資源簡介

(共36張PPT)
細胞工程是指應用細胞生物學、分子生物學和發育生物學
等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操 作，有目的地獲得細胞、組織、器官、個體或其產品的 一 門綜 合性的生物工程。
動物細胞工程
植物細胞工程
植物組織培養
植物體細胞雜交
細胞工程的概述
-1964年 古哈等在培養毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉 粒發育而來的胚。
-1960年 科金用真菌的纖維素酶分解番茄根的細胞壁，成功獲得了原生質體。
-1958年 斯圖爾德等發現胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提 供了強有力的支持。
1902年 哈伯蘭特提出細 胞全能性的理論，但相關實驗嘗試沒有成功。
土壤農桿菌的Ti質粒被發現。之后，該質粒應用于植物 分子生物學領域，促進了植物細胞工程與分子生物學技 術的緊密結合。
卡爾森誘導煙草種間原生質體融合，獲得了第一株體細胞種 間雜種植株。
植物細胞工程的發展歷程
1971年
1974年
第2章細胞工程
第1節植物細胞工程
蘭花種子通常發育不全，在自 然條件下萌發率極低；傳統分株 繁殖的方法又存在繁殖周期長、
繁殖率低等問題，如果靠自然繁 殖，蘭花的價格可想而知了。
如何能讓名貴的蘭花大量、快 速地繁殖，從而走入尋常百姓家 呢
世 上 最 貴 的 蘭 花, 沒 有
之
一
!
植物組織培養技術。
市場價格：1500萬每株!
自主學習深度學習遷移應用
導入新課
閱讀教材P 4-35, 回答下列問題：
1.植物組織培養的概念；
2.植物組織培養的理論基礎；
3.植物組織培養的基本過程；
一、植物組織培養技術
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
1 . 概念：
外植體
是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養 在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件， 誘導其形成完整植株的技術。
一、植物組織培養技術
無性生殖
有絲分裂
生殖方式
分裂方式
導入新課 自主學習 深度學習遷移應用
一、植物組織培養技術 導入新課 自主學習 深 度 學 習 遷移應用
2.理論基礎： 細胞的全能性
細胞經過分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
(1)實例： ①胡蘿卜韌皮部細胞發育成完整植株；
③用一片葉子、 一粒花粉繁殖出新的植株；
④蜜蜂卵細胞發育成雄峰。
(2)根本原因： 高度分化的細胞仍然含有該物種的全套遺傳物質。
生長點-
(3)為什么生物體內細胞并沒有表現出全能性
葉原基的細胞只能發育為葉 葉原基-
在特定的時 間和空 間條 件下，細胞中的基因會 選擇性表達。
芽 軸
芽原基的細胞只能發育為芽 一 芽原基-
枝芽結構示意圖
脫分化 愈傷組織 再分化、幼根和芽 發 育、 或胚狀體
一、植物組織培養技術
3.基本過程
誘導生根
移栽成活
5 起
誘導生芽
接種外植體 誘導愈傷組織
導入新課 自主學習 深 度 學 習遷移應用
外植體
(離體的植物 器官、組織或 細胞)
完整
植株
脫分化
在一定的激素和營養條件的 誘導下，使已經分化的細胞失 去其特有的結構和功能，轉變 為未 分 化的 細 胞。
脫分化
不含有葉綠體；因為外植體經過 誘導后，失去其特有的結構和功
能而轉變成未分化的細胞。
接種外植體
細胞排列疏 松且無規則、 高度液泡化、 不定形的薄 壁組織團塊。
一、植物組織培養技術
圖中的愈傷組織細胞 與葉肉細胞相比，不含什 么細胞器 為什么
愈傷組織重新分化成 芽、根等器官的過程。
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
3.基本過程
誘導愈傷組織
移栽成活
誘導生芽
誘 導生 根
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
探究·實踐 菊花的組織培養
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
用酒精擦拭雙手和超凈工作臺面。
①流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)
②酒精消毒30s
③ 無菌水清洗2-3次
④ 次氯酸鈉溶液處理30min ↓
⑤無菌水清洗2-3次
防止雜菌生長。
一方面與培養物競爭營養；
另一方面產生有害物質危害培養物。
探究·實踐 菊花的組織培養
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
為什么強調無菌操作
用酒精擦拭雙手和超凈工作臺面。
①流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)
② 酒 精消 毒30s
③無菌水清洗2-3次
④次氯酸鈉溶液處理30min
⑤ 無 菌 水清 洗2-3次
①消過毒的外植體置于無菌培養皿 L
②用無菌濾紙吸去表面水分 ↓
③用解剖刀將外植體切成0.5~1cm的小段
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
探究·實踐 菊花的組織培養 導入新課
自主學習 深度學習 遷移應用
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
