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2020-2021学年第二章 细胞工程第一节 植物细胞工程授课课件ppt
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这是一份2020-2021学年第二章 细胞工程第一节 植物细胞工程授课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了什么叫细胞工程，植物组织培养技术，植物组织培养，植物组织培养概念，植物组织培养的原理，细胞全能性实例，多肉进行叶插繁殖，植物组织培养的流程图，植物组织培养小结，天竺葵的组织培养等内容，欢迎下载使用。
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1971年，卡尔森（，1944—2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1964年，古哈（S.Guha，1938—2007）等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
1960年，科金（，1931—）用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1958年，斯图尔德（，1904—1993）等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1902年，哈伯兰特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
植物细胞工程的发展历程
1937年，有科学家在人工条件下成功诱导出分化程度低，具有分裂能力的愈伤组织。
3、1958年，美国植物学家斯图尔德等人，用胡萝卜韧皮部的组织块进行离体培养，得到了完整的植株,并且能够开花结果。
胡萝卜肉质根的组织培养示意图
从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。 但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。 如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
“其芽茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！”
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，最终形成部分或完整的植株。（人教：完整的植株。）
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物） 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞；②植物细胞>动物细胞。
随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。
植物组织培养的一般过程
外植体——离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？
胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。
消毒：除去外植体表面的微生物。消毒后的外植体需要用无菌水充分冲洗。
接种：在 条件下，将外植体置于适宜的培养基上的操作。 接种用的培养基一般都要含有适量的水、无机盐、碳源、 、 维生素以及 等
为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。杂菌和植物细胞之间有哪些关系？种间竞争或寄生。
诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变 ，逐步失去原有的 状态，转变为具有 能力的细胞的过程。
为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
愈伤组织：一团没有特定形态、结构和功能的 细胞团，一般处于 状态；细胞排列疏松且无规则、高度液泡化
见光后愈伤组织变为绿色
注意：无叶绿体，可进行有丝分裂
思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
愈伤组织中不含有叶绿体；培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体
诱导再分化：脱分化产生的愈伤组织生长一段时间后，将移植到新的培养基上继续培养,经 ，形成芽和根等器官，或进一步发育成完整植株的过程。
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
注意：需要光照，因为芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
愈伤组织再分化后可发育为植株，也可诱导形成 。
其他影响因素：如：培养基的 等
炼苗移植：使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移植到大田能顺利 。
影响植物组织再分化的因素有：
生长素和细胞分裂素的比值 微生物 培养基的离子平衡 pH值 温度
蔗糖：提供能量、调节渗透压
植物组织培养的条件及影响因素
① 的植物组织和器官；②严格的 操作：消毒和灭菌；③提供适宜的营养条件：需要配制特定的 ；④控制适宜的环境条件：比如 、 、 等。
培养条件：①无菌②营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素： 细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
（1）实验目的①学会配制植物组织培养的培养基（如MS培养基），学会外植体的制备、_____、消毒、灭菌等多项技术。②掌握 在愈伤组织再分化等过程中的作用，学会合理使用植物激素。③尝试进行植物组织培养，关注植物组织培养技术在生产中的应用。
走进实验室：天竺葵的组织培养
（2）实验原理①植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的_______。当其处于_____状态时，经过适当处理后，在适宜的培养基上，经过脱分化、再分化，可发育成完整的植株。②组织培养得到的试管苗是非常幼嫩的植株，其表面蜡质和角质层等保护组织 ，气孔 ，有叶绿体但光合作用 。这样的试管苗一般要经过 ，以逐渐适应自然环境下的生长条件。（3）实验器材和试剂（见课本P49）
培养基自然冷却后，置于30℃培养室中观察3 d，以检查是否___________
倒入时不要让培养基粘到_____________
倒入培养基的量一般为锥形瓶容量___
用 灭菌
（1）脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程（ ）（2）植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性（ ）（3）诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样（ ）（4）脱分化过程一般不需要光照，再分化过程需要光照（ ）
1.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，那植物细胞具有全能性的原因是什么？
植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的基因组，即植物细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
2.来自同一植物体的分化程度不同的体细胞所含遗传信息是否相同？全能性大小是否相同？
遗传信息相同；全能性大小一般不相同，分化程度低的细胞全能性大于分化程度高的细胞。
