变化 体细胞核内再复制 单个核基因的突变 转座子的作用 转基因抗性鉴定 叶片涂抹200mg/L草丁膦 共培养 诱导丛生芽 筛选丛生芽 茎诱导 茎诱导 生根 转基因苗 幼苗GUS染色 转基因 对照 菊花的组织培养及幼苗的移栽 实验目的 以菊花为材料进行组织培养，以实现菊花的快速繁殖。 实验原理 通过调节激素的比例可控制菊花外植体的生长发育。 实验步骤 菊花茎段 丛状苗 试管苗 发芽培养基 细胞分裂素多 生长素少 生根培养基 细胞分裂素少 生长素多 幼苗 蛭石 炼苗 $$