2.1.1 植物细胞工程的基本技术-2025-2026学年高二生物优质备课课件（人教版选择性必修3）

复习回顾： 1.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害(　　) 2.倒平板就是等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置(　　) 3.倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上(　　) 4.为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落(　　) 5.分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的酸碱度降低(　　) 6.培养基的化学成分包括　 　　　　　　　　　　等。 7.采用　 　法和　 　法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 8.选择培养基是指________________________________。 √ × × × × 水、无机盐、碳源、氮源 平板划线 稀释涂布平板 在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 情境导入 鬼兰（幽灵兰） 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。 1.如何让它大量、快速地繁殖呢？ 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。 2.为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？ 细胞的全能性 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 学习目标： 1.概述植物组织培养的原理和过程。 2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。 4 预习自测 (1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性(　　) (2)在植物组织培养时，对外植体要进行灭菌处理(　　) (3)若用菊花茎切段作为外植体，应将其形态学上端插入诱导愈伤组织的培养基中(　　) (4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样(　　) (5)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(　　) (6)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术(　　) (7)利用物理法或化学法可以直接诱导两个植物细胞融合(　　) （8）获得原生质体时，应在低渗溶液中进行（ ） × × × × × 不一定表现 消毒 不能倒插 不完全一样 获得杂种植株 √ × 先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 × 应在等渗或高渗溶液进行，防止细胞吸水涨破 1 概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成 其他各种细胞的潜能。 探究一.细胞的全能性 2.体现全能性的标志： 种子发育成植株，体现了植物种子的全能性。（ ） 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株。（ ） 受精卵发育成个体。（ ） 胚胎干细胞分化成其他种类的细胞。（ ) × √ √ √ 细胞→ 完整个体或其他各种细胞 3.植物细胞具有全能性的原因： 一般来说，生物体的每一个细胞都含有控制该生物发育为完整个体所需的全套遗传信息。 4.细胞没有体现全能性的原因： 探究一.细胞的全能性 5.细胞全能性大小的比较： 基因在特定时间、空间条件下选择性表达。 一般来说，细胞分化程度越高，全能性 ； 随着细胞分化程度的不断提高，细胞的分裂能力和全能性 。 越低 逐渐降低 不同种生物细胞: 同种生物不同细胞： 植物细胞 动物细胞 受精卵 生殖细胞 体细胞 ＞ （动物细胞具有全能性，但目前只有细胞核能体现全能性） ＞ 同种生物不同体细胞的全能性大小： 幼嫩的细胞 衰老的细胞 ＞ ＞ 探究一.细胞的全能性 6.表现出全能性的条件： 1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。 ① 离体 ② 一定的营养物质、植物激素 ③ 适宜的温度、pH等外界条件 ④ 无菌环境 ——植物组织培养技术 为什么一定要离体才能表现出全能性？ 若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性。 探究二.植物组织培养技术 1.概念： 是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。 外植体 植物细胞的全能性 原理 生殖方式 无性生殖 分裂方式 有丝分裂 探究二.植物组织培养技术 2.植物组织培养的流程： 接种外植体 离体培养的植物器官、组织或细胞。 脱分化 诱导愈伤组织 细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、无叶绿体、不定形的薄壁组织团块。 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，转变成未分化的细胞。 诱导生芽 再分化 愈伤组织能重新分化成芽、根等器官。 诱导生根 移栽成活 愈伤组织 既有细胞增殖，又有细胞分化。 探究二.植物组织培养技术 3.决定植物脱分化、再分化的关键因素： 外植体 愈伤组织 试管苗 完整植株 脱分化 芽、根等 再分化 关键激素 生长素和细胞分裂素 细胞分裂素 生长素 芽分化 愈伤组织 根分化 巧记：裂芽生根中愈伤 结果 比值≈1 比值＜1 比值＞1 促进芽的分化 促进根的分化 促进愈伤组织的形成 生长素用量 细胞分裂素用量 MS培养基 探究二.植物组织培养技术 菊花的组织培养【探究·实践】 材料用具： 幼嫩的菊花茎段、体积分数70%的酒精，质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液和无菌水，50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶）。植物组织培养常用的培养基：MS培养基 ( P116)。 分裂旺盛，更容易诱导形成愈伤组织。 （1）培养基名称： ； （2）物理性质： ； （3）碳源： 。 固体培养基 有机碳源（蔗糖） 作为碳源，提供能量。 探究二.植物组织培养技术 方法步骤： ①外植体消毒 ②外植体切块 ③接种 无菌培养皿 灭菌的解剖刀 超净工作台 酒精灯火焰旁 愈伤组织培养基 外植体不能倒置将“形态学上端”朝上 酒精 30s 无菌水 2-3次 次氯酸钠溶液 30min 2-3次 无菌水洗 无菌目的 避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 探究二.