3.以下是植物组织培养的过程，试回答相关问题：
（1）①②分别是什么过程？
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
（2）在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
诱导愈伤组织、诱导生芽和诱导生根的培养基不同，它们之间最大的差别是生长素和细胞分裂素的相对浓度的不同。
（3）在植物组织培养过程中，需要两次“转接”，一是将愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，二是长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，请问“转接”的原因是什么？
1.不同细胞全能性的大小（1）体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。（2）不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。（3）不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
2.全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
3.体现细胞全能性的条件
4.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响
1.不同细胞的全能性高低不同，下列有关细胞全能性大小的比较，正确的是A.一般细胞分裂能力越弱，细胞全能性越高B.一般情况下，干细胞的全能性高于体细胞C.韧皮部细胞的全能性高于形成层细胞D.衰老细胞的全能性高于幼嫩细胞
2.（2021·合肥检测）植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别包括①植物细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
在20世纪60年代，一些科学家就尝试将番茄和马铃薯杂交，试图培养出一种地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”。
讨论：用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？
不能； 因为两种生物之间存在着生殖隔离；
有没有一种方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
积极思维：如何获得“超级作物”？
2003年1月5日，“神舟”四号准确陆。这次时6天18小时的空行，开展了多项在轨研究，其中有一项被媒体描述成“太空婚礼”的生物实验。不过，“婚礼”中的 “新郎”和“新娘”是一对对体细胞，作为“新房”的是一个黑色的小合子——电融合仪。原来，这是科技工作者在空间微重力条件下进行的细胞融合（cell fusin）实验。
关于植物体细胞杂交技术的趣事
1.概念：植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的 培育成新品种 的技术。
植物体细胞杂交技术的概念
植物体细胞杂交技术的过程
白菜和紫甘蓝的体细胞杂交时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除这一障碍？
细胞壁会阻碍植物细胞之间的融合。由于细胞壁主要由纤维素和果胶构成，所以可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有生命活力的原生质体。
① 原生质体是指植物细胞去除细胞壁后剩余的部分，包括细胞质膜、细胞质和细胞核。② 原生质层是指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质，包括细胞膜、细胞质、液泡膜。③ 从概念上可以看出，原生质层中没有包含细胞液（液泡中的液体部分）和细胞核，因此原生质体应该比原生质层多这两部分成分。
区分原生质体与原生质层
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层。
注意：原生质体虽然没有细胞壁，但是具有活细胞的一切特征。酶解法获得原生质体条件温和，原生质体完整性好，活力高。
为什么用上述酶？___________________________________酶解法利用了原理？___________纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
优点：成本低无需仪器，不受物种限制，诱导细胞融合的频率高缺点：有一定的毒性对某些细胞不适用（如卵细胞）
优点：技术操作简便，诱导细胞融合的频率高，无毒害缺点：对介质要求高，需控制电压强度与时间
原生质体的融合①自发融合缺点：效率比较 。②诱导融合a.优点：效率 且对原生质体伤害 。
细胞融合完成的标志： __________________相关的细胞器： _______________验证再生出新壁的实验： _____________________________________
质壁分离和质壁分离复原实验
植物体细胞杂交依据的生物学技术及原理有哪些？
生殖方式：________分裂方式：________可遗传变异类型：________________实例：白菜-甘蓝、马铃-番茄、烟草-番茄、水稻-稻稗等意义：_______________________________________
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
植物体细胞杂交完成的标志*：_______________
白菜——甘蓝生长周期短、耐热性强和易储藏
思考：若只考虑两两融合，原生质体A和原生质体B可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？
思考：获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？
诱导融合后的产物有三类：①未融合的细胞②两两融合的细胞③多细胞融合体
①_______________ a/b_____________②_______________ c_______________③_______________ d_______________④_______________ e_______________⑤_______________ f_______________①②③___________ ④⑤____________
识图：数字代表过程，字母代表细胞、组织或植株
1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种，所产生的杂交株被称为“马铃薯-番茄”。像大多数杂种一样，杂交植株同时具有马铃薯和番茄的形态特征，但是并没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益。
缺点：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，不能按照人们的意愿表现相应的性状。故杂种后代遗传性状不稳定再生植株寿命较短
据报道，某男子培育出一株奇怪的植株，实现了“地上长番茄、地下结马铃薯”，你认为该男子可能是利用什么方法获得的该植株？分析：__________________________________________。
嫁接。以土豆植株为砧木，以番茄植株为接穗
植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
若植株A和植株B细胞结构如图所思，A有X条染色体，B有Y条染色体，通过植物细胞融合技术获得杂种细胞AB，则：①杂种细胞的染色体数为______②杂种细胞的基因型为__________③杂种细胞中染色体组数为________④得到的杂种植株为____倍体⑤理论上该植株可育吗？ __________________________________________⑥得到的杂种植株与植株A和植株B还是同一物种吗？
