细胞工程 植物细胞工程的基本技术(第二章第一节)
新教材高中生物第2章细胞工程第1节植物细胞工程教师用书苏教版选择性必修3
第一节植物细胞工程课标内容要求核心素养对接1.阐明植物组织培养技术是利用细胞全能性,在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等,在培养基上培养,使其发育成部分或完整植株的技术。
2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成为杂种细胞,继而培育成新植物体的技术。
生命观念：通过植物组织培养技术理解细胞的全能性及原因。
科学思维：理解植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理,以流程图形式表示植物组织培养和植物细胞杂交的过程。
科学探究：尝试探究植物生长素和细胞分裂素的使用顺序及比例对植物组织培养的影响。
一、植物组织培养技术1．概念：利用细胞全能性,在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等,在培养基上培养,使其发育成部分或完整植株的技术。
2．具体步骤选材：外植体：用于植物组织培养的材料如离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。
植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是植物组织培养中常用的外植体。
↓消毒：用消毒剂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,以避免消毒剂对外植体的生长、分化过程产生不良影响。
↓接种：无菌条件下,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分、无机盐、碳源、氮源、维生素以及植物激素等。
↓诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织,在一定条件下,诱导其细胞改变发育途径,逐步失去原有的分化状态,转变为具有分生能力的细胞的过程。
脱分化后形成愈伤组织。
↓诱导再分化：愈伤组织生长一段时间后,将其转移到新的培养基上继续培养,经诱导分化,形成芽和根等器官,或进一步发育成完整植株,也可以诱导形成胚状体。
↓炼苗移植：使分化形成的幼小植株逐渐适应自然环境,保证幼苗移植到大田能顺利成活。
二、植物体细胞杂交技术1．概念：将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。
2．环节原生质体的制备：酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁→低速离心分离提纯↓原生质体融合的诱导：化学融合法[聚乙二醇法(PEG)]和物理融合法(电融合法) ↓杂种细胞筛选和培养：两两融合有AA、BB、AB三种类型；融合成功的标志：再生出细胞壁↓杂种细胞脱分化和再分化：技术是植物组织培养,原理是植物细胞的全能性↓杂种植株的再生和鉴定3．应用实例白菜—甘蓝、萝卜和甘蓝、烟草和番茄、马铃薯和番茄、水稻和稻稗。
第二章细胞工程第1节植物细胞工程 教学课件人教版高中生物选择性必修3
作用效果 促进根的分化、抑制芽的形成
知识点二 植物体细胞杂交技术
1.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.过程
细胞壁
脱分化 愈伤组织
3.意义
有性生殖只能在同种生物间进行
在打破生殖隔离,实现_远__缘__杂__交___育种,培育植物__新__品__种____等方面展示出
知识点一 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__。
结论语句辨一辨 1.植物体细胞杂交过程中,要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质 体的融合。( √ ) 2.植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( × ) 3.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。( √ ) 4.植物体细胞杂交过程中,原生质体融合的结构基础是细胞膜的流动性。
↓ 移栽:将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入 土。
旁栏边角想一想 菊花的组织培养中,为什么要强调所用培养基、器械的灭菌和实验人员的 无菌操作? 提示 避免杂菌与培养物竞争营养,且有些杂菌会危害培养物的生长。
2019新人教版高中生物选择性必修三第二章重点知识点归纳总结(细胞工程)
第二章细胞工程第一节植物细胞工程细胞工程：细胞工程是指应用细胞生物学、分子生和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生物工程。
1.原理和方法：细胞生物学和分子生物学。
2.操作水平：细水平或细胞器水平。
3.目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品一、植物细胞工程的基本技术1.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。
2.细胞具有全能性的原因(物质基础)生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息1.生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因(不离体的细胞无法表现出全能性的原因) 在特定的时间时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达2.全能性大小比较(1)受精卵、体细胞、生殖细胞受精卵〉生殖细胞＞体细胞(2)分化程度高的细胞、分化程度低的细胞分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞(3)分裂能力强的细胞、分裂能力弱的细胞分裂能力强的细胞〉分裂能力弱的细胞(4)植物细胞、动物细胞植物细胞＞动物细胞(5)幼嫩的细胞、衰老的细胞幼嫩的细胞〉衰老的细胞(一)植物组织培养技术1.概念：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞(称为外植体)等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成整植株的技术。
2,原理：植物细胞的全能性3.生殖方式：无性生殖4.分裂方式：有丝分裂5.过程：|外植体|―—化|愈伤组织|—2|胚状体或丛芽|—育-［植株脱分化：在一定的—激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。
再分化：愈彳^组织能重新分化成芽、根等器官的过程。
探究.实践：菊花的组织培养(1)原理口植物细胞一般具有全能性；口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和再分化,形成胚状体长出—芽和根_,进而发育成_完整的植株_；口植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度_、比等都会影响植物细胞的发育方向。