KI (碘化鉀) 0.83 mg CuSO ·5H O (五水合硫酸銅)0.025mg 甘氨酸 2 mg 鹽酸吡哆醇(維生素B ) 0.5 mg 肌醇 100 mg 瓊脂 10g 螯合鐵鹽* Na MoO ·2H O (二水合鉬酸鈉)0.25mg CoCl :6H O (六水合氯化鈷) 鹽酸硫胺素(維生素B ) 煙酸 蔗糖
0.025 mg
0.1 mg
0.5 mg 30g
一L MS 培養基的配方(1L 的用量) NH NO (硝酸銨) 1650 mg KH PO (磷酸二氫鉀) 170 mg CaCl ·2H O (二水合氯化鈣)4 40 mg ZnSO ·4H O (四水合硫酸鋅)8.6 mg KNO (硝酸鉀) MgSO 7H O (七水合硫酸鎂) MnSO ·4H O (四水合硫酸錳) H BO ( 硼 酸 )
1900 mg
370 mg
22.3 mg
6.2 mg
①培養基名稱： MS培養基 ;
②物理性質： 固 體培養基；
③碳源： 蔗糖 o
探究·實踐 菊花的組織培養
(1)植物組織培養常用的培養基配方
導入新課 自主學習 深 度 學 習 遷移應用
116
口
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
(1)植物組織培養常用的培養基配方 P116
①培養基名稱： MS培養基 _ ;
② 物理性質： 固體培養基 ；
③碳源： 蔗糖 -0 為什么要添加蔗糖
(2)接種
在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3~ 1/2 插入誘導愈傷組織的培養基中 。
用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養 瓶上作好標記。
因為此時外植體不能進行光合作用制造有機物， 需要依賴環境中的有機物才能生存。
接種外植體時，不要倒插!
(將“形態學上端”朝上)
探究·實踐 菊花的組織培養
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
培養基及培養條件：
①生長素與細胞分裂素 比例1:1;
②提供有機碳源(蔗糖)
③置于黑暗環境
將接種了外植體的錐形瓶或植 物組織培養瓶置于18~22℃ 的培養 箱中培養。在培養過程中，定期 觀察和記錄愈傷組織的生長情況。
探究·實踐 菊花的組織培養
有光時，往往容易形成維管組 織，而不易形成愈傷組織。
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6.煉苗、移栽
長出芽后，將其轉接到誘導生根的培養基上，進 一步誘導形成試管苗。
①需要給予適當時間和強度的光照!
因為芽發育成葉，葉肉細胞
中葉綠素的合成需要光照。
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
培養15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉接到 誘導生芽的培養基上。
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
探究·實踐 菊花的組織培養
1.外植體消毒
深度學習 遷移應用
導入新課 自主學習
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
生長素/細胞分裂素
結果
比值高
有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低
有利于芽的分化，抑制根的形成
比值適中
促進愈傷組織的形成
生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再 分化的關鍵激素，它們的濃度、比例都會影響植物細 胞的發育方向。
①需要給予適當時間和強度的光照!
②注意順序，先誘導生芽，再誘導生根!
探究·實踐 菊花的組織培養
簡記：“高根低芽中愈傷”
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
6.煉苗、移栽
1.外植體消毒
2.外植體切段
3.接種外植體
4.誘導愈傷組織
5.誘導生芽生根
6.煉苗、移栽
用流水清洗掉根部的培養基后，將 幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等 環境中，待其長壯后再移栽入土。
探究·實踐 菊花的組織培養
移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓 試管苗在培養箱內生長幾日。
每天觀察并記錄幼苗的生長情況， 適時澆水、施肥，直至開花。
導入新課 自主學習 遷移應用
(2)移栽
(1)煉苗
保水透氣
(3)觀察
深度學習
(3)若用菊花莖切段作為外植體，應將其形態學土端插入誘導愈傷組 織的培養基中( 個 ) 若用菊花莖切段作為外植體，應將其形態學下端插
入誘導愈傷組織的培養基中。
(4)誘導生芽的培養基和誘導生根的培養基完全一樣大
生長素與細胞分裂素的比值高時，有利于根的分化、抑制芽的形成；
比值低時，有利于芽的分化、抑制根的形成，因此誘導生芽的培養基
和誘導生根的培養基不完全相同。
課堂練習
【判斷正誤】
(1)植物體的任何細胞都具有全能性，也都能表現出全能性( X )
植物細胞一般都具有全能性，但并不是所有細胞都能表現出全能性，細胞全
能性的表達需要 一 系列條件。
(2)在植物組織培養時，對外植體要進行滅菌處理((X )
在植物組織培養時，對外植體要進行消毒處理。
自主學習 深度學習 遷移應用
導入新課
胡蘿卜根 的韌皮部
胚狀體 途徑
愈傷組織 胚狀體 幼苗 胡蘿卜植株
胚狀體
類似胚的結構
拓 展 ：植 物 組 織 培 養 的 兩 種 途 徑
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
移栽成活
誘導生根
器官 發生 途徑
誘 導愈 傷 組 織