可育，有同源染色体，同源染色体能联会，可形成配子
不是，因为存在生殖隔离（无法产生可育后代）
有关植物体细胞杂交的三个易错点
3.植物体细胞杂交的原理（1）原生质体融合的过程利用了细胞质膜的 性。（2）杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的 。4.意义：可以克服不同种植物之间杂交的 障碍，打破 ，实现远缘物种之间的 ，再通过培养便可获得新品种植株。5.问题：杂种后代遗传性状 、再生植株 。
（1）植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞（ ）（2）植物体细胞杂交过程利用了植物组织培养技术（ ）（3）植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性（ ）（4）若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型（ ）
1.植物体细胞杂交过程去除细胞壁用的是什么酶？利用了酶的什么特点？
用的是纤维素酶和果胶酶；利用了酶的专一性。
2.植物体细胞杂交培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？
一方面为原生质体提供营养，另一方面保持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
3.原生质体A与原生质体B融合后，有哪几种类型（只考虑两两融合）？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？
有3种类型：AA、BB、AB；我们需要的是AB；因此要对融合后的原生质体进行筛选。
4.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数： ；染色体组数： ；基因型：_______ _；属于可遗传变异类型中的 。
1.植物体细胞杂交过程
2.植物体细胞杂交技术与植物组织培养技术的比较（1）原理①植物体细胞杂交技术的原理：a.细胞质膜的流动性；b.植物细胞的全能性。②植物组织培养技术的原理：植物细胞的全能性。（2）过程植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养等过程。（3）繁殖方式植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交。
3.杂种植株遗传物质的变化（1）细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。（2）染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。4.特别提醒（1）原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。（2）植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。（3）植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度，不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
3.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述正确的是
A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞质膜具有流动性D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化
4.下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构（仅显示细胞核），下列有关叙述错误的是A.乙植物能产生4种不同类型的花粉B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1971年，卡尔森（，1944—2017）诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1964年，古哈（S.Guha，1938—2007）等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
1960年，科金（，1931—）用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1958年，斯图尔德（，1904—1993）等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1902年，哈伯兰特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。
植物细胞工程的发展历程
1937年，有科学家在人工条件下成功诱导出分化程度低，具有分裂能力的愈伤组织。
3、1958年，美国植物学家斯图尔德等人，用胡萝卜韧皮部的组织块进行离体培养，得到了完整的植株,并且能够开花结果。
胡萝卜肉质根的组织培养示意图
从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。 但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。 如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
“其芽茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！”
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，最终形成部分或完整的植株。（人教：完整的植株。）
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 受精卵发育成个体（动植物） 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞；②植物细胞>动物细胞。
随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。
植物组织培养的一般过程
外植体——离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？
胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。
消毒：除去外植体表面的微生物。消毒后的外植体需要用无菌水充分冲洗。
接种：在 条件下，将外植体置于适宜的培养基上的操作。 接种用的培养基一般都要含有适量的水、无机盐、碳源、 、 维生素以及 等
为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。杂菌和植物细胞之间有哪些关系？种间竞争或寄生。
诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变 ，逐步失去原有的 状态，转变为具有 能力的细胞的过程。
为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
愈伤组织：一团没有特定形态、结构和功能的 细胞团，一般处于 状态；细胞排列疏松且无规则、高度液泡化
见光后愈伤组织变为绿色
注意：无叶绿体，可进行有丝分裂
思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？
愈伤组织中不含有叶绿体；培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此，愈伤组织中不含有叶绿体