第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用 讲义【新教材】人教版(2019)高中生物选择性必修3
第2课时植物细胞工程的应用课标内容要求核心素养对接举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
社会责任：列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。
一、植物繁殖的新途径1．快速繁殖(1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点⎩⎨⎧①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性②高效、快速地实现种苗的大量繁殖③可实现工厂化生产2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。
(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
二、作物新品种的培育1．单倍体育种(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株―――――→染色体加倍纯合子植株。
(2)优点①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显缩短了育种的年限。
2．突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产1．次生代谢物(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
(2)作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
2．生产技术手段：植物组织培养技术。
3．优点：生产速度快。
4．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
利用红豆杉细胞的组织培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。
(×) 提示：题述繁殖方式属于无性繁殖，不属于微型繁殖。
微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
2．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。
(×)提示：培育脱毒苗时选用的通常是茎尖等分生组织，原因是该组织附近的病毒极少，甚至无病毒。
人教版高中生物选择性必修3同步培优第2章细胞工程第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术
第2章第1节一一、选择题1．植物细胞表现出全能性的必要条件是(B)A．给予适宜的营养和外界条件B．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件C．导入其他植物细胞的基因D．将叶肉细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内解析：植物细胞表现出全能性的条件是：细胞离体和适宜的外界条件、一定的营养(无机、有机成分)和植物激素，B正确。
2．在植物体内，茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，是因为(C)A．细胞核失去了全能性B．不同的细胞基因是不同的C．细胞中基因的表达有选择性D．细胞核中的基因发生了变异解析：茎顶端分生组织的细胞，其细胞核没有失去全能性，A错误；同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经分裂、分化形成的，都具有相同的遗传物质，B、D错误；由于细胞中基因的选择性表达，使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，C正确。
3．下列关于植物组织培养的叙述，正确的是(C)A．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染B．在培养过程中需要给予适宜的光照，以诱导脱分化过程C．培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用D．若制备人工种子，外植体只需培养成愈伤组织即可解析：外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，A错误；愈伤组织的诱导一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照，B错误；培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用，C正确；若制备人工种子，外植体需培养成胚状体，再用人工种皮包裹，D错误。
4．如图表示优质玉米的培育过程，请据图判断下列说法，错误的是(D)A．B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变B．C试管中形成的是高度液泡化的薄壁细胞团块C．植株F一般不能直接用于扩大种植D．植株A和F体细胞中的染色体组数相同解析：B→C为脱分化过程，该过程中细胞的全能性增大，C→E为再分化过程，该过程中细胞的全能性降低，A正确；C试管中形成的是愈伤组织，愈伤组织由高度液泡化的薄壁细胞组成，B正确；植株F为单倍体植株，高度不育，因此一般不能直接用于扩大种植，C正确；植株A是正常的二倍体植株，而植株F是经花药离体培养获得的单倍体植株，两者体细胞中的染色体组数不同，D错误。
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第 2 章细胞工程第 1 节植物细胞工程01 植物细胞工程的基本技术1.P36从社会中来：其芽葺葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可幕。
迨夫花开，凝晴滚露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱一-《金漳兰谱》(宋.赵时庚)中对兰花的一段描述。
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;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、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?提示:利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%.2.P36探究·实践：菊花的组织培养(1)接种3-4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。
根了吗?用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。
培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此，要进行严格的无菌操作。
导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。
(2)你培养出愈伤组织了吗?如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天?这些愈伤组织进一步分化出芽和提示：观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。
从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。
统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
(3)观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。
提示：做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。
从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。
细胞工程植物细胞工程的基本技术(第一节)PPT课件
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
2
趁热打铁：
C 1、有关全能性的表述中，不正确的是
（
）
Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成 完整个体，因此全能性最高
Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全 能性很高
Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现 出全能性
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4、植物组织培养形成的愈伤 组织进行培养， 又可以分 化形成根、芽等器官，这一 过程称为：
A、脱分化 B、去分化 C、再分化 D、脱分化或去分化
21
三、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？
因为不同种生物之间存 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。
31
1、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：
A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质 体 B、将杂种细胞培育成植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲 代的优良性 D、尚未培育出属间杂种植物
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2、不能人工诱导原生质体融合的方 法是
A、振动 C、PEG试剂
B、电刺激 D、重压
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3.植物细胞表现出全能性的必要条 件是 A. 给予适宜的营养和外界条件 B. 导入其他植物细胞的基因 C. 脱离母体后，给予适宜的营养 和外界条件 D. 将成熟筛管的细胞核移植到去 核的卵细胞内
植 物
原 生
原 生
细
质质
胞 去壁
体
体 融
合
等量
再
生杂
细 胞 壁
种 细 胞
去 分
愈 伤 组 织再
分
_第2章_第1、2节__细胞工程概述和植物细胞工程
第2章_第1、2节__细胞工程概述和植物细胞工程秦磊审核：张统省校对：王曼【学习目标】1.简述细胞工程的基本技术2.举例说出细胞工程的应用3.简述植物组织培养的过程4.举例说出植物组织培养的应用【自学质疑】1.细胞工程是指以为基本单位，在体外无菌条件下进行、或利用、等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改变生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的的技术。
（1）细胞工程的发展（见39页）（2）细胞工程的基本技术：植物细胞与组织培养；细胞融合；细胞核移植；染色体工程。
（3）细胞工程的应用：快速培养花卉及濒危植物；获得无病毒作物；开发洁净能源减少环境污染繁殖优良家畜品种及濒危动物 2.植物组织培养就是在和人工控制条件下，将的植物器官、组织或，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。
3．植物组织培养的条件1）离体细胞、组织或器官；2）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等；3）培养基（一定的营养物质，激素等）PH值：5.0－6.04. 植物组织培养的培养基：1）无机营养成分：水、无机盐离子；2）有机营养成分：①含N物质：包括维生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖溶液，调节；③琼脂：起作用；④激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素。
5.植物细胞工程（1）理论基础（原理）：细胞全能性（2）植物组织培养技术（b）①过程：离体的植物器官、组织或细胞――→愈伤组织――→试管苗―→植物体②用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
A 植物繁殖：微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因为植物分生区附近的病毒极少或没有）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，经人工薄膜包装得到的种子。
（优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输）B 作物新品种培育：单倍体育种：a过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四种类型）；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四种类型）。
2[1].1.1《植物细胞工程的基本技术》原创
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按操作 对象分
植物细胞工程
动物细胞工程
科技探索之路
1902年，哈伯兰特提出了细胞全能性 的理论。
1937年，怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培 养出了烟草植株。
1958年，斯图尔德利用胡萝卜的组织培养再次证明了
植物细胞的全能性
1965年，沃索在一定培养基上由烟草的单细胞得到再
2、理论基础：植物细胞的全能性(即原理)
适宜的温度、PH值、 养料、激素、充足氧气
3、过程：
外植体脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 植物体
