細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學、分子生物學和發(fā)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(chǎn)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(yǎng)植物體細胞雜交

細胞工程的概述

-1964年

古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時，首次得到了由花藥中的花粉

粒發(fā)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(zhì)體。-1958年

斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)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(guān)實驗嘗試沒有成功。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物

分子生物學領(lǐng)域，促進了植物細胞工程與分子生物學技

術(shù)的緊密結(jié)合。卡爾森誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)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(fā)展歷程1971年1974年第2章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程蘭花種子通常發(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(yǎng)技術(shù)。市場價格：1500萬每株!

自主學習深度學習遷移應(yīng)用導(dǎo)入新課閱讀教材P?4-35,

回答下列問題：1.植物組織培養(yǎng)的概念；2.植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)；3.植物組織培養(yǎng)的基本過程；一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)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(yǎng)

在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，

誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)無性生殖有絲分裂生殖方式分裂方式導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習遷移應(yīng)用一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)

導(dǎo)入新課

自主學習

深

度

學

習

遷移應(yīng)用2.理論基礎(chǔ)：

細胞的全能性細胞經(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。(1)實例：

①胡蘿卜韌皮部細胞發(fā)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(fā)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(zhì)。生長點-(3)為什么生物體內(nèi)細胞并沒有表現(xiàn)出全能性?葉原基的細胞只能發(fā)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(fā)育為芽

一

芽原基-枝芽結(jié)構(gòu)示意圖脫分化

愈傷組織

再分化、幼根和芽發(fā)

育、

或胚狀體一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.基本過程誘導(dǎo)生根移栽成活5

起誘導(dǎo)生芽接種外植體

誘導(dǎo)愈傷組織導(dǎo)入新課

自主學習

深

度

學

習遷移應(yīng)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(yǎng)條件的

誘導(dǎo)下，使已經(jīng)分化的細胞失

去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變

為未

分

化的

細

胞。脫分化不含有葉綠體；因為外植體經(jīng)過

誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞。接種外植體細胞排列疏

松且無規(guī)則、

高度液泡化、

不定形的薄

壁組織團塊。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)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(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用3.基本過程誘導(dǎo)愈傷組織移栽成活誘導(dǎo)生芽誘

導(dǎo)生

根1.外植體消毒2.外植體切段3.接種外植體4.誘導(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用1.外植體消毒2.外植體切段3.接種外植體4.誘導(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)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30s③

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(yǎng)物競爭營養(yǎng)；另一方面產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用為什么強調(diào)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30s③無菌水清洗2-3次④次氯酸鈉溶液處理30min⑤

無

菌

水清洗2-3次①消過毒的外植體置于無菌培養(yǎng)皿

L②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(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)

導(dǎo)入新課自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用1.外植體消毒2.外植體切段3.接種外植體4.誘導(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽KI

(碘化鉀)

0.83

mgCuSO?·5H?O

(五水合硫酸銅)0.025mg甘氨酸

2

mg鹽酸吡哆醇(維生素B?)0.5mg肌醇

100mg瓊脂

10g螯合鐵鹽*Na?MoO?

·2H?O

(二水合鉬酸鈉)0.25mgCoCl?:6H?O(六水合氯化鈷)鹽酸硫胺素(維生素B?)煙酸蔗糖0.025

mg0.1

mg0.5

mg30g一L

MS

培養(yǎng)基的配方(1L

的用量)NH?NO?(硝酸銨)

1650mgKH?PO?(磷酸二氫鉀)

170mgCaCl?

·2H?O

(二水合氯化鈣)4

40mgZnSO?·4H?O

(四水合硫酸鋅)8.6mgKNO?(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

mg370

mg22.3

mg6.2

mg①培養(yǎng)基名稱：

MS培養(yǎng)基

;②物理性質(zhì)：

固

體培養(yǎng)基；③碳源：

蔗糖

o探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)(1)植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方導(dǎo)入新課

自主學習

深

度

學

習

遷移應(yīng)用116口1.外植體消毒2.外植體切段3.接種外植體4.誘導(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽(1)植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

P116①培養(yǎng)基名稱：

MS培養(yǎng)基

_

;②

物理性質(zhì)：

固體培養(yǎng)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(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中

。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)

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(huán)境中的有機物才能生存。?

接種外植體時，不要倒插!(將“形態(tài)學上端”朝上)探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用1.外植體消毒2.外植體切段3.接種外植體4.誘導(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根培養(yǎng)基及培養(yǎng)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(huán)境將接種了外植體的錐形瓶或植

物組織培養(yǎng)瓶置于18~22℃

的培養(yǎng)

箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)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(yǎng)有光時，往往容易形成維管組

織，而不易形成愈傷組織。導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用6.煉苗、移栽長出芽后，將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進

一步誘導(dǎo)形成試管苗。①需要給予適當時間和強度的光照!因為芽發(fā)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(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到

誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上。5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)1.外植體消毒深度學習

遷移應(yīng)用導(dǎo)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(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根生長素/細胞分裂素結(jié)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(guān)鍵激素，它們的濃度、比例都會影響植物細

胞的發(fā)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(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根!探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)簡記：“高根低芽中愈傷”導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)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(dǎo)愈傷組織5.誘導(dǎo)生芽生根6.煉苗、移栽用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將

幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等

環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓

試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)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(dǎo)入新課

自主學習

遷移應(yīng)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(yīng)將其形態(tài)學土端插入誘導(dǎo)愈傷組

織的培養(yǎng)基中(

個)若用菊花莖切段作為外植體，應(yīng)將其形態(tài)學下端插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。(4)誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)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(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)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(xiàn)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(xiàn)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(yǎng)時，對外植體要進行滅菌處理((X)在植物組織培養(yǎng)時，對外植體要進行消毒處理。自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用導(dǎo)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(jié)構(gòu)拓

展

：植

物

組

織

培

養(yǎng)

的

兩

種

途

徑導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用移栽成活誘導(dǎo)生根器官

發(fā)生

途徑誘

導(dǎo)愈

傷

組織接種外植體誘導(dǎo)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(yǎng)條件*配制合適的培養(yǎng)基，包括有機營養(yǎng)成分、無機營養(yǎng)成分。*對培養(yǎng)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(yǎng)應(yīng)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(xiàn)出全能性。(4)嚴格的無菌條件

*對操作環(huán)境、雙手、外植體進行消毒；歸納：植物組織培養(yǎng)的條件導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習遷移應(yīng)用(5)適宜的培養(yǎng)條件(1)離體①

培養(yǎng)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(tǒng)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(yǎng)(2)從剛接種的外植體到長出愈傷組織需經(jīng)歷多少天?4.結(jié)果分析與評價導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習遷移應(yīng)用一般需要2周左右。脫分化過程中受污染的培養(yǎng)基探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)4.結(jié)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(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。

一般使用無土栽培的辦法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴酒質(zhì)量分數(shù)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?？梢栽谡n后統(tǒng)計移栽的成活率，看看移栽是否合格。導(dǎo)入新課

自主學習深度學習

遷移應(yīng)用探究·實踐

菊花的組織培養(yǎng)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(yǎng)的影響，則應(yīng)如何

設(shè)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(dǎo)入新課

自主學習

深度學習遷移應(yīng)用自主學習課堂練習

深度學習

遷移應(yīng)用1.

(2023

·

蕪湖高二期中)下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是(

C)A.

用自然生長的莖進行組織培養(yǎng)需要用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒B.

培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內(nèi)外的氣體交換C.再生植株需要去除根部殘留的培養(yǎng)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(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營養(yǎng)豐富2.如圖是植物組織培養(yǎng)過程示意圖，下列相關(guān)說法正確的是(

A

)A.上述植物組織培養(yǎng)過程依據(jù)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(yǎng)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(dǎo)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(guān)酶：纖維素酶和果膠酶

質(zhì)體吸水過多而漲破。正在融合的原生質(zhì)體

再生出細胞壁愈傷組織雜種植株番茄原番茄細胞

生質(zhì)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(shù)2

.

過程：導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習遷移應(yīng)用馬鈴薯

原生質(zhì)體馬鈴薯

細胞①理論基礎(chǔ)：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Ca2+-高pH

融

合

法正在融合的原生質(zhì)體

再生出細胞壁去

壁番茄原生質(zhì)體二

、

植物2

.

過

程

：馬鈴薯細胞(2)原生質(zhì)

體間的融合去壁馬鈴薯原生質(zhì)體導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用體細胞雜交技術(shù)番茄細胞雜種植株愈傷組織2

.

過程：去壁①馬鈴薯原生質(zhì)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(shù)雜種植株植物組織培養(yǎng)去壁①番茄原番茄細胞

生質(zhì)體(4)植物體細胞雜交完成的標志：

培育成新植物體導(dǎo)入新課

自主學習

深

度

學

習遷移應(yīng)用再生出細胞壁愈傷組織馬鈴薯

細胞正在融合的原生質(zhì)體融合二白菜-甘藍3、

意

義

：

打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等。二、植物體細胞雜交技術(shù)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用融合實例：甘藍白

菜十結(jié)合植物體細胞雜交技術(shù)過程，思考下列問題：(1)番茄原生質(zhì)體(A)與馬鈴薯原生質(zhì)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(shù)為?

②雜種細胞染色體組數(shù)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(jié)番茄，地下結(jié)

馬鈴薯，這是為什么?二、植物體細胞雜交技術(shù)

導(dǎo)入新課自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用

4.進一步探究：(1)

番茄原生質(zhì)體(A)與馬鈴薯原生質(zhì)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(shù)導(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用4.進一步探究：若只考慮兩兩融合篩選ABABAA(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(shù)為?2x+4y②雜種細胞染色體組數(shù)為?二、植物體細胞雜交技術(shù)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(dǎo)入新課

自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用4.進一步探究：染色體數(shù)目變異AabbccccDDdd③雜種細胞基因型為?生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)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(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)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(zhì)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(jié)

番茄，地下結(jié)馬鈴薯，這是為什么?二、植物體細胞雜交技術(shù)導(dǎo)入新課自主學習

深度學習

遷移應(yīng)用4.進一步探究：植物組織培養(yǎng)植

物

體

細

胞

雜

交

技

術(shù)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(fā)育植物體植物細胞A去壁原生質(zhì)體A

原生質(zhì)體B去壁植物細胞B人工誘導(dǎo)、

融合的原生質(zhì)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(yōu)良性狀，繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益克

服

不

同

種

生

物

遠