诱导再分化：脱分化产生的愈伤组织生长一段时间后，将移植到新的培养基上继续培养,经 ，形成芽和根等器官，或进一步发育成完整植株的过程。
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
注意：需要光照，因为芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
愈伤组织再分化后可发育为植株，也可诱导形成 。
其他影响因素：如：培养基的 等
炼苗移植：使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移植到大田能顺利 。
影响植物组织再分化的因素有：
生长素和细胞分裂素的比值 微生物 培养基的离子平衡 pH值 温度
蔗糖：提供能量、调节渗透压
植物组织培养的条件及影响因素
① 的植物组织和器官；②严格的 操作：消毒和灭菌；③提供适宜的营养条件：需要配制特定的 ；④控制适宜的环境条件：比如 、 、 等。
培养条件：①无菌②营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素： 细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
（1）实验目的①学会配制植物组织培养的培养基（如MS培养基），学会外植体的制备、_____、消毒、灭菌等多项技术。②掌握 在愈伤组织再分化等过程中的作用，学会合理使用植物激素。③尝试进行植物组织培养，关注植物组织培养技术在生产中的应用。
走进实验室：天竺葵的组织培养
（2）实验原理①植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的_______。当其处于_____状态时，经过适当处理后，在适宜的培养基上，经过脱分化、再分化，可发育成完整的植株。②组织培养得到的试管苗是非常幼嫩的植株，其表面蜡质和角质层等保护组织 ，气孔 ，有叶绿体但光合作用 。这样的试管苗一般要经过 ，以逐渐适应自然环境下的生长条件。（3）实验器材和试剂（见课本P49）
培养基自然冷却后，置于30℃培养室中观察3 d，以检查是否___________
倒入时不要让培养基粘到_____________
倒入培养基的量一般为锥形瓶容量___
用 灭菌
（1）脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程（ ）（2）植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性（ ）（3）诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样（ ）（4）脱分化过程一般不需要光照，再分化过程需要光照（ ）
1.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，那植物细胞具有全能性的原因是什么？
植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的基因组，即植物细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
2.来自同一植物体的分化程度不同的体细胞所含遗传信息是否相同？全能性大小是否相同？
遗传信息相同；全能性大小一般不相同，分化程度低的细胞全能性大于分化程度高的细胞。
3.以下是植物组织培养的过程，试回答相关问题：
（1）①②分别是什么过程？
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
（2）在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
诱导愈伤组织、诱导生芽和诱导生根的培养基不同，它们之间最大的差别是生长素和细胞分裂素的相对浓度的不同。
（3）在植物组织培养过程中，需要两次“转接”，一是将愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，二是长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，请问“转接”的原因是什么？
1.不同细胞全能性的大小（1）体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。（2）不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。（3）不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
2.全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
3.体现细胞全能性的条件
4.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响
1.不同细胞的全能性高低不同，下列有关细胞全能性大小的比较，正确的是A.一般细胞分裂能力越弱，细胞全能性越高B.一般情况下，干细胞的全能性高于体细胞C.韧皮部细胞的全能性高于形成层细胞D.衰老细胞的全能性高于幼嫩细胞
2.（2021·合肥检测）植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别包括①植物细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
在20世纪60年代，一些科学家就尝试将番茄和马铃薯杂交，试图培养出一种地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”。
讨论：用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗？为什么？
不能； 因为两种生物之间存在着生殖隔离；
有没有一种方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
积极思维：如何获得“超级作物”？
2003年1月5日，“神舟”四号准确陆。这次时6天18小时的空行，开展了多项在轨研究，其中有一项被媒体描述成“太空婚礼”的生物实验。不过，“婚礼”中的 “新郎”和“新娘”是一对对体细胞，作为“新房”的是一个黑色的小合子——电融合仪。原来，这是科技工作者在空间微重力条件下进行的细胞融合（cell fusin）实验。
关于植物体细胞杂交技术的趣事
1.概念：植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的 培育成新品种 的技术。
植物体细胞杂交技术的概念
植物体细胞杂交技术的过程
白菜和紫甘蓝的体细胞杂交时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除这一障碍？
细胞壁会阻碍植物细胞之间的融合。由于细胞壁主要由纤维素和果胶构成，所以可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有生命活力的原生质体。
① 原生质体是指植物细胞去除细胞壁后剩余的部分，包括细胞质膜、细胞质和细胞核。② 原生质层是指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质，包括细胞膜、细胞质、液泡膜。③ 从概念上可以看出，原生质层中没有包含细胞液（液泡中的液体部分）和细胞核，因此原生质体应该比原生质层多这两部分成分。
区分原生质体与原生质层
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层。
注意：原生质体虽然没有细胞壁，但是具有活细胞的一切特征。酶解法获得原生质体条件温和，原生质体完整性好，活力高。
为什么用上述酶？___________________________________酶解法利用了原理？___________纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
