資源簡介

(共38張PPT)
第2章細胞工程
細胞工程概念 (P.31)
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，有目的地獲得特定的細胞、組織、 器官、個體或其產品的一門綜合性的生物工程。
原理和方法
細胞生物學、分子生物學和發育生物學
操作水平
細胞器、細胞或組織
目 的
獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品
分類
植物細胞工程和動物細胞工程
第2章 細胞工程
第1節
植物細胞工程
--植物細胞工程的基本技術
02 植物體細胞雜交
01 植物組織培養技術
目 錄 /CONTENTS
植物細胞工程
從社會中來 鬼蘭(幽靈蘭)
市場價格：1500萬每株!
世上最貴的蘭花
一 、植物組織培養技術 外植體
1、概念：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。
2、理論基礎：植物細胞的全能性
> 概 念
細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的
潛能，即細胞具有全能性。
卡
葉子 花瓣 花粉 細胞 植物體
> 原因
高度分化的細胞仍含有該物種的全部遺傳信 息 ，具有發育成完整個體所需要的全套基因。
實例：胡蘿卜韌皮部
細胞發育成完整植株
韌皮部細胞
脫分化
再分化 細胞團
(必修1 P118-121)
胡蘿卜植株
幼苗
根或芽
>植物細胞表現出全能性的條件
枝芽結構示意圖
a、離體 b、一定的營養物質、植物激素 c、適宜的溫度、 pH 、光照、無菌等外界條件
>為什么植物體中細胞沒有表現出全能性
生長點
葉原基的細胞 只能發育為葉
芽原基的細胞 只能發育為芽
在特定的時間和空間 條件下，細胞中的基 因會選擇性表達。
葉原基
芽 軸
芽原基
[思考]
一 、植物組織培養技術 外植體
1、概念：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。
2、理論基礎：植物細胞的全能性
3、大致過程：
接種外植體
外植體 脫分化 愈傷組織再分化 根、芽 — → 完整植株
分化狀態 未分化狀態 9
移栽成活
誘導生根
誘導生芽
誘導愈傷組織
脫分化：在一定的激素和營養等 條件的誘導下，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，進而形成 愈傷組織的過程。
愈傷組織： 脫分化形成的不定形的薄壁組織團塊。
再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。
愈傷組織 生芽 試管苗
【 相關概念 】
10
菊花的組織培養
酒精 → 無菌水 → 次氯酸鈉溶液
30S 2-3次 30min
無菌水洗
2-3次
為什么進行無菌操作
防止雜菌污染。
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
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
煉苗、移栽
菊花的組織培養
酒精 → 無菌水 → 次氯酸鈉溶液
30S 2-3次 30min
無菌水洗
2-3次
將消過毒的外植體置于無菌培養皿中
→用無菌濾紙吸去表面的水分
→用解剖刀將外植體切成
0.5～1cm長的小段。
探究 · 實踐
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
煉苗、移栽
一 、 NH KH CaC ZnS KI( CuSO 甘氨 鹽酸 肌醇
MS培養基的配方(1L的用量)
NO (硝酸銨) 1650 mg KNO (硝酸鉀) 1900 mg
PO (磷酸二氫鉀) 170 mg MgSO · 7H O(七水合硫酸鎂)370 mg
l · 2H O(二水合氯化鈣)440 mg MnSO 4H O(四水合硫酸錳)22.3 mg
O · 4H O(四水合硫酸鋅)8.6 mg H BO (硼酸) 6.2 mg
碘化鉀) 0.83 mg Na MoO · 2H O(二水合鉬酸鈉)0.25 mg
· 5H O(五水合硫酸銅)0.025 mg CoCl · 6H O(六水合氯化鈷) 0.025 mg 酸 2 mg 鹽酸硫胺素(維生素B ) 0.1 mg
吡哆醇(維生素B ) 0.5 mg 煙酸 0.5 mg
100 mg 蔗糖 30g
瓊脂
10g
鹽*
螯合鐵
一、植物組織培養常用的培養基配方 P116
二、MS培養基配過程
拓展 Expand
探究 · 實踐
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
煉苗、移栽
菊花的組織培養
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。
接種外植體時，不要倒插!
(將“形態學上端”朝上)
探究 · 實踐
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
煉苗、移栽
菊花的組織培養
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。
置于黑暗
有光時，往往容易形成維管組
織，而不易形成愈傷組織。
脫分化過程中受污染的培養基
菊花的組織培養
培養15~20天后，將生長良好的愈
傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。 長出芽后，再將其轉接到誘導生根的
培養基上，進一步誘導形成試管苗。
置于光照!