接種外植體
誘導生芽
(2)適宜濃度和比例的激素
*植物激素的種類和含量不同，對愈傷組織的形成和分化的影響不同。
(3)一定的營養條件
*配制合適的培養基，包括有機營養成分、無機營養成分。
*對培養基和器械進行滅菌；
*接種操作必須在酒精燈火焰旁進行。
*溫度 (例如菊花植物組織培養應為18～22℃);
*光照 (例如脫分化需避光，再分化需照光)。
*若細胞不離體，細胞中的基因會選擇性地表達，從而形成生物體的不同組
織和器官，不能表現出全能性。
(4)嚴格的無菌條件 *對操作環境、雙手、外植體進行消毒；
歸納：植物組織培養的條件
導入新課 自主學習 深度學習遷移應用
(5)適宜的培養條件
(1)離體
① 培養基、接種工具滅菌不徹底；
② 外植體消毒不徹底；
③ 操作過程不符合無菌操作要求等。
(1)接種3~4d后，檢查外植體的生長情況，統計有多少外 植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。
探究·實踐 菊花的組織培養
(2)從剛接種的外植體到長出愈傷組織需經歷多少天
4.結果分析與評價
導入新課 自主學習 深度學習遷移應用
一般需要2周左右。
脫分化過程中受污染的培養基
探究·實踐 菊花的組織培養
4.結果分析與評價
(3)你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎
生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又不能傷及根系。 一般使用無土栽培的辦法。
培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴酒質量分數為5%的高錳酸鉀，并用 塑料薄膜覆蓋12h 。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過 渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。可以在課后統計移栽的成活率，看
看移栽是否合格。
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
探究·實踐 菊花的組織培養
5.進一步探究
若想探究生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響，則應如何 設計對照實驗
① 空白對照：不加任何激素；
② 實驗組1:生長素用量與細胞分裂素用量的比值為1;
③ 實驗組2:生長素用量與細胞分裂素用量的比值大于1;
④ 實驗組3:生長素用量與細胞分裂素用量的比值小于1。
導入新課 自主學習 深度學習遷移應用
自主學習
課堂練習 深度學習 遷移應用
1. (2023 · 蕪湖高二期中)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是( C )
A. 用自然生長的莖進行組織培養需要用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒
B. 培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換
C. 再生植株需要去除根部殘留的培養基進行鍛煉后才能移種大田
D. 試管苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石帶菌量低且營養豐富
2. 如圖是植物組織培養過程示意圖，下列相關說法正確的是( A )
A. 上述植物組織培養過程依據的生物學原理是植物細胞具有全能性
B. 需要對外植體進行嚴格的滅菌處理，以防止雜菌污染
C. 外植體若是月季的花藥，則圖中的①過程需要光照
D. 外植體若是菊花的根尖組織，因細胞中沒有葉綠體，故培養成的新植株葉片無色
① 愈傷 ②
組織
④ 移栽 成活
長 出 ③
叢芽
導入新課
外植體
生根
—①去壁原因：細胞壁阻礙著細胞間的雜交
(1)去除細胞壁 ② 方 法 ：酶解法 露 醇，試分析原因。
_ ③相關酶：纖維素酶和果膠酶 質體吸水過多而漲破。
正在融合的原生質體 再生出細胞壁 愈傷組織
雜種植株
番茄原 番茄細胞 生質體
上述酶溶液中一般加入一定濃度的無機鹽離子和甘
使溶液有一定的滲透壓，防止原生
二、植物體細胞雜交技術
2 . 過程：
導入新課 自主學習 深度學習遷移應用
馬鈴薯 原生質體
馬鈴薯 細胞
①理論基礎：細胞膜具有一定的流動性
物理方法：電融合法、離心法
[②方法：
化學方法：聚乙二醇 (PEG) 融合法、高Ca +-高 pH 融 合 法
正在融合的原生質體 再生出細胞壁
去 壁
番茄原
生質體
二 、 植 物
2 . 過 程 ：
馬鈴薯 細胞
(2)原生質 體間的融合
去壁
馬鈴薯
原生質體
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
體 細 胞 雜 交 技 術
番茄細胞
雜種植株
愈傷組織
2 . 過程： 去壁 ① 馬鈴薯 原生質體
(3)植物細胞融合完成的標志：
霖 脫分化
②
再生出新的細胞壁
再分化
移 栽
植物細胞融合
植物體細胞雜交
二、植物體細胞雜交技術
雜種植株
植物組織培養
去壁
①
番茄原
番茄細胞 生質體
(4)植物體細胞雜交完成的標志： 培育成新植物體
導入新課 自主學習 深 度 學 習遷移應用
再生出細胞壁
愈傷組織
馬鈴薯 細胞
正在融合的原生質體
融合
二
白菜-甘藍
3、 意 義 ： 打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等。
二、植物體細胞雜交技術
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
融合實例：
甘藍
白 菜
十
結合植物體細胞雜交技術過程，思考下列問題：