优点：成本低无需仪器，不受物种限制，诱导细胞融合的频率高缺点：有一定的毒性对某些细胞不适用（如卵细胞）
优点：技术操作简便，诱导细胞融合的频率高，无毒害缺点：对介质要求高，需控制电压强度与时间
原生质体的融合①自发融合缺点：效率比较 。②诱导融合a.优点：效率 且对原生质体伤害 。
细胞融合完成的标志： __________________相关的细胞器： _______________验证再生出新壁的实验： _____________________________________
质壁分离和质壁分离复原实验
植物体细胞杂交依据的生物学技术及原理有哪些？
生殖方式：________分裂方式：________可遗传变异类型：________________实例：白菜-甘蓝、马铃-番茄、烟草-番茄、水稻-稻稗等意义：_______________________________________
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
植物体细胞杂交完成的标志*：_______________
白菜——甘蓝生长周期短、耐热性强和易储藏
思考：若只考虑两两融合，原生质体A和原生质体B可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？
思考：获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？
诱导融合后的产物有三类：①未融合的细胞②两两融合的细胞③多细胞融合体
①_______________ a/b_____________②_______________ c_______________③_______________ d_______________④_______________ e_______________⑤_______________ f_______________①②③___________ ④⑤____________
识图：数字代表过程，字母代表细胞、组织或植株
1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种，所产生的杂交株被称为“马铃薯-番茄”。像大多数杂种一样，杂交植株同时具有马铃薯和番茄的形态特征，但是并没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯—番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益。
缺点：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，不能按照人们的意愿表现相应的性状。故杂种后代遗传性状不稳定再生植株寿命较短
据报道，某男子培育出一株奇怪的植株，实现了“地上长番茄、地下结马铃薯”，你认为该男子可能是利用什么方法获得的该植株？分析：__________________________________________。
嫁接。以土豆植株为砧木，以番茄植株为接穗
植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
若植株A和植株B细胞结构如图所思，A有X条染色体，B有Y条染色体，通过植物细胞融合技术获得杂种细胞AB，则：①杂种细胞的染色体数为______②杂种细胞的基因型为__________③杂种细胞中染色体组数为________④得到的杂种植株为____倍体⑤理论上该植株可育吗？ __________________________________________⑥得到的杂种植株与植株A和植株B还是同一物种吗？
可育，有同源染色体，同源染色体能联会，可形成配子
不是，因为存在生殖隔离（无法产生可育后代）
有关植物体细胞杂交的三个易错点
3.植物体细胞杂交的原理（1）原生质体融合的过程利用了细胞质膜的 性。（2）杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的 。4.意义：可以克服不同种植物之间杂交的 障碍，打破 ，实现远缘物种之间的 ，再通过培养便可获得新品种植株。5.问题：杂种后代遗传性状 、再生植株 。
（1）植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞（ ）（2）植物体细胞杂交过程利用了植物组织培养技术（ ）（3）植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性（ ）（4）若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型（ ）
1.植物体细胞杂交过程去除细胞壁用的是什么酶？利用了酶的什么特点？
用的是纤维素酶和果胶酶；利用了酶的专一性。
2.植物体细胞杂交培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？
一方面为原生质体提供营养，另一方面保持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
3.原生质体A与原生质体B融合后，有哪几种类型（只考虑两两融合）？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？
有3种类型：AA、BB、AB；我们需要的是AB；因此要对融合后的原生质体进行筛选。
4.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数： ；染色体组数： ；基因型：_______ _；属于可遗传变异类型中的 。
1.植物体细胞杂交过程
2.植物体细胞杂交技术与植物组织培养技术的比较（1）原理①植物体细胞杂交技术的原理：a.细胞质膜的流动性；b.植物细胞的全能性。②植物组织培养技术的原理：植物细胞的全能性。（2）过程植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养等过程。（3）繁殖方式植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交。
3.杂种植株遗传物质的变化（1）细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。（2）染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。4.特别提醒（1）原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。（2）植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。（3）植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度，不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
3.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述正确的是
A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞质膜具有流动性D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化
4.下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构（仅显示细胞核），下列有关叙述错误的是A.乙植物能产生4种不同类型的花粉B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr
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