植物细胞工程的基本技术(生物学)
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程的基本技术植物细胞工程是现代农业中的核心技术之一，它可以利用生物技术手段，将基因信息引入植物细胞中，从而制备出具有新型特性的植物品种。
植物细胞工程的基本技术主要包括以下几个方面：一、植物细胞培养技术植物细胞培养技术是植物细胞工程的重要基础，它可以将植物细胞从植物体中剥离出来，形成原代培养体，在适宜的培养条件下进行细胞培养和增殖。
该技术主要涉及到组织培养、细胞培养、愈伤组织培养以及悬浮细胞培养等多个方面。
其中，愈伤组织培养是最基础的培养技术，它可以通过愈伤组织的再生和分化，为后续的遗传转化和基因编辑提供可行的细胞模板。
二、基因克隆与重组技术基因克隆与重组技术是植物细胞工程中非常关键的环节，这个技术主要涉及到将特定的基因序列放入植物细胞中的过程。
通过基因克隆和重组，可以将外源性基因导入到细胞质或者染色体的特定位置，并实现基因结构的调整，从而产生具有新型特性的植物品种。
三、基因转化技术基因转化技术是植物细胞工程最重要的技术之一，它可以将基因克隆和重组的结果导入植物细胞中，并实现基因的表达。
基因转化技术主要分为两个类别：生物学的和物理学的。
其中，生物学的方法包括农杆菌介导的转化和农杆菌外介导的转化，物理学的方法包括基因炮和电穿孔等。
四、基因编辑技术基因编辑技术是近年来兴起的一种先进技术，它可以利用生物技术手段修改基因序列，从而实现有针对性的基因改造。
目前，基因编辑技术主要包括ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等多个基因编辑工具。
通过这些工具，可以实现基因串联、点突变等操作，并为后续的育种和遗传转化提供更多的技术手段。
总之，植物细胞工程是现代农业中的重要技术，它可以帮助我们制备出更具有良好农业生产性能的植物品种。
通过不断的技术创新与发展，相信我们能够在农业生产中发挥出更大的作用，并实现更好的农业可持续发展。
植物细胞工程的基本技术
1、原理 2、操作水平 3、结果
异 想 天 开
• 自然界中有一种含有叶绿体的原生动物 ──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在 某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞 与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理 论上可行，请设计出具体实验方案。
• 为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有 如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下 结马铃薯？ • 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的， 它们之间是相互调控、相互影响的，所以马 铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个 物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受 到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中 的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地 上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具 有使后代细胞形成完整个体的潜能。
原因：是生物体的每一个细胞都含有该物 种所特有的全套遗传物质及发育为完 整个体所必需的全部基因。
分组排列以下细胞的全能性：
1、受精卵
2、植物细胞
体细胞
动物细胞
卵细胞
3、分化细胞
未分化细胞
细胞工程的概念
细胞工程是指应用 细胞生物学和分子生物 学的原理和方法，通过 细胞水平或细胞器水平 上的操作，按照人们的 意愿来改变细胞内的遗 传物质或获得细胞产品 的一门综合科学技术。
植物体细胞杂交过程
植物细胞A
去掉细胞壁
植物细胞B
去掉细胞壁
原生质体A
原生质体B
原生质体融合
杂合的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
细胞分裂
愈伤组织
分化发育
杂种植株
植物体细胞杂交的概念
将不同种植物 的体细胞，在一定条件 下融合成杂种细胞，并 把杂种细胞培育成新的 植物体的技术。 （不同 种生物之间存在着生殖 隔离，所以用传统的有 性杂交方法是不可能做 到这一点的）
植物细胞工程
1、植物繁殖的新途径 (1)微型繁殖——⽤于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)作物脱毒：切取茎尖进⾏组织培养，再⽣的植株就有可能不带病毒，从⽽获得脱毒苗。
(3)⼈⼯种⼦——以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过⼈⼯薄膜包装得到的种⼦。
思考： ①⼈⼯种⼦具有哪些优点？ ⼈⼯种⼦是通过植物组织培养(⽆性繁殖)得到的，可以完全保持优良品种的遗传特性，⽣产上不受季节的限制。
贮藏、运输⽅便。
②⼈⼯种⽪应具有哪些有效成份？ 针对植物种类和⼟壤等条件，在⼈⼯种⼦的包裹剂中可以加⼊适量的养分、⽆机盐、有机炭源以及农药、抗⽣素、有益菌等。
为了促进胚状体的⽣长发育，还可以向⼈⼯种⽪中加⼊⼀些植物⽣长调节剂。
