2.1.1 植物細胞工程的基本技術(shù)課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)從社會中來“其芽茸茸，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨立，可敬可慕。迨夫花開，凝晴露，萬態(tài)千妍，薰風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。

但是蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方式，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？利用植物細胞的全能性，進行植物組織培養(yǎng)一、植物細胞工程的基本技術(shù)1、全能性定義：細胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能2、具有全能性的原因：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。3、體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：細胞→完整個體或其他各種細胞實例：胡蘿卜韌皮部細胞發(fā)育成完整植株

受精卵發(fā)育成個體（動植物）蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細胞發(fā)育成雄峰用一片葉子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株一、植物細胞工程的基本技術(shù)4、不體現(xiàn)全能性的實例：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉5、不體現(xiàn)全能性的原因：基因在特定時間、空間條件下選擇性表達注意：種子發(fā)育成一顆完整的植株也不能體現(xiàn)全能性，因為種子內(nèi)的胚已經(jīng)是完整的植株問題1：為什么可以用高度分化的細胞、組織培育出完整的植株呢？其中的理論依據(jù)是什么？細胞在分化過程中，其遺傳物質(zhì)并未發(fā)生變化；具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能（即：細胞的全能性）。注意：在植物的生長發(fā)育過程中，分化的細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是為什么？在特定的時間、空間條件下，細胞內(nèi)的基因表達會選擇性表達，所以細胞會按照一定的規(guī)律構(gòu)成生物體的不同組織和器官。細胞全能性實例：---多肉進行葉插繁殖1.選取多肉上健康、飽滿的葉片。2.用剪刀切下整片葉片，切口要平滑、整齊。也可以直接用手輕輕掰下葉片。3.平躺放在沙床上，葉片間隔相聚2~3厘米。4.葉片切口不要有碰臟，擺放通風(fēng)處2~3天，晾干。5.待葉片晾干后移至半陰處養(yǎng)護。6.約2~3周后生根，或從葉基處長出不定芽。7.葉插成功（一）植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.植物組織培養(yǎng)：3.一般過程：指離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其分化為完整植株的技術(shù)。移栽成活2.理論基礎(chǔ)：細胞的全能性植物組織培養(yǎng)技術(shù)--過程遮光一定的光照愈傷組織：指排列不規(guī)則，高度液泡化，呈不定型狀態(tài)的薄壁細胞外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽等試管苗馴化移栽完整植株脫分化：指將分化的細胞轉(zhuǎn)變成未分化的細胞，使其失去特有結(jié)構(gòu)和功能再分化：指讓愈傷組織重新分化為芽、根等器官芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照“激素杠桿”：生長素用量/細胞分裂素用量，

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；

比值適中時，促進愈傷組織的形成。1.離體狀態(tài)：

不離體全能性會受抑制2.一定的營養(yǎng)物質(zhì)：大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等；微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；有機物：甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素以及蔗糖等。3.激素：

生長素、細胞分裂素4.適宜的外界條件：溫度、pH、光照等。5.無菌條件：植物組織培養(yǎng)需滿足的條件：探究-實踐菊花的組織培養(yǎng)外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽等試管苗完整植株移栽1、原理：2、目的：1）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理2）了解生長素和細胞分裂素的濃度、用量比例對菊花愈傷組織形成和分化的影響3）嘗試進行植物組織培養(yǎng)3、步驟：1）制備外植體2）接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基3）接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基4）接種到誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)（1）制備外植體消毒：切割：（無菌操作）酒精30S無菌水2-3次次氯酸鈉溶液30min材料：幼嫩的菊花莖段2-3次無菌水洗超凈工作臺或接種箱消毒與無菌水沖洗切割與接種（2）接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基脫分化避光形成愈傷組織有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。愈傷組織培養(yǎng)培養(yǎng)溫度：18-220C(3）接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基（4）接種到誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基接種室試管苗若先生根后面就不易生芽移栽培養(yǎng)室（二）植物體細胞雜交技術(shù)

欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級作物”。你有什么好妙招？？？利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？不能。因為不同種生物之間存在著生殖隔離（1）番茄和馬鈴薯的體細胞雜交時，首先遇到的障礙是什么？用什么方法可以解除這一障礙？細胞壁會阻礙植物細胞之間的融合。由于細胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成，所以可以用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得有生命活力的原生質(zhì)體。注意：原生質(zhì)體雖然沒有細胞壁，但是具有活細胞的一切特征。酶解法獲得原生質(zhì)體條件溫和，原生質(zhì)體完整性好，活力高。原生質(zhì)體2、融合實例:（二）植物體細胞雜交技術(shù)1、概念：將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。3、步驟說明:1）酶解法去壁：細胞壁纖維素酶、果膠酶原生質(zhì)體2）理化法促融：物理法：電融合法、離心法化學(xué)法：聚乙二醇融合法、高Ca2+—高PH融合法等3）融合的原生質(zhì)體再生出細胞壁為雜種細胞，可誘導(dǎo)形成愈傷組織4、意義:打破生殖隔離，實現(xiàn)遠源雜交育種，培育植物新品種。細胞A細胞B原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A人工誘導(dǎo)融合，并篩選融合原生質(zhì)體再生出細胞壁雜合細胞AB脫分化愈傷組織再分化雜合植株去壁去壁植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物體細胞雜交過程示意圖酶解法練習(xí)與應(yīng)用1.A2.纖維素酶和果膠酶。拓展應(yīng)用

“番茄-馬鈴薯”沒有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯,主要原因是：生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相