原理和方法：操作的水平：目的：分類：細胞生物學、分子生物學和發育生物學等多學科。細胞器、細胞或組織水平獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品。植物細胞工程、動物細胞工程細胞工程石家莊市第十五中學

張姍姍2.1.1植物細胞工程的基本技術新課導入其芽葺葺，其葉青青猶綠衣郎，挺節獨立可敬可慕，迨夫花開凝晴滾露，萬態千妍薰風自來，四坐芬郁豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！——《金漳蘭譜》

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？一、植物組織培養技術植物組織培養：

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。問題1：為什么植物組織或細胞能培養成完整植物體？細胞的全能性（植物組織培養的基本原理）外植體一、植物組織培養技術（3）體現全能性的標志：（1）定義：細胞→完整個體或其他各種細胞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，即細胞具有全能性。例：①胡蘿卜韌皮部細胞發育成完整植株②蜜蜂卵細胞發育成雄峰③用一片葉子、一粒花粉繁殖出新的植株（2）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。1.細胞的全能性——植物組織培養的基本原理問題2：生物體生長發育過程中，并不是所有的細胞都能體現全能性，為什么？一、植物組織培養技術1.細胞的全能性——植物組織培養的基本原理（4）生物體內細胞并不都表現全能性原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。生長點葉原基芽軸芽原基枝芽結構示意圖葉原基的細胞只能發育為葉芽原基的細胞只能發育為芽（5）表現出全能性的條件：（溫度，濕度，光照等）（一定的營養物質、激素）①離體②適宜的外界環境條件④無菌環境③培養基一、植物組織培養技術2.植物組織培養的流程：接種外植體離體培養的植物器官、組織或細胞脫分化誘導愈傷組織無組織結構、松散的薄壁細胞團離體條件下已分化的細胞經過誘導，失去特有的結構和功能，重新獲得分裂能力誘導生芽再分化愈傷組織能重新分化成芽、根等器官誘導生根移栽成活一、植物組織培養技術決定植物脫分化、再分化的關鍵因素：外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化生長素和細胞分裂素的濃度和比例生長素用量/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促進芽的分化探究·實踐菊花的組織培養1.目的要求：（1）了解植物組織培養的基本原理。（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。2.材料用具：幼嫩的菊花莖段、體積分數70%的酒精，質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液和無菌水，50mL錐形瓶（或植物組織培養瓶）。植物組織培養常用的培養基：MS培養基(P116)。分裂旺盛，更容易誘導形成愈傷組織。探究·實踐菊花的組織培養（1）培養基名稱：

；（2）物理性質：

；（3）碳源：

。拓展：植物組織培養常用的培養基配方MS培養基固體培養基有機碳源（蔗糖）作為碳源，提供能量①無機營養成分(水和無機鹽)②有機營養成分(蔗糖、氨基酸、維生素等)③特定濃度和比例的激素(主要是生長素和細胞分裂素)探究·實踐菊花的組織培養3.方法步驟：外植體消毒①雙手和超凈工作臺臺面:用酒精擦拭②外植體:酒精30S無菌水洗2-3次次氯酸鈉溶液30min2-3次無菌水洗外植體切段外植體置于無菌的培養皿中→用無菌濾紙吸去表面水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段防止雜菌生長：①雜菌與培養物競爭營養；②產生有害物質危害培養物。探究·實踐菊花的組織培養3.方法步驟：外植體消毒外植體切段接種外植體在超凈工作臺酒精燈火焰旁，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。注意：接種時注意外植體的方向，不要倒插。

（將“形態學上端”朝上，下端朝下）探究·實踐菊花的組織培養3.方法步驟：外植體消毒外植體切段接種外植體誘導愈傷組織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。（脫分化）脫分化的條件a.離體、適宜的營養b.生長素與細胞分裂素的比例適中c.一般不需要光有光易形成維管組織，不易形成愈傷組織。探究·實踐菊花的組織培養3.方法步驟：外植體消毒外植體切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根培養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。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。