(1)番茄原生質體(A)與馬鈴薯原生質體(B)融合后，獲得的所有細胞一定是需要 的雜交細胞嗎
(2) 若番茄細胞具有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb; 馬鈴薯細胞含有 4y條染色體，4個染色體組，基因型為ccccDDdd 。則：
①雜種細胞染色體數為 ②雜種細胞染色體組數為
③雜種細胞基因型為 ④從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異
(3)“ 番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結番茄，地下結 馬鈴薯，這是為什么
二、植物體細胞雜交技術
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
4.進一步探究：
(1) 番茄原生質體(A)與馬鈴薯原生質體(B)融合后，獲得的所有 細胞一定是需要的雜交細胞嗎
不一定，有三類。
①未融合的細胞
②兩兩融合的細胞
③多細胞融合體
BB
二、植物體細胞雜交技術
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4.進一步探究：
若只考慮
兩兩融合
篩選
AB
AB
AA
(2)若番茄細胞具有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb; 馬 鈴薯細胞含有4y條染色體，4個染色體組，基因型為ccccDDdd。 則：
①雜種細胞染色體數為
2x+4y
②雜種細胞染色體組數為
二、植物體細胞雜交技術
④從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異
六 (植株為異源六倍體)
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
4.進一步探究：
染色體數目變異
AabbccccDDdd
③雜種細胞基因型為
生物體內基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、
相互影響的， 所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具 備兩個物種的遺傳物質， 但這些遺傳物質的表達相互干擾，它 們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達。
(3)“番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結 番茄，地下結馬鈴薯，這是為什么
二、植物體細胞雜交技術
導入新課 自主學習 深度學習 遷移應用
4.進一步探究：
植 物 組 織 培 養 植 物 體 細 胞 雜 交 技 術 原理 植 物 細 胞 的 全 能 性 細 胞 膜 的 流 動 性 和 植 物 細 胞 的 全 能 性 過程 離體的植物器官、組織或細胞 脫分化 愈傷組織 再分化 芽、根或胚狀體 生長發育 植物體 植物細胞A 去壁 原生質體A 原生質體B 去壁 植物細胞B 人工誘導、 融合的原生 質體AB 再生細胞壁 雜種細胞AB 再分化 雜種植株
脫分化
愈傷組織
意義 保持優良性狀，繁殖速度快、 大規模生產提高經濟效益 克 服 不 同 種 生 物 遠 緣 雜 交 的 障 礙 聯系 植 物 體 細 胞 雜 交 技 術 應 用 了 植 物 組 織 培 養 技 術
總結：植物組織培養與植物體細胞雜交技術的比較
深度學習 遷移應用
新課 自主學習
3. (2023 · 廣東)人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導人參根與胡蘿卜 根產生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產率。下列敘述錯誤的是( ( )
A. 細胞融合前應去除細胞壁 B. 高 Ca +- 高pH溶液可促進細胞融合
C. 融合的細胞即為雜交細胞 D. 雜交細胞可能具有生長快速的優勢
4. (2022 · 天津靜海一中高二期末)如圖表示利用植物體細胞雜交技術獲得雜種植株白 菜一甘藍的過程，下列有關說法錯誤的是( D )
A.①過程表示利用酶解法去除細胞壁獲得原生質體的過程
B.② 過程可用聚乙二醇誘導原生質體融合
C.③過程中高爾基體活動旺盛
D. 最終獲得的雜種植株體細胞內含19條染色體
①
白菜體細胞
(2n=20)
①
甘藍體細胞
(2n=18)
自主學習 深度學習 遷移應用
課堂練習
② ③ ④ ⑤
正在融 合的原
生質體
導入新課
愈傷 組織
雜種 植株
雜種 細胞
/出
一、概念檢測
1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優勢，通過 植物細胞工程技術培育高產、耐鹽的雜種植株的 實驗流程圖。下列相關敘述錯誤的是(A)
A.進行a處理時能用胰蛋白酶
B.b是誘導融合后得到的雜種細胞
C.c 是培養后得到的具有耐鹽性狀的幼芽
D. 進行d選擇時要將植株種在高鹽環境中
2. 科學家在制備原生質體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細胞的細胞壁。 據此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分
甲植物細胞 乙植物細胞 a 處理 甲原生質體 乙原生質體
PEG
誘導 b
細胞分裂
纖維素酶和果膠酶。
練習與應用(教材P38)
目的維株 用的體旅帝6% 傷阻織
自主學習深度學習遷移應用
導入新課

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