二、植物组织培养技术：
4、愈伤组织：由离体 的植物组织或细胞， 有丝分 在培养一段时间以后， 裂 通过细胞分裂，形成 的一群薄壁细胞。
特点：具分裂、分化能力 既具全能性（主要） 无定形状态 高度液泡化 排列疏松、无规则 无叶绿体,不进行光合作用
请思考：
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融
合，遇到的第一个障碍是什么？
去细胞壁
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
酶解法
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、过程： 植物细胞的融合
马 铃 薯 细 胞 原 生 质 体 融 合 植物组织培养
去 壁
再 标志：成功融合 生 出 细 脱 再 胞 分 分 壁 化 化 杂 种 细 胞 愈 伤 组 织 杂 种 植 株
全部基因
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器 械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养 物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质， 导致培养物迅速死亡。 (2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有 形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。 胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培 养成小植株？
选择性必修3 生物工程与技术 概念判断题(答案版)
选择性必修3 生物工程与技术概念判断题（答案版）第一章第1节传统发酵技术的应用1．酵母菌在有氧条件下利用葡萄汁产生酒精。
(×)2．利用带盖的瓶子制作果酒时，应将瓶子装满，以创造无氧环境。
(×)3．变酸的酒表面的菌膜是酵母菌繁殖形成的。
(×)4．醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。
(×)5．日常生活中不能吃存放时间长、变质蔬菜的原因是其内含的大量亚硝酸盐可致癌。
(×) 6．制作酸奶可用含有抗生素的牛奶。
(×)第一章第2节第1课时微生物的基本培养技术1．培养基只能用以培养、分离、鉴定、保存微生物，不能用以积累其代谢产物。
(×) 2．琼脂固体培养基是实验室中最常用的培养基之一。
(√)3．培养霉菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性。
(×)4．消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部的微生物，包括芽孢和孢子。
(×)5．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。
(√)6．经高压蒸汽灭菌后的培养基，要冷却至50 ℃左右时，才能在酒精灯火焰附近倒平板。
(√) 7．平板划线时要注意将最后一次的划线与第一次的划线相连。
(×)第一章第2节第2课时微生物的选择培养和计数1．筛选分解尿素的细菌的培养基以尿素为唯一氮源，且为固体培养基。
(√)2．利用稀释涂布平板法统计菌落数目时，统计的菌落数就是活菌的实际数目。
(×)3．统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数目最多的平板进行统计。
(×)4．利用稀释涂布平板法和平板划线法均可实现细菌的分离和计数。
(×)5．利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量。
(×)6．培养分解尿素的细菌，培养基的pH会增大。
(√)第一章第3节发酵工程及其应用1．发酵工程中所需的性状优良的菌种只能从自然界中筛选出来。
(×)2．在菌种确定之前就要选择原料制备培养基。
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。
第二章 细胞工程 第1节 植物细胞工程
第1节植物细胞工程一、细胞工程概念及植物组织培养技术1．细胞工程的含义2.细胞的全能性(1)定义：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。
(2)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。
3．植物组织培养技术(1)概念：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。
(2)理论基础：植物细胞的全能性。
(3)前提：离体的植物器官、组织或细胞等。
(4)条件：激素、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。
(5)结果：脱分化形成愈伤组织，再诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。
(6)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，在一定激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞。
③愈伤组织：脱分化而形成的不定形的薄壁组织团块。
④再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
4．菊花的组织培养【归纳总结】生长素和细胞分裂素的用量生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时 促进根的分化、抑制芽的形成 比值低时 促进芽的分化、抑制根的形成比值适中时促进愈伤组织的形成【强化记忆】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在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择地表达。
3．请用流程图的形式写出植物组织培养的过程。
提示 外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化胚状体――→诱导生芽――→诱导生根――→诱导试管苗。
4．在菊花组织培养过程中，在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。
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___。
高中生物(新人教版)选择性必修三课后习题：植物细胞工程的基本技术(课后习题)【含答案及解析】
第2章细胞工程第1节植物细胞工程一植物细胞工程的基本技术必备知识基础练1.下列有关植物细胞全能性的叙述,错误的是()A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所需的全部基因B.植物体细胞全能性是植物体细胞杂交的理论基础C.高度分化的植物体细胞只有在离体状态下才有可能表现出全能性D.植物体的根、茎、叶、花等器官内的细胞一般都具有全能性,A项错误;植物体细胞杂交的结果是培养出杂种植株,因此植物体细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础,B项正确;植物体细胞表现出全能性的前提条件是植物的器官、组织或细胞为离体状态,C项正确;植物体的根、茎、叶、花等器官内的细胞一般都具有全能性,D项正确。
2.某兴趣小组研究了培养基中生长素与细胞分裂素含量的比值对烟草愈伤组织分化的影响,得到如下表所示结果。
下列叙述不正确的是()A.愈伤组织在生长过程中细胞的核膜、核仁会出现周期性变化B.培养在乙组培养基中的烟草愈伤组织细胞丧失了细胞全能性C.两种激素含量比值的变化会导致愈伤组织细胞出现稳定性差异D.生长素与细胞分裂素含量的比值高时有利于愈伤组织分化形成根,能够继续进行有丝分裂,所以愈伤组织在生长过程中细胞的核膜、核仁会出现周期性变化,A项正确;培养在乙组培养基中的烟草愈伤组织虽然不分化,但没有丧失细胞全能性,条件适合的情况下仍然可以发育为一个完整的新个体,B项错误;据表分析,两种激素含量比值的变化会导致愈伤组织出现不同的分化方向,即细胞出现稳定性差异,C项正确;从题表数据可知,生长素与细胞分裂素含量的比值高时有利于愈伤组织分化形成根,D项正确。
3.菊花的组织培养需要严格的无菌操作,下列有关叙述错误的是()A.外植体首先在诱导愈伤组织的培养基上生长,一段时间后转接到诱导生根的培养基上,长出根后再将其转接到诱导生芽的培养基上,进一步形成试管苗B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间C.材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果D.将菊花茎段插入时应注意方向,不要倒插,再诱导生根,因此是先在诱导愈伤组织的培养基上生长,一段时间后转接到诱导生芽的培养基上,长出芽后再将其转接到诱导生根的培养基上,进一步形成试管苗,A项错误;植物组织培养形成的幼苗光合能力较弱,需先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间,待其长壮后再移栽到土壤中,B项正确;植物材料的选择直接关系到实验的成功,材料的年龄、保存时间的长短等都会影响植物组织培养的效果,C项正确;将菊花茎段插入时应注意方向,不要倒插,是为了生长素能够进行极性运输,保证成活率,D项正确。
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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。
小结：
植 物 细 胞 工 程
所采用技术 的理论基础
植物细胞的全能性
通常采用的 技术手段
植物组织培养
植物体细胞杂交
离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。 1、克隆羊“多利”的诞生说明了什么？
细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因 为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有 全能性。
2、生物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？ 在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达 的结果。 3、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？
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。
趁热打铁：
1、有关全能性的表述中，不正确的是 （ ） Ａ．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成 完整个体，因此全能性最高 Ｂ．生物体内细胞由于分化全能性不能表达 Ｃ．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全 能性很高 Ｄ．植物细胞离体培养在一定条件下能表现 出全能性
4、植物体细胞融合完成的标志是 A．产生新的细胞壁 A B．细胞膜发生融合 C．细胞质发生融合 D．细胞核发生融合 5、用不同种植物的两个体细胞融合成一 个杂种细胞的过程。该过程是指 A．不同植物的精子和卵细胞的融合 B．不同植物的原生质体的融合 B C．完整的两个体细胞的融合 D．植物花粉细胞的两两融合
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调 要切取含有形成层部分，原因是这部分 容易诱导形成愈伤组织。请思考一下， 胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）， 是否也能培养成小植株，你能用实验的 方法进行验证吗？ 胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花） 也能培养再生形成小植株，只是诱导 愈伤组织比较困难。
(3)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。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。 1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种—— “Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、 栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、 籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种 及其后代，获得了有价值的新品系或育 种上有用的新材料。
植 物 组 织 培 养
6 5
再分化
(愈伤组织) 4 脱分化
1
3
2
探究：
1、为什么植物的一个花瓣就可以培 育出完整的植株呢？
植物细胞具有全能性。
2、什么是细胞的全能性？
一、细胞的全能性
生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整 1、定义： 个体的潜能的特性。
2、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特
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何种生物工程？ 细胞工程
什么叫细胞工程？包括哪两 大领域？
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。
应用的原理和方法 概念 研究的水平 研究的目的 细 胞 工 程 分类 动物细胞工程
细胞生物学和 分子生物学
细胞整体水平 或细胞器水平 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
植物细胞工程
理论基础
细胞的 全能性
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
1、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：
A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质 体 B、将杂种细胞培育成植株 C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲 代的优良性 D、尚未培育出属间杂种植物
2、不能人工诱导原生质体融合的方 法是
A、振动
C、PEG试剂
B、电刺激
D、重压
3.植物细胞表现出全能性的必要条 件是 A. 给予适宜的营养和外界条件 B. 导入其他植物细胞的基因 C. 脱离母体后，给予适宜的营养 和外界条件 D. 将成熟筛管的细胞核移植到去 核的卵细胞内
二、植物组织培养
1、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。
2、过程
离体的植物器官、组织或细胞 脱分化
遮光
外植体
细胞分化 程度与细 胞分裂能 力呈负相 关。
愈伤组织
4、植物组织培养形成的愈伤 组织进行培养， 又可以分 化形成根、芽等器官，这一 过程称为：
A、脱分化 B、去分化
C、再分化
D、脱分化或去分化
5、下列不能作为植物组织培养 的材料是
A、秋海棠的叶
B、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉
D
D、木质部中的导管细胞
三、植物体细胞杂交技术
这幅番茄—马铃薯图利 用传统有性杂交方法能 实现吗？为什么？ 因为不同种生物之间存 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。
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：打破了不同种 生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用 于杂交的亲本组合范围。
未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。
1.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？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地 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。
A ）
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
3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完 整植株，不需要（ C ） A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素
植物体细胞杂交过程示意图
植 物 细 胞 原 生 质 体 原 生 质 体 融 合 再 生 细 胞 壁 愈 伤 组 织 杂 种 植 株
去壁
等量 去壁
杂 种 细 去 胞 分 化
再 分 化
纤维素酶 果胶酶
离心、 筛 激素 振动、 电刺激、 选
激素
聚乙二 醇
2、概念
将不同种的植物体细胞，在一定条 件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培 育成新的植物体的技术。
B
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
请同学们阅读P34实 验完成P35讨论题。
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 接种
脱分化
诱导愈伤组织 的形成
培养室
再分化 试管苗的形成
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭 菌和实验人员的无菌操作？ 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成 分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以 在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象 经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌 不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程 中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速 死亡。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植 体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操 作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
有的全套遗传物质，都有发育成为完整个 体所必需的全部基因，从理论上讲，生物 体的每一个活细胞都应该具有全能性。
3、差异： （1）受精卵的全能性最高
（2）生殖细胞的全能性较高 （3）受精卵分化后的细胞中，体细胞的 全能性比生殖细胞低 4、大小： 受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
植物细胞＞动物细胞
探究： 表现全能性的条件有哪些？
C
2.下列植物细胞全能性最高的是（ A ） A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞 3．下列细胞全能性最高的是（ C ） A．植物的卵细胞 B．植物的精子细胞 C．被子植物的受精卵 D．被子植物的的叶肉细胞
4.在生物体内，细胞没有表现出全能性， 而是分化为不同的组织、器官，是因为 （ ） A、细胞的基因丧失了全能性 B、基因在特定时间和空间条件下选择 性表达的结果 C、不同的细胞内基因不完全相同 D、在个体发育的不同时期，细胞内的 基因发生了变化
强调几个概念：
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，由无定 形状态薄壁细胞组成的排列
疏松无规则的组织。
植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器
官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又 称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞的全能性过程。
白菜
甘蓝 白菜－甘蓝
请思考：
• 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？ • 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ • 3．为什么两个原生质体能发生融合，这 与细胞膜的什么特性有关？ • 4．如果两个来源不同的原生质体发生了 融合，下一步该做何处理？ • 5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
结果是形成愈伤组织。