2、作物新品种的培育 (1)单倍体育种：通过农药培养获得单倍体植株，染⾊体加倍后当年可得到稳定遗传的优良品种。
(2)突变体的利⽤：对植物组织培养过程中产⽣的突变体进⾏筛选，培育成新品种。
3、细胞产物的⼯⼚化⽣产 (1)细胞产物包括：蛋⽩质、脂肪、糖类、药物、⾹料、⽣物碱等。
(2)实例：我国⽣产的⼈参组织和⼈参皂甙⼲粉。
(3)展望：⽣产抗癌物质——柴杉醇。
课外拓展⼀、植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？ 植物组织培养中使⽤的外植体⼀般是⾼度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执⾏某种功能直⾄死亡。
这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分⽣状态的细胞，分裂产⽣愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。
这种转变在细胞的形态结构和⽣理⽣化上都会产⽣⼀系列变化。
组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。
⽬前⼈们对于脱分化过程的本质还不清楚。
分化细胞在细胞周期中是处于⼀种相对静⽌状态的细胞(G0期细胞)，脱分化是要打破这种状态，使细胞进⼊细胞周期中的G1期，并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进⾏细胞分裂，形成愈伤组织。
现在发现细胞周期受基因调控，⼀种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK的基因和⼀种细胞周期蛋⽩可能与植物细胞脱分化的第⼀次分裂启动有关。
(完整版)植物细胞工程的基本技术
生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗 传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
【提示】 (1)植物细胞全能性的条件 ，除了离体外，还需要种类齐全、比 例合适的营养物质和一定植物激素， 另外操作中还要注意无菌、控制适宜 温度和光等。 (2)这不是全能性的反映，植物体上长 出新芽，这是细胞分化的结果(基因选
1、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。
2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？ 植物激素
当细胞分裂素和生长素共同使用时， 能刺激愈伤组织的形成，而通过调 节二者的浓度比，就可以调控植物 细胞培养过程中芽和根的形成，称 为“激素杠杆”。(见P42)
1958年，美国科学家斯图尔 德（F.C.Steward）将胡 萝卜韧皮部的一些细胞进 行培养获得了完整的胡萝 卜新植株。
植物组织培养技术
切取
接种
培养室
愈伤组织的形成
试管苗
移栽
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成
再分化
试管苗的形成
(4)请根据上面的实验过程，概括出植物组 织培养技术的流程简图。
脱分化
遮光
愈伤组织
再分化
光照
根、芽
植物体
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的培 养基、一定的温度、空气、 无菌环境、适合的PH、适时 光照等。
强调几个概念：
一、愈伤组织：
离体的植物器官、组织或细胞， 在培养一段时间以后，通过细 胞分裂，形成一种高度液泡化、 无定形状态薄壁细胞组成的排 列疏松无规则的组织。
“植物细胞工程的基本技术”一节的教学设计
１ 教材分 析和教 学 目标
生质体融合 的方法 有哪些 ？一般 常用 的化学 试剂 是什
么？原生质体 可 以融合 的结 构基础是 什么？③再 生 出 细胞壁与哪种 细胞 器有密切关 系？ ④ 试用箭 头 和文字
表示植物体细胞 杂交的过程。
１ ． １ 教材 分析
“ 植物 细胞工程 的基 本技术 ” 是人 教
“ 小番茄 ” 的马铃薯 导人新课 ， 提问 ： ① 超级作 物“ 番茄
一
马铃薯 ” 利用传统有性 杂交方 法能实现 吗？为什么？
② 如果有其 他技 术能够 实现 的话 ， 这 项技术 必须 有什
么优势特 点？③一种植株 能同时具有 马铃薯和 番茄的 性状 ， 根本 原 因是什 么？组织 学生 展 开讨 论 。前 两 个 问题 引领 学生认 识到植 物细胞杂交 的优 势和使 用新技 术方法 的必要性 。第三个 问题 则给学生 大胆设 想提供 支架 ， 在此基础上 ， 展示荧光标 记的小 鼠细胞和 人的细 胞融合实 验示 意图 ， 引导学生大胆猜想 ： 番茄 一马铃薯
中， 遗传物 质的传 递是 否遵循 孟德尔 的遗 传定 律 ？为 什么 ？与必修 二的知识相联系 ， 加大思维深度 ， 深化本 节 内容 。
１ ． ２ 教学目 标 ① 知识 目标 ： 简述植物组织培养 技术 ； 简述植物体细胞杂交技术。② 能力 目标 ： 尝试用流程 图
归纳技术 过程 ； 运 用细胞 的基 础 知识 ， 分 析解决 问题 。 ③情感态度价值观 ： 认同细胞学基 础理论 研究与技术开
念、 表 现条件 、 原 因等方面复 习全 能性 的相关知识 。
展示 愈伤组织 、 胚状体照片 ， 让学生对 这些结 构有 感性认识 ， 在 此基础上 ， 请学生试用箭头 和文字表示 组 织培养 的过程 ， 并随后进行展示总结 。 ２ ． ３ 借 用流程 图小结 就 图进行提 问小 结 。
“植物细胞工程的基本技术”教学设计
・
３ ８・
生物学 教学 ２ ０ １ ３ 年（ 第３ ８ 卷） 第１ ０ 期
“ 基 因的表 达 ” 一节 的 问题 探 究式 Байду номын сангаас 学设 计
吕宇 良 （ 浙 江 省 东 阳 中 学 ３ ２ ２ １ ０ ０ ）
摘 要 从问题 引领、 激发兴趣、 体验探究、 总结强化 四个 方面来完成“ 基因 的表达 ” 一节 的探 究式教 学过程 ， 实现学生主动获取 ， 基 因的表达 问题探究 教学设计 巩固内化知识 ， 提高课 堂学 习效率 。 关键词
的理论基础 ， 但是相关 的实验技术难度较高 、 实验过程
么花瓣细胞在植物体内没有表现 出全能性 呢？引导学 生 回忆全能的概念 ， 并理解全能性的原 因， 同时教 师补
充有关细胞全能性大小 比较 的知识 。
抽象， 这会给学 生 的理解 带来 一定 的 困难 。教 学 中结 合 多媒体教学手 段 ， 采用 创设 情境 、 层 层设 疑、 小组 讨 论 等方法 ， 让学生完成知识的 自主构建 ， 并激发他 们的 科学探究意识 。 ２ 教学 目标 ２ ． １ 知识 目标
的内容 ， 涉及 的知识点主要有细胞 的全 能性 、 植 物组织
开想象 的翅膀 。接着 ， 教师提 问 ： 植物 的一 片叶子或一
片花瓣能长成一株完整的植株吗？
培养技术 和植 物体 细胞杂 交技术 ， 其 中植物 组织培 养 的原理 和过程 、 植物体细胞杂交 的过程是教 学的重点 ，
植 物组织培养 的实验 、 植 物体 细胞 杂交过程 是教学 的
３ ． ２ 植物细胞的全能性
多媒体展示 ： 科学 家利用菊
花的花瓣培育出的菊花植株 ， 并让学生思考 ： ①为什么
《植物细胞工程的基本技术》教学设计
《植物细胞工程的基本技术》教学设计一、教学目标1、知识目标：简述植物组织培养技术的原理和过程；简述植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2、能力目标：尝试用流程图归纳技术过程。
3、情感目标：参与小组合作交流，体验合作学习的乐趣。
二、教学重点植物组织培养的原理和过程；植物体细胞杂交的过程。
三、教学难点植物组织培养的实验；植物体细胞杂交过程。
四、教学过程【活动一：导入】自然界中，无论是绚丽多姿的花草，还是碧绿参天的大树，大多都是通过种子播种或扦插枝条来繁殖的。
其实，利用它们的一片叶子或是花瓣，同样可以得到植株！【屏幕展示】如图，就是利用兰花的花瓣所培养出的植株。
兰花是中国传统名花，出来具较高的观赏价值外，还具有食用、药用等其他价值。
如果你是兰花养殖户，你要怎样繁殖兰花，才能短时间内得到大量具相同优良性状的兰花呢？【活动二：授新】利用兰花的一片花瓣培养出大量兰花，而这一过程所采用的技术，就属于细胞工程中的一项基本技术。
从今天开始，进入“专题2—细胞工程”的研究。
【问题】什么是细胞工程？并从概念出发，指出细胞工程①原理方法②研究水平③研究目的分别是什么？根据操作对象不同，可以分为植物细胞工程、动物细胞工程。
今天首先研究2.1.1植物细胞工程的基本技术。
植物细胞工程，包括许多操作技术，高中阶段只介绍2个，即植物组织培养、植物体细胞杂交。
且这两项技术所依据的理论基础，都为植物细胞的全能性。
【巩固基础】平板电脑，展示题目必修一已研究过细胞的全能性，通过几个判断来检测下基础知识掌握情况。
找同学读题、判断、说明理由！一、植物组织培养技术从学生自查结果，了解学生对基础知识的掌握情况。
【播放视频】通过一段视频，对新接触的植物组织培养技术有个初步了解。
由视频可知，利用植物体任何一部分细胞，在适宜条件下都能培养成一株完整植株。
下面我们跟随教材，以胡萝卜形成层为材料，先从理论上分析组织培养原理及过程，之后在实验课上再进行实际操作。
高中生物人教版选修三同步导学：2.1.1 植物细胞工程的基本技术(理解+掌握+应用)
2．1植物细胞工程2．1.1植物细胞工程的基本技术1．细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
2．理论上每个活细胞都具有全能性。
3．细胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖细胞>体细胞。
4．植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。
5．植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性和细胞的全能性。
6．人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇处理)。
植物细胞的全能性[自读教材·夯基础]1．细胞工程的概念2．细胞的全能性(1)含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)影响全能性表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。
1．请比较基因工程和细胞工程的概念，总结二者的不同。
提示：(1)操作水平：基因工程是分子水平的操作，细胞工程是细胞水平或细胞器水平的操作。
(2)目的：基因工程的目的是创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品，细胞工程的目的是按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
2．理论上每种活细胞都具有全能性，请分析细胞具有全能性的原因。
提示：活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。
[跟随名师·解疑难]1．细胞全能性的实质已经分化的体细胞(或细胞核)仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质，即每个细胞都有发育成个体所需要的全部基因。
2．细胞全能性大小的比较(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。
(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。
(3)体细胞：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；幼嫩的细胞>衰老的细胞。
(4)随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
高中生物选修 细胞工程 植物细胞工程的基本技术
第11课时植物细胞工程的基本技术[学习目标] 1.简述植物组织培养技术的原理和过程。
2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。
[核心素养] 1.科学探究：结合具体实例，尝试设计植物组织培养的流程简图。
2.科学思维：了解组织培养的进展和尚待解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。
一、植物组织培养技术1.细胞工程的含义2.细胞的全能性(1)定义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)植物细胞表现全能性的条件①离体状态。
②营养物质：种类齐全、比例合适。
③植物激素：主要是生长素、细胞分裂素。
④外界条件：适宜的温度、pH和光照等。
⑤无菌操作。
3.植物组织培养的概念分析(1)理论基础：植物细胞的全能性。
(2)前提：离体的植物器官、组织、细胞。
(3)条件：无菌和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
(4)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化生成胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。
(5)相关概念①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。
②脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
③愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。
④再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。
4.胡萝卜的组织培养过程—⎩⎪⎨⎪⎧消毒后在无菌条件下选取根的形成层部位切取1 cm 3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织↓—⎩⎪⎨⎪⎧在无菌条件下将组织块接种到诱导培养基上，诱导出愈伤组织 ↓—⎩⎪⎨⎪⎧在23～26 ℃恒温避光条件下培养一段时间，再将愈伤组织转接到分化培养基上，培养诱导出试管苗 ↓—将试管苗移栽到大田，培养成正常植株1.植物细胞具有全能性的原因是什么？ 提示 植物细胞具有本物种的全部遗传信息。
2.在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官的原因是什么？提示 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。
2.1.1植物细胞工程的基本技术
应用的原理 和方法
研究的水平 研究的目的 种 类
细胞生物学和分子生物学 细胞水平或细胞器水平 按照人的意愿来改变细胞内的遗传 物质或获得细胞产品(定向改造) 植物细胞工程和动物细胞工程
细胞工程与基因工程相比： 前者是 后者是
细胞或细胞器
分子
水平上的生物技术,
水平上的生物技术。
植物细胞结构图
用纤维 素酶和 果胶酶 啊！！
膜的流动性 （2）把不同的原生质体放在一起会自然融合吗？ 常用人工 诱导方法 物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
（3）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂 种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？ 进行植物组织培养培育成杂种植株。
3、原理：
就是很自然的了。
合作探究2： P38 “思考与探究” 2
自然界中有一种含有 叶绿体的原生动物──
眼虫，说明植物的细胞
器同样可以在某些动物
细胞中存活，请探讨：
动物细胞与植物细胞之 间可以实现杂交吗？如 果理论上可行，请设计 出具体实验方案。
比较：
植物组织培养
所属 范畴 原理 步骤
植物体细胞杂交技术
画课本P36
条件下，
无菌和人工控制
，培养在人工配制
上，给予适宜的培养条件，诱导其产 ，最终形成 完整的植株 。
生 愈伤组织 、
知识点回顾
1、细胞工程的概念、分类 2、植物组织培养的理论基础 3、植物组织培养的过程、条件、概念
拓展
查阅相关资料，帮助焦农设计香蕉 组织培养流程？
组织培养的过程
外植体
(1)细胞膜的流动性
(2)植物细胞的全能性
4、过程：
植物细胞工程-植物细胞工程的基本技术
单击此处添加小标题
影响植物细胞脱分化和再分化的一个重要因素是什么？
单击此处添加小标题
细胞分裂素/生长素基本相等时：
单击此处添加小标题
细胞分裂素/生长素维持在高水平时：
单击此处添加小标题
诱导芽的形成
单击此处添加小标题
细胞分裂素/生长素的比例低时：
单击此处添加小标题
诱导根的形成
细胞脱分化就是让已经______的细胞，经过诱导后，失去其特有的___________而转变成_______细胞的过程。在植物中，一些分化的细胞，经过______的诱导，可以_______为其有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下，又可以________出幼根和芽，形成完整的小植株 。
植物细胞的融合
植物组织培养
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去 壁
去 壁
融合完成的 标志
植物细胞B
2.1植物细胞工程 植物细胞工程的基本技术植物体细胞杂交技术
P38思考与探究
P38思考与探究
#2022
细胞工程指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 (选修3 31页)
2.1植物细胞工程植物细胞工程的基本技术
细胞的全能性及分化
翻到选修三 33页 科学家利用菊花的花瓣培养出的菊花。 为什么植物一个的花瓣就可以培育成一株完整植株的呢？
植物激素： 细胞分裂素、 生长素
高中生物第2章细胞工程第1节第1课时植物细胞工程的基本技术课件选择性必修3
[解析] (1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植 物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成 层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱 分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导愈 伤组织形成)和步骤⑥(诱导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素 和细胞分裂素的比例不同，故从步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤 组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要照光培养，其 作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养 没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的 植株保持了原品种的遗传特性。
4．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生
质体的融合。
(√ )
5．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细
胞壁。
(√ )
关键能力·突破重难
核心点一 核心点二
1．植物组织培养的过程
植物组织培养
(1)外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。 (2)脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功 能，转变成未分化细胞的过程。 (3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状 态的薄壁细胞团。 (4)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分 化出根或芽等器官的过程。
[解析] (1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以制备原 生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，诱导原生质体融合 常用的化学诱导剂是 PEG(聚乙二醇)。原生质体融合成功的标志是杂 种细胞再生成细胞壁；图中 X 经过离体培养，可以形成试管苗，所以 X 是愈伤组织。
(2)植物组织培养中常加入细胞分裂素和生长素，当生长素与细胞 分裂素的比值低时，有利于芽的形成，所以起主要作用的是细胞分裂素。
2.1.1 “植物细胞工程的基本技术”-教学设计高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3
“植物细胞工程的基本技术”教学设计【教材分析】“植物细胞工程的基本技术”这一节内容隶属于人教版高中生物学《选择性必修3·生物技术与工程》第二章第一节的内容，是“细胞工程”一章的第一节第一小节内容，依次介绍了细胞的全能性、植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术3个方面的内容。
其中植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础，而植物体细胞杂交也是以植物组织培养技术为基础的，植物组织培养技术是植物细胞工程中最基本的技术。
【学情分析】由于植物微型繁殖技术的迅速发展，学生已经或多或少见识过“试管苗”“组培苗”等词语，学生已经学习了必修一细胞的结构与功能、细胞的分化和细胞的全能性，但对这些知识的实际应用还有些陌生。
【教学目标】1．知识方面：（1）细胞的全能性。
（2）植物细胞工程的主要技术——植物组织培养和植物体细胞杂交。
2．情感态度方面：（1）通过介绍植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣，通过学习使学生达到用发展的眼光看问题、分析问题，勇于开拓、推陈出新。
（2）在植物细胞工程两种技术的学习中，渗透科学态度、科学方法和科学精神的养成教育，培养学生形成正确的的唯物主义世界观和人生观。
3．能力方面：（1）合理利用图像、资料等多媒体课件，培养学生的观察能力、分析应用能力和整合信息的综合能力。
（2）创设问题，在质疑、探究中培养学生独立思考、推理判断和创造性思维能力。
（3）通过联系生产生活实际，培养学生理论联系实际的能力。
【教学重难点】1、教学重点（1）植物组织培养的原理和过程（2）植物体细胞杂交技术的原理2、教学难点（1）植物组织培养的实验【教学过程】1、新课导入教师活动：创设情境，导入新课。
作为广东的学生都比较熟悉花市，教师课利用课件展示花市上一些美丽兰花的图片，引导学生朗读程樊的《咏怀》，感受兰花的气节。
提出问题：兰花高洁典雅，而兰花在自然条件下繁殖慢，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？学生活动：朗读诗句，体会兰花的观赏价值高，象征寓意好。
植物细胞工程的基本技术(课件)高二生物(人教版2019选择性必修3)
提示 杂合的原生质体再生出新的细胞壁。
3.从结果上看，杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看，属于何种变异？
提示 杂种植株的遗传物质来自两个亲本，其具有双亲的遗传性状。杂种植株染色体数目增加，属于染色体数目变异。
4.从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？
（3）再分化：愈伤组织重新分化成⑫________等器官的过程。
3.前提：离体的植物器官、组织或细胞。
4.条件：人工配制的培养基、适宜的培养条件。
全能性
愈伤组织
激素和营养
结构和功能
未分化
愈伤组织
不定形的薄壁组织
芽、根
四、植物体细胞杂交技术
1.原理：细胞膜的流动性和植物细胞一般具有全能性。
2.酶：纤维素酶和果胶酶。
[解析] ①过程需在等渗溶液中用相应的酶处理，避免细胞吸水涨破，A错误；植物体细胞杂交的最大优点在于能够打破生殖隔离，实现远缘杂交，B错误；③过程完成的标志是再生出新的细胞壁，C错误；草木樨状黄芪 和木本霸王 均为二倍体植株，经过④过程所得的愈伤组织细胞含有四个染色体组，D正确。
1.植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
新生营养芽细胞分化程度低，分裂能力强，容易诱导形成
例1 [2022·绍兴期中] 下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程。下列相关叙述正确的是( )。四倍体兰花叶片 愈伤组织 胚状体 植株
A.②阶段和③阶段细胞发生减数分裂B.①阶段需要生长素，而③阶段仅需要细胞分裂素C.此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞中有两个染色体组D.①阶段不仅有细胞增殖，而且细胞分化速度很快
脱分化
高中生物学选择性必修3植物细胞工程的基本技术
2.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 新教材·生物（RJ） 选择性必修3
名称 植物组织培养
植物体细胞杂交
细胞膜具有一定的流动性和植 原理 植物细胞的全能性
物细胞的全能性
过程
续表 名称 选材
技术 操作
关系
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
植物组织培养
植物体细胞杂交
选取根尖、茎尖、形成层部 不同植物细胞融合后形成
知识点二 植物体细胞杂交技术
梳理教材
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
1．植物体细胞杂交概念 将___不__同__来__源_____的植物体细胞，在一定条件下融合成__杂__种__细__胞____， 并把杂种细胞培育成__新__植__物__体____的技术。
2．植物体细胞杂交过程
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
清洗 2～3 次。
②外植体的分割：用_解__剖__刀___将外植体切成 0.5～1～__1_/_2_插入诱导愈伤组织的培养基中。 ④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于_1_8__℃__～___2_2_℃___的培养
箱中培养。
4．植物组织培养的流程：接种_外__植__体___，诱导__愈__伤__组__织__，诱导___生__芽___， 诱导___生__根___，移植成活五个过程。
5．菊花的组织培养
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
(1)实验原理
①植物细胞一般具有_全__能__性___。
a．在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过
__脱__分__化__，转变成_未__分___化__的细胞，进而形成_愈__伤__组__织__。
b．愈伤组织能重新分化成__芽__、__根__等器官，该过程称为_再__分__化___。
植物细胞工程的基本技术用
植物细胞工程的基本技术导言植物细胞工程是一门综合性的学科，涵盖了分子生物学、遗传学、植物学等多个学科的知识。
通过利用细胞培养和遗传改造等技术手段，植物细胞工程可以对植物进行基因的转移和表达，从而实现对植物的遗传改良、功能改造等目的。
本文将介绍植物细胞工程的一些基本技术和方法。
细胞培养技术细胞培养是植物细胞工程的基础技术之一，它通过将植物细胞分离并在含有必需营养物质的培养基中进行体外培养，从而实现植物细胞的繁殖和生长。
常用的细胞培养技术包括悬浮培养、固体培养和液体培养等。
悬浮培养悬浮培养是将植物细胞悬浮在液体培养基中进行培养。
悬浮培养的优点是培养过程方便观察和操作，适用于大量细胞的培养。
常用的悬浮培养方法有摇床培养和气液界面培养等。
固体培养固体培养是将植物细胞培养在含有琼脂或凝胶的固体培养基上。
固体培养具有较好的支撑性，适用于较复杂的植物细胞培养。
常见的固体培养技术包括平板培养和圆盘培养等。
液体培养液体培养是将植物细胞培养在液体培养基中进行培养。
液体培养对培养基的配制和培养过程的操作要求较高，但可以更好地控制培养过程中的环境因素。
常见的液体培养技术包括摇瓶培养、泡沫培养和旋转培养等。
遗传改造技术遗传改造是植物细胞工程的核心技术之一，它通过转移外源基因到植物细胞中，实现对植物的遗传改良和功能改造。
常用的遗传改造技术包括基因转化和基因表达等。
基因转化基因转化是将外源基因导入植物细胞中的过程。
常见的基因转化方法有农杆菌介导的转化、基因枪法和电穿孔法等。
其中，农杆菌介导的转化是最常用的基因转化方法之一，它利用农杆菌将外源基因导入植物细胞中，通过农杆菌与植物细胞之间的共生关系，实现基因的稳定转化和表达。
基因表达基因表达是将导入植物细胞的外源基因在植物细胞中进行转录和翻译，从而实现蛋白质的表达。
常见的基因表达方法包括启动子的选择和转录因子的调控等。
通过合理选择启动子和转录因子，可以实现外源基因在植物细胞中的高效表达。
高中生物 选修3 第2章 第1节 植物细胞工程的基本技术
答案 B 解析 植物幼嫩部分全能性高,细胞分裂能力强,更容易经过脱分化形成愈 伤组织,A项正确;接种时用镊子夹取菊花的外植体,将其部分插入诱导愈伤 组织的培养基中,而不是全部插入,B项错误;植株组织培养时,将愈伤组织 转接到诱导生芽的培养基上培养,长出芽后再转移至生根培养基中诱导生 根,C项正确;进行移栽时,将幼苗先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境 中,待其长壮后再移栽入土,D项正确。
自我检测 1.植物组织培养是将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的 培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术,判断下列有 关植物组织培养的表述是否正确。 (1)高度分化的细胞只有发育成一个完整的生物个体,才能体现出细胞的全 能性。( × ) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出全能性。( × ) (3)在植物组织培养过程中,细胞的遗传物质一般都会发生改变。( × ) (4)诱导愈伤组织期间需要给予光照。( × )
2023 新 人 教 版 高 中 生 物 选 择 性 必 修 第 三 册
第2章 第1节 1 植物细胞工程的基本技术
内
01 课前篇 自主预习
容
索
02 课堂篇 探究学习
引
素养目标
课前篇 自主预习
一、植物组织培养技术 1.细胞工程:应用细胞生物学、分子生物学和发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。 2.细胞的全能性:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或 分化成其他各种细胞的潜能,即细胞具有全能性。在生物的生长发育过程 中,并不是所有的细胞都表现出全能性,这是因为在特定的时间和空间条件 下,细胞中的基因会选择性地表达。 由细胞发育成完整个体
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1958年，美国科学家斯图尔德等 利用胡萝卜根的组织再次证明了 植物细胞的全能性。
1965年，沃索等在一定成分的培养基上， 由烟草的单细胞也得到了再生植物。
1970年，斯图尔德用悬浮培养的单个细胞 也培养出了可育的新植物，进一步证明了
细胞的全能性。
20世纪70年代，以植物克隆为代表的细胞 工程诞生。
随后，植物的花药培养、原生质体培养，以及植物体 细胞杂交技术得到了确立和发展，标志着植物细胞工
程技术进入了高速发展的阶段。
在植物学家辛勤探索的同时，各国的动物学家在动物 细胞工程领域也取得了长足的发展。
动物细胞工程技术的发展历程
1907年，美国生物学家哈里森用一滴淋巴液成功地培 养了蝌蚪的神经元。证明了动物组织体外培养的可能 性，首创了动物体外组织培养法。
通过某种工程学手段，在细胞整
改变细胞内的遗传物 质或获得细胞产品的一门综合科 学技术。是应用于细胞生物学和
程 分子生物学的原理和方法。
细胞工程与基因工程相比：
共同点：都是改变细胞内的遗传物质。 不同点： 后者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 前者是分子水平上的生物技术。
本专题将展开学习
•植物细胞工程的基本技术 •植物细胞工程的实际应用 •动物细胞培养的核移植技术 •动物细胞融合和单克隆抗体
2.1植物细胞工程
2.1.1植物细胞工程的基本技术
中国十大名花 珍稀、名贵
怎样快速、大量得到珍 稀品种？
怎样才能由一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作?
定向改造或生产人 类所需的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质 生产自然界没有的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的 第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制 造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合
出芽生殖
酵母菌
水螅
营养生殖
草莓
无性生殖
马铃薯 落地生根
有 性 生 殖
花药 （花粉产生精子）
项目
基因工程
蛋白质工程
操作起点
目的基因
预期的蛋白质功能
操作核心
基因表达载体
基因
过程
目标 结果
获取目的基因→ 构建表达载体→ 导入受体细胞→ 目的基因的检测与表达
预期蛋白质功能→ 设计蛋白质结构→ 推测氨基酸序列→ 推测核苷酸序列→
合成DNA →表达出蛋白质
定向改造生物的遗传特性， 获得人类所需的生物类型或 生物产品
补充知识——什么是克隆
无性繁殖的英文名称叫“Clone”，音译为 “克隆”。实际上，英文的“Clone”起源于希腊 文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。 时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁 殖”，凡来自一个祖先，无性繁殖出的一群个体， 也叫“克隆”。这种来自一个祖先的无性繁殖的 后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。
细胞胞工程在动物方面的应用 （1）快速繁殖优良、濒危品种及新品种 （2）利用动殖物细胞培养生产活性产物、药品 （3）供医学器官修复或移植的组织工程 （4）转基因动物的生物反应器
这一切足以表明，细胞工 程技术已经进入了高速发展的阶 段，成为生物领域中一颗十分耀 眼的明珠。
近些年来，细胞工程的许 多技术已经渗入到我们的日常生 活和生产中。
多利的一生
姓名：多利 性别：雌 种族：动物界、脊索门、哺乳纲、 偶蹄目、牛科、羊亚科、绵羊属 生日：1996年7月5日 出生地：苏格兰 基因父亲：无 基因母亲：一只芬兰白绵羊 线粒体母亲：一只苏格兰黑脸羊 生育母亲：另一只苏格兰黑脸羊 进入社交圈时间：1997年2月23日 子女：生育6名，存活5名 死亡：2003年2月14日
2001年11月3日我国首只克隆牛“康康”在山 东莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场出生
中国科学家首 次用iPS细胞(诱导 多功能干细胞)克隆 出完整的活体实验 鼠“小小”，从而 首次证实iPS细胞与 胚胎干细胞一样具 有全能性。
细胞工程技术的应用
细胞工程在植物方面的应用 （1）微繁殖技术的应用 （2）细胞大量培养与有用次生代谢产物生产 （3）单倍体技术的应用 （4）原生质体培养与体细胞杂交
植物体细胞杂交
地上长番茄 地下长土豆
思考：
1．菊花的一个花瓣通过组培可以发育成 完整的植株，说明什么？
2．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？ 3．什么是细胞的全能性？ 4 ．为什么细胞具有全能性？ 5 ．菊花体内的细胞为什么没有表现出全
能性，而是分化成不同的组织器官？
我们将带着这五个问题开始今天的学习！
我国科学家童第周，在20世纪60年代初就开展了鱼类 的细胞核移植，并取得了一些具有国际影响的成果。 把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得 到了正常发育的蝌蚪。
1975年，英国科学家米尔斯坦和德 国科学家科勒等用产生抗体的单个 细胞和肿瘤细胞杂交，创立了单克 隆抗体技术。
1996年7月，世界上第一只克隆羊多 利在英国诞生。在其后近两年的时间 ，克隆牛、克隆鼠也相继问世。
补充知识——什么是克隆
（内有卵细胞）
受精卵
胚胎
幼儿
老年
有
卵细胞 精子
性 生
殖
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物--克隆羊多利诞生于英国。
这样的生物技术属于什么生殖方式？何种生物工程？
通过对DNA分子人工 “剪
基 因 工
切”和“拼接”，对生物的 基因进行重新组合，然后导 入受体细胞使重组基因表达
程 ，产生所需的基因产物。
胞 工
细胞融合技术、细胞拆合技术、染 技术分类 色体导入技术、基因转移技术、胚
程
胎移植技术、细胞与组织培养技术
分类
植物细胞工程 理论基础 细胞的全能性
动物细胞工程
植物细胞工程技术的发展历程
1902年，德国科学家哈伯兰特提 出了细胞全能性的理论。
1937年，美国科学家怀特用烟草 茎段形成层作材料，在试管中培 养出了烟草植物。
思考:
克隆多莉羊技术是 细胞 水平上的技术， 培育抗虫棉是 分子 水平上的技术。
根据操作对象的不同，细细胞胞培工养程可分为
细胞融合
单克隆抗体
动物细胞工程
胚胎移植
核移 植
组织培养 植物细胞工程 体细胞杂交
应用的原理和方法
细胞生物学和
分子生物学
概念 研究的水平 细胞整体或细胞器水平
细
研究的目的
按意愿改变细胞的遗传 物质或获得细胞产品