植物细胞工程 (2)
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。
植物细胞工程课件
二、（1）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。
（2）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。
结果是形成愈伤组织。 三、植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中
重新分化根或芽等器官的过程。
(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。
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
探究：
为什么运用植物组织培养技术能把植物离体 器官、组织或细胞培养成完整植物体？ 植物细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？
植物细胞的全能性
1、定义：生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能
的特性。
2、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特
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。
原生质体两两融合，培养基中可能会出现的细胞类型：
混合培养，电激或加 入聚乙二醇
植物体细胞杂交技术
植物细胞A
植物细胞B
去 壁
酶解法
原生质体A
原生质体B
诱导
融 合
融合原生质体
生壁
植
杂种细胞
物
脱分化
组 织
愈伤组织
培
再分化
养
杂种植物
植物体细胞杂交的成果：
在此基础上，科学家们利用植物体细胞杂交技术， 又相继培育出了烟草—海岛烟草、胡萝卜—羊角芹、白 菜—甘蓝等种间或属间杂种，在生产上有较高的应用价 值。
思考： 2.原生质体如何融合在一起呢？
物理法： 离心、振动、电激
化学法： 聚乙二醇（PEG）
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。
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。
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。
人教版高二生物选修三知识点总结：专题二细胞工程
选修3《现代生物科技专题》知识点总结专题2 细胞工程（一）植物细胞工程1.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞的全能性全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞脱分化再分化发育（2）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物体常用的植物激素生长素和细胞分裂素。
（3）用途：微型繁殖、作物脱毒（选材应该选择茎尖组织）、制造人工种子、单倍体育种（最大的优点是明显缩短育种年限，得到的全为纯种）、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产。
（4）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
2.植物体细胞杂交技术（1）原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性（2）过程：去壁的方法：酶解法；诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等。
化学法是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（4）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）原理：细胞增殖（3）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（4）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（5）动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等天然成分。
人教版高中生物选择性必修三课件——第2章 第 1 节 二 植物细胞工程的应用
2.通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据 图甲、表乙回答问题:
表乙 植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的 生长状况
吲哚乙 酸
细胞分 裂素
花芽生 长状况
A组 B组
C组
D组 E组
0 3 ppm 3 ppm 0.03 ppm 0
0 0.2 ppm 0.002 ppm
带病毒。
探究点二 作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 1.单倍体育种(科学思维): 【实验情境】通过植物的组织培养进行单倍体育种流程图
请据图分析: (1)图中①和②分别代表:①_杂__交__,②_花__药__离__体__培__养__。③通常是指_秋__水__仙__素__处__理__, 目的是_使__染__色__体__数__目__加__倍__,形成纯合子。
(2)单倍体育种的原理以及涉及的生物学技术分别是什么? 提示:单倍体育种的原理是生殖细胞的全能性(花药离体培养为单倍体植株);染色 体数目的变异(秋水仙素诱导单倍体幼苗细胞染色体数目加倍)。涉及的生物学 技术是植物组织培养。 (3)单倍体育种的优点和缺点分别是什么? 提示:单倍体育种的优点是后代稳定遗传,都是纯合子;明显缩短育种年限。缺点 是技术相对复杂,需要与杂交育种结合。
单育1号烟草品种、中 花8号、11号水稻和京
花1号小麦等
产生新基因,大 幅度改良某些
性状
抗花叶病毒的甘蔗、抗 盐碱的野生烟草等
【定向训练】 如图表示植物组织培养的大致过程,据此判断不正确的是
()
A. 若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞,则④可能出现不同植物的遗传特 性 B.若①是花粉,则④是单倍体植株,经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C.若①是人参细胞,对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂苷的产量 D.若①是具有杂种优势的农作物细胞,则用③进行繁育一定会发生性状分离
第二章 细胞工程-【必背知识】2021-2022学年高二生物章节知识清单人教版2019选择性必修3
新人教版生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理第二章 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：细胞 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__完整植株_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――愈伤组织―再分化胚状体或丛芽――→发育植株脱分化：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。
