2.1.1 植物细胞工程的基本技术课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程，涵盖植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，通过回顾传统发酵、微生物培养等旧知自然导入，构建从基础微生物技术到细胞工程的知识脉络，为学生搭建递进式学习支架。 其亮点在于以“菊花的组织培养”探究实践为核心，结合细胞全能性生命观念，通过设计激素比例对照实验培养科学思维，详细呈现消毒、接种等操作步骤强化探究实践能力。学生能在动手操作中深化理论理解，教师可借助完整实验方案提升教学效率。

1 Q1：传统发酵技术中的腐乳、泡菜、果酒、果醋制作的原理是什么？ Q2:微生物的培养技术中主要从培养基和无菌技术两方面控制，培养基的营养成分有哪些？种类有哪些？ Q3：微生物的接种方法有哪些？接种工具分别是什么？如果想要分离和计数同时进行可选择什么方法？计数的公式？除了稀释涂布平板法可以计数，还有什么方法可以计数？ Q4：选择尿素分解菌的原理是什么？可以怎么做？怎么鉴定这是尿素分解菌？刚果红的作用？ Q5：微生物的纯培养技术推动传统发酵朝着工程发酵进行，发酵工程的基本环节是什么？如果使用微生物农药防治害虫属于什么防治？单细胞蛋白是一种蛋白质吗？ Q6:啤酒工业化生产的流程？ 【回顾旧知】 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。 原理和方法 操作水平 目的 分类 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 植物细胞工程和动物细胞工程 细胞工程 概念. 分析 P31 2017.中国.体细胞克隆猴“中中”、“华华” 2.1 植物细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 目录 /CONTENTS 01 02 植物组织培养技术 植物体细胞杂交 微生物的纯培养 4 5 鬼兰（幽灵兰） 1500万每株！ 花瓣 花粉 细胞 韧皮部细胞 细胞团 根或芽 幼苗 胡萝卜植株 1958年，斯图尔德取胡萝卜韧皮部细胞经组织培养产生完整植株 1、为什么已分化的胡萝卜的韧皮部细胞能够发育成一株完整的胡萝卜植株呢？ 2、什么是细胞的全能性？ 3、体细胞具有全能性的物质基础是什么？ 4、在生物体的生长发育过程中细胞没有表现出全能性的原因是什么？ 5、不同的细胞全能性强度一样吗？ 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。 一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。 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 ③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞 【体现全能性的标志】 一、植物组织培养技术 1、概念：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。 3、大致过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 完整植株 2、理论基础： 植物细胞的全能性 外植体 一、植物组织培养技术 3、大致过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 完整植株 Q1：什么是脱分化？什么是愈伤组织？什么是再分化？ Q2：高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？ Q3：在植物组织培养中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？ Q4：请思考愈伤组织的形成能否体现植物细胞的全能性？为什么？ 阅读教材35页，回答下列问题： 一、植物组织培养技术 3.一般过程： 在_ __________________条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为 _____________，进而形成 团块。 一定的激素和营养等 未分化的细胞 不定形的薄壁组织 脱分化： 排列疏松、无规则，高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。 愈伤组织： 愈伤组织重新分化成芽、根等器官。 再分化： 外植体 愈伤组织 根、芽等 （胚状体） 脱分化 再分化 一、植物组织培养技术 3、大致过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 完整植株 Q2：高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？ Q3：在植物组织培养中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？ Q4：请思考愈伤组织的形成能否体现植物细胞的全能性？为什么？ 需在一定的激素和营养等条件的诱导下 三种培养基中生长素和细胞分裂素的浓度、比例不同 不能，此过程没有产生完整生物体或分化成其他各种细胞 Q5：若外植体是取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？ 培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体。 随堂练习 In-class practice 1.以下实例不能体现细胞全能性的是 A.用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.用马铃薯块茎繁殖马铃薯植株 C.用转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 B 2、（导学案P26）某同学用胡萝卜的种子也培养出了胡萝卜植株，于是高兴的表示他用实验证明了植物细胞的全能性。该同学的说法对吗？植物的种子发育成完整植株能否体现植物细胞的全能性？为什么？ 不对。 种子的胚由受精卵发育而来，相当于新植物体的幼体。 【探究·实践】菊花的组织培养 1.实验原理： ①植物细胞一般具有______； 全能性 ②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________； 脱分化 再分化 胚状体 芽和根 完整的植株 ③植物激素中________和____________是启动_________、________和________的关键激素，它们的_______、_______等都会影响植物细胞的发育方向； 生长素 细胞分裂素 细胞分裂 脱分化 再分化 浓度 比例 2.实验目的： ①了解植物组织培养的基本原理； ②了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量的比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响； ③尝试进行植物组织培养。 【探究·实践】菊花的组织培养 3.材料用具 ①外植体： 幼嫩的菊花茎段 (容易诱导形成愈伤组织) ②体积分数为70%的酒精： 对手、超净工作台、外植体进行消毒 ③质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液: 对外植体进行消毒 ④无菌水: 清洗外植体 ⑤培养基（参见本书附录1） 包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）； 蔗糖的作用： 作为碳源提供能量；维持相对适中的渗透压 灭菌方法为： 湿热灭菌法 【探究·实践】菊花的组织培养 流水冲洗 →酒精消毒30s →无菌水清洗2～3次 →次氯酸钠溶液处理30min →无菌水清洗2～3次。 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 避免杂菌与培养物竞争营养； 另一方面防止杂菌产生有害物质危害培养物的生长。 为什么进行无菌操作？ 【探究·实践】菊花的组织培养 流水冲洗 →酒精消毒30s →无菌水清洗2～3次 →次氯酸钠溶液处理30min →无菌水清洗2～3次。 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 将消过毒的外植体置于无菌培养皿中 →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。 【探究·实践】菊花的组织培养 Expand 01 拓展 植物组织培养常用的培养基配方 P116 【探究·实践】菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 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，并在培养瓶上作好标记。 接种外植体时，不要倒插！ （将“形态学上端”朝上） 【探究·实践】菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于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。 置于黑暗 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 置于光照！ （1）芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照； （2）试管苗可进行光合作用。 