植物组织培养技术 ④诱导愈伤组织形成 ⑤诱导生芽、生根 ⑥试管苗移栽 避光培养 适时光照（有利于叶绿素的形成）培养 生芽、生根培养基不同 洗掉根部培养基 后移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 再分化 脱分化 先诱导生芽， 再诱导生根。 【典例1】(2024·遂宁高二月考)春秋姜黄是集观赏和食用等价值为一体的新型花卉，传统的根茎繁殖方式存在着速度慢、易染病等问题，植物组织培养技术为其提供了高效的繁殖途径。下列叙述错误的是(　　) A．在接种前对外植体进行消毒，并在火焰旁进行接种可减少污染 B．诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照 C．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 D．移栽幼苗前通常先将其移植到消过毒的环境中，待其长壮后再移栽入土 【典例2】(不定项)下列有关菊花的组织培养的叙述，正确的是(　 　) A．外植体一般选自未开花植株的茎上部新萌生的嫩枝 B．为充分利用培养条件，每个锥形瓶可接种6～8个外植体 C．培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株 D．外植体接种前常进行无菌水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施 C ABD 探究三.植物体细胞杂交技术 1.通过有性杂交能实现吗？为什么？ 不能，不同种物种间存在生殖隔离。 植物体细胞杂交技术 2.有没有方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？ 西红柿 土豆 探究三.植物体细胞杂交技术 1. 概念：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植物体的技术。 2. 原理： 细胞膜的流动性（原生质体融合） 植物细胞具有全能性（杂种细胞培养成杂种植株） 3. 实例： 4.意义： 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 5.研究现状： 仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。 探究三.植物体细胞杂交技术 A细胞 B细胞 纤维素酶果胶酶 去壁 酶解法 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 诱融 物理法： 化学法： 电融合法、离心法等 聚乙二醇（PEG）融合法等 脱分化 再分化 移栽 原生质体融合 植物组织培养 杂种植株 愈伤组织 A原生质体 B原生质体 移栽后的植株 去壁 原生质体融合成功的标志 植物体细胞杂交完成的标志 6. 过程： 关键环节 探究三.植物体细胞杂交技术 探究任务： 1.为什么纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇？ 2.原生质体融合的原理是？ 3.若只考虑原生质体的两两融合，A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？ 细胞膜具有流动性 要对融合后的原生质体进行筛选。 使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。 探究三.植物体细胞杂交技术 探究任务： 4.若植株A和植株B细胞结构如图所思，A有2X条染色体，B有2Y条染色体，通过植物细胞融合技术获得杂种细胞AB，则： ①杂种细胞的染色体数为______ ②杂种细胞的基因型为__________ ③杂种细胞中染色体组数为________ ④得到的杂种植株为____倍体 ⑤理论上该植株可育吗？___________________________ 5.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 2X+2Y DdYyRr 4 四 可育，有同源染色体，同源染色体能联会，可形成配子 *异源四倍体 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。 杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但是这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。 探究三.植物体细胞杂交技术 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 原理 过程 意义 联系 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 脱分化 再分化 芽、根或胚状体 植物体 生长发育 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 去壁 原生质体B 去壁 人工诱导 融合的原生质体AB 杂种细胞AB 愈伤组织 脱分化 再生细胞壁 杂种植株 再分化 保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 克服不同种生物远缘杂交的障碍 【典例3】(2023·广东，12)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(　　) A．细胞融合前应去除细胞壁 B．高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合 C．融合的细胞即为杂交细胞 D．杂交细胞可能具有生长快速的优势 C 融合的细胞中有人参根－人参根细胞、人参根－胡萝卜根细胞、胡萝卜根－胡萝卜根细胞，只有人参根－胡萝卜根细胞才是杂交细胞 【典例4】(2024·湖北，11)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中酶处理的时间差异，原因可能 是两种亲本的细胞壁结构有差异 B．过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG 诱导原生质体融合 C．过程④和⑤的培养基中均需要添加生长 素和细胞分裂素 D．可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株 B 网络构建 植物体细胞的杂交技术 植物细胞工程的基本技术 去除细胞壁 再生细胞壁 纤维素酶果胶酶 植物细A、B 原生质体A、B 融合的原生质体 杂种细胞 原理：植物细胞的全能性 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 (根、芽) 完整植株 物理法： 化学法： 电融合法、离心法等 聚乙二醇（PEG）融合法等 菊花的组织培养技术 愈伤组织 脱分化 杂种植株 再分化 植物组织培养技术 流程 $