（再分化）誘導生根誘導生芽注意：先誘導生芽，再誘導生根。再分化的條件a.離體、適宜的營養b.誘導生芽：生長素＜細胞分裂素誘導生根：生長素＞細胞分裂素c.每日給予適當時間和強度的光照有利于葉綠素的形成探究·實踐菊花的組織培養外植體消毒外植體切段接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽生根3.方法步驟：移栽試管苗煉苗移栽觀察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。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。固體基質型，含水量高、蓄水性強、透性好，適合栽培探究·實踐菊花的組織培養3.方法步驟：探究·實踐菊花的組織培養胚狀體：離體培養條件下，沒有經過受精過程，但經過胚胎發育過程形成的胚狀類似物，因而統稱為體細胞胚或胚狀體。胚狀體途徑器官發生途徑外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發育試管苗（移栽到大田）拓展：植物組織培養的兩種途徑隨堂檢測1.番茄根尖經過植物組織培養可以形成完整的番茄植株。下列有關敘述錯誤的是()A.此過程中發生了細胞的脫分化、再分化B.植物激素在此過程中起調節作用C.此過程中若發生雜菌污染則難以獲得目的植株D.根尖細胞最終發育為無葉綠體的植株D2.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，需要的條件是()①消毒和滅菌②一定濃度的植物激素③適宜的溫度④充足的光照⑤充足的養料A.①③④⑤B.②③④⑤C.①②③④ D.①②③⑤D二、植物體細胞雜交技術“番茄-馬鈴薯”的假想圖思考：某科學家欲培育地上長番茄和地下結馬鈴薯的“超級作物”。1.通過有性雜交能實現嗎？為什么？不能，不同種物種間存在生殖隔離。2.有沒有方法可以打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？植物體細胞雜交技術。二、植物體細胞雜交技術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。問題3：兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？應該怎么處理？植物細胞有細胞壁，用酶解法（纖維素酶和果膠酶）去除二、植物體細胞雜交技術2.過程：方法：原理：目的：酶解法（用纖維素酶和果膠酶）利用酶的專一性去除細胞壁，獲得原生質體。（1）去除細胞壁注意：原生質體≠原生質層原生質體：脫去細胞壁的細胞。原生質層：細胞膜、液泡膜和兩膜之間的細胞質。A細胞A原生質體B細胞B原生質體再生出細胞壁二、植物體細胞雜交技術2.過程：（2）誘導融合正在融合的原生質體a.理論基礎：細胞膜具有流動性b.方法物理法：化學法：電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法c.植物細胞融合完成的標志：融合的原生質體再生出細胞壁A細胞A原生質體B細胞B原生質體思考：新細胞壁的形成與哪種細胞器有關？高爾基體、線粒體二、植物體細胞雜交技術【拓展】B原生質體A原生質體融合雜種細胞AB融合細胞類型的分析1.A種原生質體與B種原生質體融合后（只考慮兩兩融合）有幾種融合類型？2.想從中獲取我們想要的類型，需要進行怎樣的操作？有3種融合類型，分別是AA、BB、AB。對融合后的原生質體進行篩選。二、植物體細胞雜交技術2.過程：（3）植物組織培養再生出細胞壁正在融合的原生質體A細胞A原生質體B細胞B原生質體雜種植株移栽后的植株愈傷組織a.技術：b.原理：植物組織培養技術植物細胞的全能性c.植物體細胞雜交完成的標志：培育出雜種植株二、植物體細胞雜交技術A細胞A原生質體B細胞B原生質體正在融合的原生質體再生出細胞壁愈傷組織雜種植株移栽后的植株2.過程：原生質體融合植物組織培養（細胞膜的流動性）（植物細胞的全能性）融合完成標志植物體細胞雜交完成標志二、植物體細胞雜交技術【拓展】融合細胞類型的分析3.白菜（2N=18）與甘藍（2N=18）體細胞雜交所得植株白菜-甘藍的細胞染色體數為

，屬于

倍體。思考：通過體細胞雜交獲得的植株是否可育？說出理由。36（異源）四可育。通過體細胞雜交獲得的植株為異源四倍體，含有同源染色體，能正常聯會。變異類型：染色體組數：染色體數目變異兩親本染色體組數之和。2+2二、植物體細胞雜交技術利用這項技術，科學家培育出了白菜—甘藍、普通小麥—長穗偃麥草等雜種植株。打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種。3.意義：問題4：為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？生物體內基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的二、植物體細胞雜交技術項目植物組織培養植物體細胞雜交技術生殖方式無性繁殖原理細胞全能性細胞膜具有一定的流動性、植物細胞的全能性步驟①脫分化②再分化①去除細胞壁②融合形成雜種細胞③組織培養（脫分化、再分化）意義保持優良性狀，繁殖速度快打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種聯系植物組織培養是植物體細胞雜交的一個環節，融合的體細胞只有通過植物組織培養才能發育成完整的個體。課堂小結植物細胞工程去除細胞壁再生細胞壁纖維素酶果膠酶植物細A、B原生質體A、B融合的原生質體雜種細胞原理：植物細胞的全能性外植體脫分化愈傷組織再分化(根、芽)完整植株物理法：化學法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法等菊花的組織培養技術組織培