【探究·实践】菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 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。 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，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。 炼苗！ 移栽！ 观察！ 【探究·实践】菊花的组织培养 固体基质型，含水量高、 蓄水性强、透性好，适合栽培 珍珠岩 ,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩 。 蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。 【探究·实践】菊花的组织培养 【探究·实践】菊花的组织培养 结果分析与评价 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。 被污染的培养基 讨论：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。 讨论： 杂菌和植物细胞之间有哪些关系？ 竞争或寄生。 【探究·实践】菊花的组织培养 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 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导生芽生根 ⑥炼苗、移栽 【探究·实践】菊花的组织培养 一、植物组织培养技术 1.概念： 3.过程： 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。 2.原理： 植物细胞的全能性 芽、根 植物体 脱分化 再分化 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 离体的植物器官、 组织或细胞（外植体） 4.适宜的培养条件：(细胞表现全能性的条件) 外植体 （1）离体状态 （2）无菌操作 （3）种类齐全、比例适合的营养物质 （4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 （5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等） 进一步探究 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？ ① 空白对照：不加任何激素； ② 实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1； ③ 实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1； ④ 实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。 使用比例 实验结果 生长素 细胞分裂素 > 生长素 细胞分裂素 < 生长素 细胞分裂素 ＝ 有利于根的分化 有利于芽的分化 促进愈伤组织的形成 【探究·实践】菊花的组织培养 (1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗体现了细胞的全能性( ) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出全能性。( ) (3)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的( ) (4)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( ) √ × × × 1.下列有关愈伤组织细胞的叙述，不正确的是（ ） A、细胞壁薄、分裂旺盛 B、细胞具有较高的全能性 C、由高度分化的植物细胞经脱分化和分裂形成 D、细胞有叶绿体，能进行光合作用 D 随堂练习 In-class practice 2.下图表示植物组织培养的一般过程。下列相关说法错误的是(　 　) A.过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化 B.此技术依据的原理是植物细胞的全能性 C.b d的过程不需要光照 D.生长素含量高时，有利于根的形成 C 3、植物组织培养依据的原理、方法步骤及常用的植物激素分别是(　 　) ①细胞的全能性②离体的植物器官、组织或细胞③根、芽 ④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化 ⑧脱分化⑨植株 A.①，②⑦⑥⑧③⑨，④ B.①，②⑧⑥⑦③⑨，④ C.D. B 随堂练习 In-class practice 29 二、植物体细胞杂交技术 欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？ 不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ “番茄-马铃薯”的假想图 二、植物体细胞杂交技术 【阅读教材，回答问题】 1、为什么要去除细胞壁？怎样去除？去除细胞壁以后的结构叫什么？ 2、可以用什么方法让两个原生质体融合？这与细胞膜的什么特性有关？ 3、A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型（只考虑两两融合）？ 4、如何将杂种细胞培养成杂种植株？ 参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？得到杂种细胞后，如何培育成植株？ 二、植物体细胞杂交技术 32 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。 1.概念： 2.过程 去壁 ① 去壁 ① 融合 ② 再生 新壁 ③ 脱分化 ④ 再分化 ⑤ 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 植物体细胞杂交 马铃薯 细胞 番茄细胞 马铃薯 原生质体 番茄原生质体 杂种细胞 杂种植株 二、植物体细胞杂交技术 (1)去除细胞壁 ①去壁原因： ②方法： ③相关酶： 细胞壁阻碍着细胞间的杂交 酶解法 纤维素酶和果胶酶 二、植物体细胞杂交技术 （2）原生质体 间的融合 ①理论基础： ②方法： 细胞膜具有流动性 物理方法：电融合法、离心法 化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 二、植物体细胞杂交技术 （4）植物体细胞杂交完成的标志： 培育成新植物体 （3）植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁 二、植物体细胞杂交技术 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等 3、意义： 融合实例: 细胞融合后，共有 种细胞类型？ 融合细胞有 种，符合要求的是 ？ 思考: 5 3 AB 二、植物体细胞杂交技术 主要原因是∶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，所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但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，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。 "番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么? Expand 02 拓展 一、概念检测 1. 下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是( ) A.进行a处理时能用胰蛋白酶 B.b是诱导融合后得到的杂种细胞 C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽 D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中 A 2. 科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？ 纤维素酶和果胶酶 4、某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材—消毒—愈伤组织培养—出芽—生根—移栽”。下列有关叙述错误的是（ ） A、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 B、在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞 C、出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控 D、生根时，培养基通常应含有α-萘乙酸生长素类调节剂 B 5、A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是(　　) A．二倍体；基因型是DdYyRr B．三倍体；基因型是DdYyRr C．四倍体；基因型是DdYyRr D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr C Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $