2.2-植物细胞工程
高中生物 专题2 细胞工程 2
专题2 细胞工程 2.2 植物细胞工程——植物细胞工程的实际应用一、选择题1．通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括（)A．加快繁育速度B．保持亲本优良性状C．培育出无病毒植株D．改变植物的基因型解析：植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质。
答案：D2．2012·广东高考］培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是()A．组织培养B．细胞杂交C．显微注射D．核移植解析：本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。
由于植物分生组织中病毒很少或没有病毒，常用茎尖通过组织培养技术培育脱毒苗；细胞杂交通常用于培育杂种个体；显微注射技术常用于基因工程，培育转基因生物;核移植技术常用于培养克隆动物。
故只有A选项符合题意。
答案：A3．下列应用不涉及植物组织培养技术的是() A．花药离体培养得到单倍体植株B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C．人工种子培育D．“番茄—马铃薯”杂种植株培育解析：花药离体培养、人工种子培育和体细胞杂种植株的培育均需要植物组织培养作为技术手段,而秋水仙素诱导多倍体的形成与植物组织培养没有直接关系。
答案：B4．2013·江苏高考]某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。
为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是(）A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养解析：本题考查对获得大量优质苗的多种技术手段的分析。
为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖或幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物,利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用.答案:B5．下列育种措施，可以增加植物突变体出现的是（)A．采用嫁接方法培育苹果新品种B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草C．用紫外线对植物组织培养中的愈伤组织进行照射D．使用秋水仙素对棉花植株进行处理解析：愈伤组织中的细胞处于分裂状态，受紫外线照射容易发生基因突变。
植物细胞工程(中国药科大学生物工程所有课件)
如何提高植物细胞工程的效率与效益
优化培养条件
通过优化培养基组成、气体交换、光照、温度等培养条件，提高 植物细胞生长和代谢的效率。
基因工程技术的应用
利用基因工程技术对植物细胞进行遗传改良，提高其生长速度、次 生代谢产物产量和品质。
生物反应器的设计优化
通过改进生物反应器的设计，提高细胞培养的密度、产物产量和分 离纯化效率。
诱导分化与植株再生
在适宜的条件下，诱导细胞分 化形成器官和组织，最终发育
成完整的植株。
植物细胞培养的常见问题与解决方案
污染问题
染色体变异
培养过程中可能出现的污染包括细菌、 霉菌等，解决方法包括严格控制无菌 操作、定期更换培养基等。
长期培养的植物细胞可能出现染色体 变异的现象，解决方法包括选择适当 的培养条件、采用低温保存等。
植物细胞工程(中国药科大学生 物工程所有课件)
目录
CONTENTS
• 植物细胞工程概述 • 植物细胞培养技术 • 植物基因工程在细胞培养中的应用 • 植物细胞工程在药物开发中的应用 • 植物细胞工程的前沿技术与发展趋势
01
CHAPTER
植物细胞工程概述
植物细胞工程的定义与特点
植物细胞工程定义
植物细胞工程是一门利用植物细胞进 行遗传操作和发育控制的生物工程技 术。
培养基成分
植物细胞培养需要含有糖、维生素、 氨基酸、无机盐、植物生长调节物 质等营养成分的培养基。
植物细胞培养的流程与操作
细胞分离
从植物组织中分离出细胞，常 用的方法有酶解法、机械法等
。
细胞筛选与培养
将分离出的细胞进行筛选，选 择具有生长优势的细胞系进行 培养。
细胞扩大培养
植物细胞工程(中国药科大学生物工程所有课件)
White、Gautheret、Nobecourt 等科学 家被誉为植物组织培养的奠基人。 在此基
础上建立了植物组织培养的综合培养基， 包括无机盐成分、有机成分和生长刺激因 素。这是随后创立的各种培养基的基础， 同时也建立了植物组织培养的基本方法， 成为当今各种植物组织培养的技术基础。
一.植物细胞工程基本概念：
长素，细胞分裂素，赤霉素，脱落酸，乙烯。
（5）需有机物：甘氨酸或水解络酪蛋白，酵母提取液 等。
A
B
A：BA(0mg/L) ，芽（减少），根（增多）愈伤组织（一定量） B：BA(0.1mg/L)，芽（适量），根（适量）愈伤组织（一定量）
A
B
C
A：NAA 0mg/L，芽（少），根（无） B：NAA 0.1mg/L，芽（少），根（无），愈伤组织（少量） C：NAA 5.0mg/L，芽（少），根（多），愈伤组织（一定量
1937-1938年，Gautheret 在1934年培养山毛 柳、黑杨成功获得愈伤组织的基础上，在培养柳 树的培养基中，加入IAA 和B族维生素等，使形 成层的生长大为增加。
• 1937-1938年，Nobecourt 培养胡萝卜根和 马铃薯的块茎薄壁组织，获得愈伤组织。 将愈伤组织置于琼脂培养基上继续培养， 可无限发生细胞增殖，形成愈伤组织。首 次从液泡化的薄壁细胞建立愈伤组织培养 物。
植物细胞工程
• 优点： • 明显缩短了育种年限 • 后裔稳定遗传
突变体旳利用
• 利用组织培养时，分裂状态旳细胞易受 培养条件和外界压力（如射线，化学物 质等）旳影响而产生突变旳原理，诱导 并筛选出对人类有用旳突变体。
细胞产物旳工厂化生产
问题
• 自然界中有一种具有叶绿体旳原生动物──眼 虫，阐明植物旳细胞器一样能够在某些动物细 胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间 能够实现杂交吗？假如理论上可行，请设计出 详细试验方案。
异想天开
植物细胞工程旳实际应用
• 繁殖植物旳新途径
• 微型育种 • 作物脱毒 • 人工种子
• 育种新措施
植物体细胞杂交过程
植物细胞A
去掉细胞壁
原生质体A
植物细胞B
去掉细胞壁
原生质体B
原生质体融合
杂合旳原生质体
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
植物体细胞杂交过程
原生质体制备（酶解法去细胞壁）
原生质体融合（人工诱导纤）维素酶、果胶酶等
杂种细胞旳筛选和培养（形成愈伤组织）
物理法：离心、振动、电刺激等 杂种植株旳化再学生与法鉴：定聚乙二醇等试剂
在生物旳个体发育中，因为基因在特定时间和空间 下选择性地体现而形成不同器官，所以，要实现细胞旳 全能性，首先必须使生物体旳细胞处于离体状态。
当植物细胞脱离了原来所在植物体旳器官或组织而处 于离体状态时，在一定旳营养物质、激素和其他外界条件 旳作用下，就可能体现出全能性，发育成完整旳植株。
植物组织培养旳概念
有关问题
（1）要想让两个来自不同植物旳体细胞融合 在一起，遇到旳第一种障碍是什么？
第二节 植物细胞工程
➢ （3）怎样选取最佳培养基方案 ✓ （例：MS+6BA0.5mg/L+NAA1mg/L+Agar0.6%） • 对于某个待培养的目的植物来讲： • 查资料→预备性试验→观察培养物的反应→调整 • 单因子试验，多因子试验和正交设计-----逐步添加和逐步排
除 • 基本培养基的选择 • 激素的选择：激素种类、浓度、激素配比 • 糖的选择：糖的种类、浓度的选择 • 琼脂的选择：主要是浓度的选择 • 附加物的选择：香蕉汁、活性炭、椰子汁等
➢ （4）培养基的配制方法（药品室进行）
✓ MS+6-BA0.5+NAA1+Agar0.6%
• 水+母液： • 激素或其他成分：如活性碳等 • 糖类：一般30g/L • 琼脂 ：一般6－8g/L • 加热溶化： • pH值调整： • 定容： • 分注、封口： • 灭菌 ：
500 mL
2. 灭菌
➢ （1）湿热灭菌： ✓ 培养基及布制品的灭菌 ✓ 几种排气的方法： ✓ 时间与体积的关系： ✓ 放气方法：
➢ （2）培养基的种类： ✓ 按培养基组成特点分类 • 第一类为含盐量高的培养基，如MS、LS、BL、ER。 • 第二类为硝酸钾含量高的培养基，如B5、N6、SH。 • 第三类是无机盐中等含量培养基，如Nitsch培养基。 • 第四类为低盐含量基本培养基，如White、WS和HE培养基。
✓ 按培养基的功能分类 • 脱分化培养基 • 分化培养基 • 壮苗培养基 • 生根培养基 初代培养基 继代培养基
4. 培养 Culture（培养室）
➢ （2）培养条件与环境条件： ✓ 温度（Temperature) 、 ✓ 湿度（Humidity) 、 ✓ 光照［光质（Light wave)、
(建筑工程管理)植物细胞工程的基本技术精编
（建筑工程管理）植物细胞工程的基本技术2.1.1植物细胞工程的基本技术【教材内容解读】要点1细胞工程(1)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，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的壹门综合科学技术。
(2)分类：根据操作对象的不同，细胞工程分为植物细胞工程和动物细胞工程。
(3)植物细胞工程的基本技术有植物组织培养和植物体细胞杂交。
要点2植物组织培养（1）过程首先要通过细胞的脱分化过程，培养出愈伤组织，然后再从愈伤组织分化形成小植株。
这里所说的细胞脱分化就是让已经分化的细胞，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的过程。
在植物中，壹些分化的细胞，经过激素的诱导，能够脱分化为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织。
愈伤组织在壹定的培养条件下，又能够再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。
（2）图示过程（3）原理具有某种生物全部遗传信息的任何壹个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
在理论上，生物的任何壹个细胞都具有发育成完整植株的潜力。
（4）概念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，诱导其产生愈伤组织、丛芽。
最终形成完整的植株。
（5）生物体上的体细胞不表达全能性的原因在生物的生长发育过程中，细胞且不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
这是因为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。
（6）胡萝卜组织培养的实验方法步骤①将胡萝卜根用自来水充分洗净，削去外皮，且切成段(约10cm)。
用酒精棉球擦手消毒。
②在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。
植物细胞工程教案
植物细胞工程教案一、教学目标：1. 让学生了解植物细胞工程的基本概念和原理。
2. 使学生掌握植物组织培养、植物体细胞杂交等技术。
3. 培养学生运用植物细胞工程知识解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 植物细胞工程的基本概念2. 植物组织培养技术3. 植物体细胞杂交技术4. 植物细胞工程的应用5. 植物细胞工程的展望三、教学重点与难点：1. 教学重点：植物细胞工程的基本概念、技术及应用。
2. 教学难点：植物组织培养、植物体细胞杂交技术的原理和操作。
四、教学方法：1. 采用讲授法讲解植物细胞工程的基本概念、原理和技术。
2. 利用案例分析法分析植物细胞工程在实际生产中的应用。
3. 组织学生进行小组讨论，分享学习心得和体会。
4. 进行实验操作，巩固所学知识。
五、教学准备：1. 教材或教参：《植物细胞工程》等相关书籍。
2. 教学课件：植物细胞工程的基本概念、技术及应用。
3. 实验材料：植物组织、植物激素、实验仪器等。
4. 参考资料：相关论文、报道、案例等。
六、教学进程：1. 植物细胞工程的基本概念（2课时）1.1 植物细胞工程的概念1.2 植物细胞工程的研究对象和内容2. 植物组织培养技术（2课时）2.1 植物组织培养的基本原理2.2 植物组织培养的操作步骤2.3 植物组织培养的应用3. 植物体细胞杂交技术（2课时）3.1 植物体细胞杂交的基本原理3.2 植物体细胞杂交的操作步骤3.3 植物体细胞杂交的应用七、课后作业：1. 复习课堂所学内容，整理笔记。
2. 查阅相关资料，了解植物细胞工程的最新研究动态。
3. 完成课后练习题，巩固所学知识。
八、课程评价：1. 平时成绩：课堂表现、课后作业、实验报告等。
2. 考试成绩：期末考试或考查。
九、教学总结：本课程通过讲解植物细胞工程的基本概念、原理和技术，使学生了解和掌握了植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，并能够运用所学知识解决实际问题。
通过实验操作和案例分析，提高了学生的实践能力和创新能力。
植物细胞工程PPT课件
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
资料3 病毒引起的植物病害有500多种。 受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉， 如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、 苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的 防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损 失。
试管苗大规模培养
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
经过炼 苗的小 苗，可 以和一 般植物 一样进 行大规 模栽培
移栽
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
保护作用 相当天然种子的胚
(由外植体或愈伤组织产生) 人工胚乳 提供营养
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
人工种子应用
花椰菜
水稻
桉树
芹菜
二、作物新品种的培育 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多
植物体
二、植物体细胞杂交
1 概念：不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，杂种细胞 发育成新的植物体的方法。
2 理论基础：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
×
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
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。
2019-2020年高中生物 2.2 植物细胞工程的应用课后作业(含解析)苏教版选修3
2019-2020年高中生物 2.2 植物细胞工程的应用课后作业（含解析）苏教版选修3一、选择题1.若大量、快速生产人参皂甙干粉和黄酮类物质需借助下列哪项生物技术?( )A.基因工程B.诱变育种C.植物组织培养D.植物体细胞杂交解析:培养人参外植体经脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织接种到发酵罐中连续培养,可在培养液中获得大量人参细胞,经提炼可得皂甙干粉,因此人参皂甙干粉是通过植物组织培养技术获得的。
答案:C2.下列哪一项不属于细胞工程的意义?( )A.改良生物品种或创造新品种B.加速繁育生物个体C.获得某些细胞代谢产物D.将目的基因导入受体细胞解析:将目的基因导入受体细胞属于基因工程的一个步骤,通过细胞工程不能实现将目的基因导入受体细胞的目的,但转基因植物的培育可利用植物组织培养技术。
答案:D3.下列各项培育植物新品种的过程中,不经过愈伤组织阶段的是( )A.通过植物体细胞杂交培育白菜—甘蓝杂种植株B.通过多倍体育种培育无子西瓜C.通过单倍体育种培育优质小麦D.通过基因工程培育转基因抗虫水稻解析:植物体细胞杂交、单倍体育种、基因工程育种均经过植物组织培养过程,所以需脱分化形成愈伤组织。
植物多倍体育种通常是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,所以B选项符合题意。
答案:B4.下列关于“人工种子”的说法,正确的是( )A.是通过科技手段人工合成的种子B.是利用植物组织培养技术获得的种子C.种皮能够自我生成D.发芽率低解析:植物组织培养获得的胚状体,包裹上人工胚乳和人工种皮,就可制成“人工种子”。
答案:B5.下列关于植物细胞工程在生产应用上的叙述,正确的是( )A.切取一定大小的草莓茎尖进行组织培养,可获得抗病毒新品种B.对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,可获得能分泌乳腺蛋白的新品种C.在组织培养获得的楸树胚状体外包裹上人工胚乳、种皮制成人工种子D.在发酵罐中培养人参的胚状体细胞,大量生产人参皂苷粉解析:通过植物组织培养可以获得脱毒植物,但不能培养出抗病毒的新品种;人工诱变并不能产生非本物种的基因,对马铃薯愈伤组织进行人工诱变,不可能获得能分泌乳腺蛋白的新品种;人工种子是在植物组织培养获得的胚状体外包裹人工胚乳和人工种皮制成的;获取细胞产物,应将植物细胞培养到愈伤组织阶段。
专题二 细胞工程-植物细胞工程课件
细胞分化程度越高，细胞的全能性越低
一、细胞全能性
4、细胞表现全能性的条件：
（1）材料：离体组织、器官或细胞
2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成 愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需 要的（
C）
A.消毒灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
思考:
（1）离体的器官、组织或细胞如果不进行脱 分化处理能否培养成完整的植物体？
（2）决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
植物激素的种类和比例。特别是生长素和细胞分裂素 的协同调控作用在植物组织培养中非常重要，被称为 “激素杠杆”
的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水
稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、
枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法
，只能拔除病株，造成很大的经济损失。
病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的
器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含 病毒。
资料3 科学家应用多倍体育种的方法，培 育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高 、口感好等特点。 但因其不结种子，每年必 须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子，不 仅增加了生产成本，也给无籽西瓜的普及带 来困难。
一 、 植 物 繁 殖 的 新 途 径
微型繁殖
作物脱毒
神奇的人工种子
一 、植物繁殖的新途径 （一）微型繁殖技术 1.概念:
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
课件：植物细胞工程
术问题仍需突破。
02
伦理与法规挑战
植物细胞工程技术的快速发展将带来一系列伦理与法规问题，如何制定
合理的监管政策，确保技术的安全、合规应用，是亟待解决的问题。
03
市场机遇
随着植物细胞工程技术的不断完善与应用拓展，将在农业、生物能源、
环保等领域创造巨大的市场价值。
THANKS
感谢观看
植物细胞培养可用于生产各类次生代谢产 物，如药物、香料、色素等，具有产量高 、周期短、不受地理和气候限制等优点。
遗传育种
生物技术研究
通过植物细胞培养技术可实现基因转化、 突变筛选等遗传操作，为新品种培提供 有力手段。
植物细胞培养还可应用于植物生理、生化 、遗传等生物学研究领域，揭示植物生长 发育的分子机理。
发展历程
植物细胞工程的发展历程可追溯至上世纪60年代，当时科学 家们成功实现了植物组织的体外培养。随着技术的不断进步 ，植物细胞工程逐渐发展成为包含细胞培养、基因编辑、细 胞繁殖等多个方面的综合体系。
植物细胞工程的重要性
01
02
03
优良品种选育
植物细胞工程可用于选育 抗病、抗虫、抗旱等性状 优良的作物品种，提高农 业生产效益。
繁殖技术改进
通过植物细胞工程技术， 可实现无性繁殖，大大缩 短繁殖周期，提高繁殖效 率。
资源利用优化
植物细胞工程有助于开发 利用濒危植物资源，保护 生物多样性。
植物细胞工程的应用领域
农业生产
植物细胞工程在农业生产领域 的应用主要包括优良品种的选 育与繁殖，提高作物产量和品
质。
医药产业
利用植物细胞工程可生产药用 植物的有效成分，如紫杉醇等 ，为医药产业提供原料。
率的细胞增殖。
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细胞膜的流动性
人工诱导原生质体融合：①物理法：离心、振动、电 刺激。②化学法：聚乙二醇（PEG）。
番茄—马铃薯
有有性性杂杂交交
不同植物存在远缘杂交
2013年9月26日 英国汤普森摩根公司 嫁接
植物体细胞杂交
意义：克服了植物远缘杂交不亲和的障碍。
植物体细胞杂交：①将两种不同植物的体细胞融合成一个 杂种细胞。②通过组织培养将杂种细胞培育成新的植物体。
第二章 克隆技术
第二节：植物的克隆
什么是克隆
克隆：从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出 来的一群遗传特性相同的 DNA 分子、细胞或个体。
基因克隆
目的基因在受体细 胞中大量复制
细胞克隆
效应B细胞
骨髓瘤细胞
有丝分裂
个体克隆
草履虫 的分裂生殖
自然界的许多生物都具有先天的无性繁殖的能力。
马铃薯
Hope
多思 多问 多学
②培育无病毒植株
取茎尖细胞（含病毒极少，甚至无病毒）。
花药培养
③单倍体育种
④转基因植物的培育
目的基因 农杆菌
⑤细胞产物的工厂化生产
回归课本：通过大量培养特定细胞系，实现了能产生重要 次生代谢产物（如某些中药）的细胞的大量克隆和产物的 工业化生产。
⑥制备人工种子
优点：人工种子解决农作物繁殖能力差、结子困难、 发芽率低等问题。
使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态
（3）取田间不同品种水稻的幼胚，先进行__消__毒___，然 后接种到培养基中培养，幼胚发生_脱__分__化__形成愈伤组 织，并进行继代培养。用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤 组织，再培养愈伤组织，以便获得抗虫的转基因水稻。 影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有：培养条件 如光温、培养基配方如植物激素配比、以及_______（ 答 2点即可） 水稻的基因型、愈伤组织继代物细胞全能性的表达条件
①处于离体状态。②适当的营养物质。 ③ 适当配比的植物生长调节剂。 ④ 适宜的外界条件：无菌、温度、pH、光照。
影响植物组织培养的因素
①外植体的选择：植物种类、取材部位、年龄、季节、 大小。 ②培养基中的营养成分 ③植物激素的种类、使用顺序和用量比例 ④培养条件：温度（23-27℃）、pH （5.8左右） 、光 照（每天连续光照12-16小时）、湿度（70%-80%）、 通气状况
植物细胞 A 原生质体 A
杂种细胞
去 掉
原生质 体融合
再生出 细胞壁
细
胞 壁
AA或BB或AB
脱分化
植物细胞 B 原生质体 B
再分化
得到杂种植株
产生愈伤组织
去壁
诱导 融合 再生出细胞壁
①用酶解法去除细胞壁，获得原生质体。 ②人工诱导原生质体融合，得到杂种细胞。 ③杂种细胞经组织培养，得到杂种植株。
去壁
杂 种 植 株
原生质 体融合
再生出 细胞壁
杂种细胞
再分化
脱分化
植物细胞工程
植物细胞工程：培养植物细胞（包括原生质体），借助 基因工程的方法，将外源遗传物质（DNA）导入受体 细胞（包括原生质体受体）中，或通过细胞融合、显微 注射等将不同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些 转基因细胞或重组细胞进行培养，获得具有特定性状的 新植株。
植物组织培养的程序
（1）配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含 0.7%-1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半 固体。 （2）从消毒的根、茎或叶上切取一些小组织块。 （3）将组织块放在固体培养基上进行培养，获得愈 伤组织。 （4）以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤 组织，直到再生出新植株。
超净台
①培养基灭菌。②外植体消毒。③超净台灭菌。④接种 室和培养室灭菌。⑤玻璃器皿灭菌。⑥接种工具灭菌。
灭菌室
配培养基室
洗涤室
走廊
接种室
药品室
培养室
④移栽锻炼（炼苗）
草炭土或蛭石
日光温室或塑料大棚
在培养室里大规模培养
炼苗：降低湿度
外植体的成苗途径
胚胎发生途径
丛状苗
器官发生途径
外植体→愈伤组织→丛芽→生根
⑦植物细胞突变体的筛选
高浓度的NaCl
①在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白，诱 发和筛选了抗盐或抗病突变体。 ②在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能够筛选出抗 赖氨酸类似物突变体，其中赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮 氨酸的水平会升高。
回归课本，重在理解
①通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，可以从 这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织，并可由此 再生出新的植株。 ②原生质体培养成功标志着植物细胞工程技术又向前迈 进了一步。 ③在植物克隆试验研究中，尽量选择性状优良、细胞全 能性表达充分的基因型。
例题：（2019年4月·浙江选考）回答与利用生物技术培育抗
病品种有关的问题：
（1）通过抗病性强的植株获取抗病目的基因有多种方法。
现已获得纯度高的抗病蛋白（可作为抗原），可通过
单克隆抗体技术获得特异性探针，并将基因中所有基因进行表达，然后利用该探针，找出能与探针特异性结合的表达
产物，进而获得与之对应的目的基因。
植物细胞全能性的体现
①由于不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传 性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同。 ②在长期培养中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的 可能原因有：染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等， 而且结果是不可逆的、细胞或组织中激素平衡被打破、细胞 对外源生长物质的敏感性发生改变、随着时间推移，由于其 他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系。
（2）利用植物克隆培养新品种，一方面可利用带有目的基 因的农杆菌 侵染植株，或将目的基因通过显微注射的方法导 入植物细胞、组织或器官获得转基因植株。另一方面利用异 源植物的 原生质体进行融合产生杂种植株，或利用异源植物 在试管内进行 受精 ，对其产生的胚进行培养产生杂种
植株。 （3）下列属于植物克隆和动物克隆共有的培养方法是 。 A.悬浮培养、器官培养 B.贴壁培养、传代培养 C.器官培养、愈伤组织培养 D.原生质体培养、传代培养
特别注意：①适量的生长素和细胞分裂素配比可以 诱导芽的分化。②适量的吲哚乙酸及适当减除其他 某些激素可以诱导生根。
①试管苗的快速繁殖
运用组织培养一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植 株。例如：一个兰花球茎一年繁殖到400万个。
园艺植物种苗工厂化生产
优点：①可保持亲本的优良性状。②繁殖速度快，经 济效益高。③占用空间小，不受地区和季节限制，可 以实现工厂化生产。
（2）将上述抗病基因通过转基因的方法导入植物的分生组
织可获得抗病性强的植株。若在试管苗期间用分子水平方法
判断抗病基因是否表达，应检测
（A.质粒载体
B.转录产物 C.抗性基因 D.病原微生物）
（3）植物细胞在培养过程中往往会发生 变异 ，可利
用这一特性筛选抗致病真菌能力强的细胞。筛选时在培 养基中加入高浓度致病真，菌并将存活的细胞进一步培养
例题：（2017年11月·浙江选考）回答与植物克隆和动物 克隆有关的问题： （1）利用植物愈伤组织获得再生植株主要有两条途径： 一是由愈伤组织的细胞先分化产生芽和根后再形成一个 完整植株的 器官发生 途径。二是由愈伤组织的细胞产 生胚状体后再萌发形成完整植株的胚胎发育途径。另外 也可不通过愈伤组织阶段而直接采用带腋芽的茎段培养 成丛状苗，再诱导生根获得再生植株，其原因是腋芽中 存在 分生组织 。
发芽培养基
脱分化 MS 培养基
再分化
（外植体）
生根培养基
途径1：器官发生途径
脱分化
外植体
愈伤组织 不定芽
再分化
不定根
再生植株
小麦
外植体→愈伤组织→胚状体
胚状体
胚性细胞：细胞质丰富，液泡小而细胞核大。
途径2：胚胎发生途径
脱
再
分 愈伤组织 化
分 化
外植体
胚状体
再生植株
回归课本：将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过 液体悬浮培养可以分散成单细胞。在适宜的培养基中，这种 单细胞可发育成胚状体，胚状体继续发育，可以形成植株。
特点：①失去特有的结构和功能。②细胞排列疏松而 无规则。③高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
发芽培养基
丛状苗
生根培养基
愈伤组织
完整植株
诱导芽和根的分化
脱分化 VS 再分化
避 光
需要光照 脱分化：由外植体进行培养形成愈伤组织的过程。 再分化：由愈伤组织进行培养形成根和芽的过程。
怎样无菌操作
至再生植株。若利用 花粉离体 培养建立的细胞系用于 筛选，则可快速获得稳定遗传的抗病植株。 （4）用抗病品种与高产品种进行杂交育种过程中，有
时会遇到因胚发育中止而得不到可育种子的情况。若要 使该胚继续发育获得植株，可采用的方法是 胚的离体。
培养
离体胚培养的应用
例题：（2018年4月·浙江选考）回答与基因工程和植物克隆 有关的问题。 （1）将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体 pBI121均用限制性核酸内切酶EcoR I酶切，在切口处形成 粘__性__末端 。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121 用DNA连接酶连接。在两个片段相邻处形成磷__酸__二__酯_，键获得 重组质粒。 （2）已知用CaCl2处理细菌，会改变其某些生理状态。取 C作a，Cl使2处重理组过质的粒农进杆入菌农与杆重菌组，质完粒成在_转_离_化_心__管_实内验进。行在混离合心等管操 中加入液体培养基，置于摇床慢速培养一段时间，其目的 是___ ____，从而表达卡那霉素抗性基因，并大量增殖。
胚性细胞
单细胞→细胞团→球形胚→ 心形胚→胚状体→完整植株
体细胞胚：又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经 过受精过程而形成的胚胎类似物。