2.1植物细胞工程——植物细胞工程的基本技术（植物组织培养） 课件-2025-2026学年人教版高二下学期选择性必修3

人教版选择性必修3 第2章第1节 植物细胞工程 男 ⊙ 植物体细胞培养产生完整植株示意图 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 操作水平 细胞器、细胞或组织 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类 动物细胞工程和植物细胞工程 从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，{ 很多人喜欢兰花。 ①兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低： ②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。 如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？ 一定条件下： 细胞的全能性 叶仔 花瓣 花粉 细胞 新的植物体 植物组织培养的概念：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。 植物组织培养的原理 细胞的全能性 1.细胞全能性定义： 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整 生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.具有全能性的原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特 有的全套遗传物质。 不是所有的活细胞都具有全能性，例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛 管细胞。 (均无细胞核，无遗传物质) 3.体现全能性的标志： 细胞→完整个体或其他各种细胞 实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物) 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株 细胞的全能性的大小比较： ①按细胞分化程度比： 分化程度低的>分化程度高的 ②按细胞分裂能力比： 分裂能力强的>分裂跆能力的 ③不同类型细胞的全能性： 受精卵>生殖细胞（如精子、卵细胞）>体细胞 ④不同生物细胞的全能性： 植物细胞>动物细胞 种子发育成植株体现了全能性了吗？ 没有，植物种子的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体 (己经是一个幼小的完整个体)，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。 1.细胞全能性定义： 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整 生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.具有全能性的原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特 有的全套遗传物质。 不是所有的活细胞都具有全能性，例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛 管细胞。 (均无细胞核，无遗传物质) 3.体现全能性的标志： 细胞→完整个体或其他各种细胞 实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物) 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植林 4.不体现全能性的原因： 基因在特定时间、空间条件下选择性表达。 植物组织培养的基本流程 阅读教材35页左栏文字，在图2-1中标出“脱分化”“再分化" 脱分化：已经分化的细胞失去其特有的结构和功能， 转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程 脱分化 接种外植体 再分化 再分化：由愈伤组 织重新分化成根、 再分化 移栽成活 芽等器官的过程。 诱导生芽 诱导愈伤组织 诱导生根 植物组织培养的基本流程 脱分化的细胞不断分裂增殖，产生无组织结构、松散的、无规则的薄壁细胞团， 称为愈伤组织。 愈伤组织 愈伤组织 见光后愈伤组织变为绿色 植物组织培养的基本流程 外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 如何诱导离体的植物器官、组织或细胞等脱分化和再分化？ 关键激素：生长素和细胞分裂素 生长素作用：用于诱导细胞的伸长生长和根的分化；促进细胞（核）分裂 细胞分裂素作用：促进组织细胞（质）的分裂、促进芽的分化、叶绿素的合成。 生长素用量 细胞分裂素用量 结果 比值≈1 促进愈伤组织的形成 比值<1 促进芽的分化 比值>1 促进根的分化 植物组织培养常用的培养基配方 p116 MS培养基 的配方（1L的用量) NHNO,（硝酸铵) 1650mg KNO,（硝酸钾) 1900mg KH,PO,（磷酸二氢钾) 170mg MgS047H,0（七水合硫酸镁) 370mg 培 养 MS鹅养基名 CaCl,:2H,0(二水合氯化钙)440mg MnS0,4H,0（四水合硫酸锰) 22.3mg 称 固体培养基 ZnS044H,0(四水合硫酸锌)8.6mg H,B0,（硼酸) 6.2mg KI（碘化钾) 0.83mg Na,Mo0.2H,0(二水合钼酸钠)0.25mg 有机碳源（蔗糖） CuS045H,0(五水合硫酸铜)0.025mg CoCl26H,0(六水合氯化钻) 0.025mg 物 理 性 甘氨酸 2mg 盐酸硫胺素（维生素B,)》 0.1mg 质 盐酸吡哆醇（维生素B。)】 0.5mg 烟酸 ① 作为碳源 .5mg 肌醇 100mg 蔗糖 ② 提供能量30g 琼脂 10g ③植物可少量吸收， 节渗透压 螯合铁盐* 一定程度上减少微物的污染 ④ 植物组织培养常用的培养基配方p116 问题1：植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的 MS培养基中需要加入有机物作为碳源？ 