芽發育成葉，葉肉細胞中 葉綠素的合成需要光照
探究 · 實踐
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
煉苗、移栽
若先生根后 就不易生芽
再分化過程中受污染的培養基
探究 · 實踐
外植體的消毒
外植體的切段
接種外植體
誘導愈傷組織
誘導生芽生根
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。
每天觀察并記錄幼苗的生長情況， 適時澆水、施肥，直至開花。
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。
菊花的組織培養
觀察
煉苗
移栽
①外植體消毒 ③接種外植體 ⑤誘導生芽生根
②外植體切段 ④誘導愈傷組織 ⑥煉苗、移栽
回顧實驗
拓 展 植物組織培養的兩種途徑 Expand
胡蘿卜根
胚狀體 的韌皮部
途徑
愈傷組織
接種外植體
器官
發生 途徑
胚狀體 幼苗 胡蘿卜植株
胚狀體
無性生殖
誘導愈傷組織
類似胚的結構
誘導生芽
移栽成活
誘導生根
探究 · 實踐 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；
生長素用量/ 細胞分裂素用量
結果
比值≈1
促進愈傷組織的形成
比值>1
促進根的分化
比值<1
促進芽的分化
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。
生長素與細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素(課.35)
→細胞分裂素
生長素
(3)若用菊花莖切段作為外植體，應將其形態學上端插入誘導愈傷組 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( × ) ,解析
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。
(1)植物體的任何細胞都具有全能性，也都能表現出全能性( × )
解析
植物細胞雖然具有全能性，但并不是所有細胞都能表達全能性， 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( × )
判斷正誤
同步P.14
1. (2023 ·江蘇南通高二期中)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是( )
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
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
解析
C 自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用體積分數為70%的酒精消毒， 用無菌水清洗，再用質量分數為5%的次氯酸鈉溶液處理，最后再用無菌水 清洗，A錯誤；培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響 氣體交換，B錯誤；試管苗生存能力較弱，需要進行鍛煉，采用蛭石作為栽 培基質的原因是蛭石保水透氣，蛭石不含營養，D錯誤。
及時反饋
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 長出 ③ 組織 叢芽
2.2. 如圖是植物組織培養過程示意圖，下列相關說法正確的是( )
④ 移栽
成活
外植體
生根
解析
A 外植體一般只消毒，不進行滅菌處理，以保持外植體的活性， B
錯誤；①是脫分化過程，月季花藥的脫分化過程不需要光照且應避 光培養，當愈傷組織再分化形成芽和葉時才需要適當時間和強度的 光照，C 錯誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培 養過程中，基因的選擇性表達會使培養成的新植株葉片呈綠色， D
錯 誤 。
培養條件：
①無菌
②營養物質
③適宜環境條件(溫度、 PH、 光等)
④植物激素：
細胞分裂素 生長素
脫分化 遮光
愈傷組織
再分化 一定的光照
胚狀體
有光時，往往容易 形成維管組織，而 不易形成愈傷組織。
芽發育成葉，葉肉細胞中 葉綠素的合成需要光照
離體的植物器官、組織或細胞(外植體)
根、芽
試管苗
“番茄-馬鈴薯”的假想圖
利用傳統有性雜交方法能實現嗎 為什么
欲培育地上長番茄和地下結馬鈴薯的“超級作物”。你有什么好妙招
不能。因為兩種生物之間存在著天然的生殖隔離
27
人細胞
人鼠雜交細胞
培養40min
綠色熒光素 標記的抗體
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。
參考動物細胞融合，若是植物細胞之間的雜交，則應先做什么 得到雜種細胞后，如何培育成植株
二 、植物體細胞雜交技術
細胞壁 細胞膜
細胞質 液泡膜
細胞液
紅色熒光素 標記的抗體
細胞融合初期
細胞 融合
細胞融合
鼠細胞
28
番茄細胞 番茄原生質體
植物細胞融合 植物組織培養
植物體細胞雜交
正在融合的原生質體 雜種細胞 愈傷組織 雜種植株
2.過程
去壁
再生
新 壁
③
馬鈴薯
原生質體
馬鈴薯 細胞
融合
②
脫分化
再分化
移栽
去壁
29
①原因：細胞壁阻礙著細胞間的雜交
②方法：酶解法
③酶 ：纖維素酶和果膠酶
再生出細胞壁
愈傷組織
植物體細胞雜交
原生質體
原生質層
去壁
馬鈴薯
原生質體
融合
番茄細胞 番茄原生質體
植物細胞融合
雜種植株
植物組織培養
植物體細胞雜交技術
細胞壁
細胞膜
細胞質
液泡 細胞核
細胞壁
細胞膜] 細胞質 液泡膜 細胞液
(1)去除細胞壁
馬鈴薯 細胞
再生
③
去壁
①
正在融合的原生質體
脫分化
再分化
移栽
30
番茄細胞 番茄原生質體
植物細胞融合 植物組織培養
植物體細胞雜交
①基 礎 ：細胞膜具有流動性
物理：電融合法、離心法
化學： 聚乙二醇 (PEG) 融合法、高Ca +-高pH融合法
去 壁
①
馬鈴薯
原生質體
去壁
正在融合的原生質體 再生出細胞壁
愈傷組織
移栽
雜種植株
(2)原生質體
間的融合
植物體細胞雜交技術
再生 新壁
③
②方法：
馬鈴薯 細胞
融合
②
脫分化
再分化
31
高爾基體
(3)融合完成的標志：再生出新的細胞壁
(4)雜交完成的標志：培育成新植物體
細胞的全能性
番茄原生質體
植物細胞融合
植物體細胞雜交
去壁
馬鈴薯
原生質體
去壁
正在融合的原生質體 再生出細胞壁
愈傷組織
移栽
雜種植株
植物組織培養
再生 新 壁
③
馬鈴薯 細 胞
番茄細胞
再分化
移栽后的植株
脫分化
融 合
32
主要原因是：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"雜種植株的細胞中兩 個物種遺傳物質的表達存在相互干擾，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，雜種植株自然就不能地上結 番茄、地下長馬鈴薯了。
"番茄一馬鈴薯"雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結番 茄，地下長馬鈴薯，這是為什么
拓展 課P.38
Expand
細胞融合后，共有 5 種細胞類型
融合細胞有 3 種，符合要求的是AB
A
甘藍
B
同 步P.16-------2 34
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
融合實例： 思 考 ：
(1)植物體細胞雜交技術的目的是獲得雜種細胞( × )
(2)植物體細胞雜交利用了植物組織培養技術(
(3)植物原生質體融合的原理是植物細胞的全能性( × )
解析
兩個植物細胞需要先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有 活力的原生質體，再用物理法或化學法誘導原生質體融合。
植物原生質體融合的原理是細胞膜具有一定的流動性。
(4)利用物理法或化學法可以直接誘導兩個植物細胞融合( × )
判斷正誤
解析
同 步P.7
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
最終獲得的雜種植株體細胞內含19條染色體
解 析
D [最終獲得的雜種植株體細胞內含有兩個親本的全部遺傳物質，即含有20+18= 38(條)染色體，故D 項錯誤。]
①
白 菜 體 細 胞 (2n=20)
①
甘 藍 體 細 胞 (2n=18)
3. (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—甘藍的過程，下列有關說法錯誤的是( )
及時反饋
② ④ ⑤
正 合 生
在 的 質
融 原 體
愈 組
雜 植
傷 織
種 胞
雜 細
種 株
4. 如圖為植物體細胞雜交技術的流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體
植物細胞，所含有的染色體組分別是AA 和 BB。 據圖分析，下列敘述正確的 是( )
甲
A. 經過程①獲得的a、b 稱為原生質體，過程②利用了細胞膜的選擇透過性 B.c 細胞只有AABB 這一種類型
C. 過程③和④分別是脫分化和再分化
D. 獲得的植株d, 因為在減數分裂時同源染色體能正常配對，所以理論上是 可育的
解析
D 過程②利用細胞膜的流動性，A 錯誤；若只考慮兩兩融合，則融
合的細胞有三種類型：AAAA 、BBBB 、AABB,B 錯誤；過程④和 ⑤分別是脫分化和再分化，C 錯誤；通過植物體細胞雜交獲得的植 株d,因為細胞中有同源染色體存在，在減數分裂時，同源染色體
能正常配對，所以理論上是可育的， D 正確。
植物組織培養
植物細胞的全能性
離體的植物器官、組織或細胞
脫分化
愈傷組織
再分化
根、芽或胚狀體
生長發育
植物體
保持優良性狀，繁殖速度快、 大規模生產提高經濟效益
植物體細胞雜交技術
細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
植物組織培養與植物體細胞雜交技術的比較
原理
過程
意 義
聯系
融合的原生
質 體AB
再生細胞壁
雜種細胞AB
植物細胞A
去壁
原生質體A
原生質體B
去壁
植物細胞B
植物體細胞雜交技術應用了植物組織培養技術
克服不同種生物遠緣雜交的障礙
脫分化
愈傷組織
雜種植株 <再分化
人工誘導
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 纖維素酶和果膠酶
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 )
目 的 植 株 選 擇 c 用體培養基培養的 愈傷組織
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
練習與應用
PEG
誘導
細胞分裂
甲原生質體 乙原生質體
甲植物細胞 乙植物細胞
a
處 理
b

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