一、MS培养基的配方(1L的用量)】 NHNO,(硝酸铵】 1650mg KNO,(硝酸钾) 1900mg 通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要 KH,PO,(碎酸二氢钾)】 170mg MgS0,7H,0(七水合硫酸镁) 370mg CaC1,2H,0(二水合氣化钙)440mg MnSO.4H,O(四水合硫酸锰) 22.3mg 外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细 ZnS0,4H,0(四水合硫酸锌)8.6mg HBO,(硼酸) 6.2mg KI(碘化钾) 0.83mg Na,Mo0,2H,0(二水合钼酸钠)0.25mg 胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类， CuS05H,0(五水合硫酸铜)0.025mg CoCL6,0(六水合氟化钻) 0.025mg 甘氨酸 2m吗 盐酸硫胺素（雏生素B,) 0.1mg 因此必须在培养基中添动加糖类，作为碳源和能源物质， 盐酸吡哆醇（雏生素B,) 0.5mg 烟酸 0.5mg 同时维持细胞的渗透压。 肌醇 100mg 蔗糖 30g 琼脂 10g 整合铁盐* 问题2：同微生培养基的配方相l比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？ >微生物培养基以有机营养为主。 > 与微性物的培养不同，MS培养基侧需提供大量无机营养，含有植物生 长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。 探究实践】 3 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 消毒 切段 接种 脱分化 再分化 移栽 探究实践】 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 消毒 选材：一—般是未开花植株茎上部新萌生的侧枝 本实验中为幼嫩的菊花茎段 切段 接种 ①配制各种母液。 (减少称量误差，方便操作) 脱分化 ②配制培养基：称量→溶化→定容→调pH一→分装→灭菌→倒平板 ③母液：为了避免每次配制培养基时都要称量几十种成分，可以将各种成分按比例配制成 再分化 浓缩液，即培养基母液，使用时，根据浓缩比例计算用量，加水 稀释 移栽 探究实践】 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 消毒 消毒对象： 切段 ①双手和超净工作台台面：用酒精擦拭 接种 ②外植 体积分数为70%→无菌水洗→ 质量分数为5%→无菌水洗 酒精30S 2-3次 次氯酸钠溶液 脱分化 体： 2-3次 30min 再分化 考虑：消毒效果和材料耐受性 移栽 消毒和灭菌的日的： 防止杂菌与培养基竞争营养物质、防止某些杂菌产生有害物质 【探究·实践】菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 消毒 切段 接种 脱分化 将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中 再分化 用无菌滤纸吸去表面的水分 移栽 用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段 探究实践】 3 菊花的组织培养p35-37 制备培养基 消毒 切段 接种 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2 脱分化 插入诱导愈伤组织的培养基中 再分化 接种时注意外植体的方向，不要倒插！ (形态学上端朝上) 移栽 用封口膜或瓶盖封盖瓶口， 并在培养瓶上作好标记 探究实践) 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃ 消毒 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 切段 接种 培养观察与记录 脱分化 再分化 移栽 形成愈伤组织以及愈伤组织的扩大培养需 避光 探究实践】 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽 消毒 的培养基上培养。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 切段 接种 脱分化 再分化 移栽 诱导出芽 诱导生根 生长素：细胞分裂素<1 生长素：细胞分裂素>1 探究实践) 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 思考1：再分化需要避光吗？为什么？ 消毒 该过程每日需要给予适当时间和强度的光照 切段 (有利于叶绿素的形成，促进光合作用)。 接种 思考2：为什么要先诱导生芽，再诱导生根呢？ 脱分化 ①根的质地较硬，更换培养基时可能会导致根的 再分化 损伤或断裂 ②先生芽有利于导管、筛管等的对接和形成，为 移栽 后续生根过程中物质的运输和分配提供便利。 探究实践】 菊花的组织培养 p35-37 制备培养基 炼苗：让试管苗逐渐适应外界环 (前期条件与培养时相同 消毒 后期条件与外界环境相同) 切段 打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日 接种 脱分化 用流水清洗掉根部的培养基 再分化 将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境 移栽 保水透气 待其长壮后再移栽入土 【探究·实践】菊花的组织培养 p35-37 外植体的选 外植体的接种 配制诱导愈伤 择与消毒 组织培养基 愈伤组织培养 (不需要光照) 更换培养基 生芽培养 (每天光照12~16h) 更换培养基 生根培养 炼苗、移栽入土 【探究·实践】菊花的组织培养 p35-37 接种3一4d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，试分析它们被污染的原因。 被污染的外植体 脱分化过程中受污染的培养基 再分化过程中受污染的培养基 无菌技术是组织培养成功的关键因素 巩固练习 B 外植体 、A C 根、芽或胚状体一植物体 1.A、B过程分别为 脱分化、再分化。〔 是 愈伤组织 A过程细胞分裂方式是 有丝分裂 B过程细胞分裂方式是 有丝分裂，同时也进行 细胞分化 A过程一般不需要光照；B过程需要光照，因为叶绿素的合成需要光照 2.影响A、B过程的关键因素是植物激素，主要是生长素 和细胞分裂素 二者添加的浓度及比例会影响脱分化和再分化过程。 3.植物组织培养是一个无性繁殖过程。（填“无性繁殖”、“有性繁 殖”) 拓展：植物组织培养的两种途径 器官发 脱分化 再分化 再分化 生途径 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 外植体 脱分化 生芽生根 愈伤组织 再分化 生长发育 或胚状体 试管苗（移栽到大田） g”。0.4e4年。”中◆。0000。”。00年年00000000000000.5 胚状体：离体培养条件 胚状体 下，没有经过受精过 途径 程，但经过胚胎发育过 胡萝卜根韧 程形成的胚状类似物， 皮部的细胞 愈伤组织 胚状体 幼苗 因而统称为体细胞胚或 胡萝人