植物细胞工程 名词解释(烟台大学)
1. 生物技术（biotechnology）生物技术是以生物科学为基础，利用生物个体或生物器官、组织、细胞的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系（包括细胞系），以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
2. 植物细胞工程的概念plant cell engineering植物细胞工程是以植物细胞和组织为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良品种或创造新物种，或加速繁殖植物个体，或获得有用物质的过程。
3. 细胞全能性学说（cell totipotency）高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。
每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体4. 细胞全能性概念(cell totipotency)一个生活细胞所具有的产生完整生物个体的潜在能力称之为细胞的全能性5. 离体条件下细胞的脱分化(De-differentiation )在植物离体培养下,使一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生细胞状态的过程, 称为细胞的脱分化。
6. 愈伤组织(Callus or Cancerous Tissue)在植物细胞组织离体培养过程中，由于细胞的旺盛分裂，在外植体切口表面逐渐向内形成的一团无分化细胞组成的组织，这种组织具有再分化成器官和个体的能力。
7. 细胞的再分化(redifferentiation)脱分化后的分生细胞(或胚性细胞),停止旺盛分裂,在特定的条件下重新恢复细胞的分化能力,并经历器官发生(organogenesis)或经历胚胎发生(embryogenesis)过程,进一步发育成完整植株。
即:在离体条件下，当细胞脱分化后，无序生长的细胞或愈伤组织要重新进入有序生长才能再生为个体，通常把离体培养下的这一过程成为再分化。
8. 细胞分化（differentiation) 导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
人教版高中生物选择性必修第3册 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程(二)
三 、 植物体细胞杂交技术的优点和局限性
（一）优点： 打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍。 （二）局限性： 1.技术复杂、操作繁琐、工作量大。
2.不一定按人们需要表达优良性状。
(1)因“中华猕猴桃”和“美味猕猴桃”之间存在__生__殖__隔__离_________， 所以用有性杂交方法很难得到可育后代，上述①～⑥培育优良品种H的 过程所应用的技术是_植__物__体__细__胞__杂__交__技术。
练习与应用
(2)图中B、D是_____原__生__质__体____；G是_____愈__伤__组__织____；②过 程需使用_纤__维__素__酶__和__果__胶__酶___进行处理，该过程受处理时间、 ____温__度____、____p_H______等条件的影响。 (3)过程③使用的化学法包括：聚乙二醇（PEG）融合法和 __高__C_a_2_+—__高__p_H_融__合__法________等。
思考1：A种原生质体与B种原生质体融合后，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。
例如：马铃薯和番茄原生质体融合后，融合成功的杂种细胞类型可 能有：马铃薯—马铃薯型、番茄—番茄型、马铃薯—番茄型等。我们 需要的是马铃薯—番茄型。我们可以利用细胞系互补、原生质体物理 特异性及生长特异性等差异对杂种细胞进行筛选。
四、植物体细胞杂交技术的成果
科学家们利用植物体细胞杂交技术，又相继培育出了白菜— 甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。我国科学家还在木本 植物的体细胞杂交方面培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。
高中生物人教版(2019)选择性必修三教案 2.1.2植物细胞工程的应用
2.1植物细胞工程（二）植物细胞工程的应用教案一、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。
二、教学重难点1、教学重点（1）植物细胞工程应用的实例2、教学难点（1）植物细胞工程应用的实例三、教学过程1、新课导入教师在课堂上带领学生回忆上节课的内容，并找同学回答植物组织培养的流程，通过回忆上节课内容，帮助学生加深知识点2、新课讲授一、植物繁殖的新途径教师指导学生阅读教材第39页，并在学生阅读期间，提出几个问题，让学生带着问题去通读教材1.微型繁殖与传统繁殖技术相比，有何特点？2.为什么微型繁殖能保持亲本的优良性状？3.为什么无性繁殖能保持亲本的优良性状？学生在阅读教材之后，以小组为单位讨论问题，并回答问题，教师在学生回答期间给予适当的补充和纠错通过这个阅读教材、与同学之间互相讨论，锻炼学生的提炼信息能力和合作精神的培养教师利用课件展示“脱毒马铃薯”的相关信息报道，并结合教材中第40页的相关文字，引导学生思考并讨论以下问题：1.为什么要进行作物脱毒？2.要想使作物脱毒最佳选材部位是哪里？为什么选择该部位？3.你还知道哪些作物脱毒的实例？结合实例进行分析，引导学生将所学知识应用于实践二、作物新品种的培育教师利用课件展示“1号烟草”的相关图片，通过“1号烟草”引出单倍体育种的概念，并让学生阅读教材中的内容，分小组讨论，回答问题：1.单倍体育种的过程包括几步？2.单倍体育种的优点有哪些？3.单倍体植株的特点是什么？4.请小组成员之间互相合作，共同设计一个单倍体育种的实验流程通过阅读教材、讨论和完成设计实验，培养学生的迁移运用知识的能力无论是单倍体育种还是作物脱毒都形成了完整的植株，植物组织培养可以利用单个细胞或细胞团来为人类创造价值吗？教师利用课件展示红豆杉中紫杉醇的相关资料和图片，以紫杉醇为例，结合教材内容，回答问题：1.细胞产物的种类有哪些？2.细胞产物运用的技术是什么？3.工厂化紫杉醇的优势有哪些？它的基本流程是什么？4.细胞产物工厂化生产的实例还有哪些？教师引导学生回答问题，并培养学生的阅读、观察和分析问题的能力最后，教师与学生一起回顾本节课的内容，建构知识网络五、板书设计。
新教材人教版高中生物选择性必修3第2章第1节二植物细胞工程的应用 教学课件
进行无菌操作
【答案】D 【解析】植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代 谢物，A正确；植物细胞培养技术具有快速、高效，不受季节、外部环 境等条件的限制的优点，B正确；利用生物反应器悬浮培养人参细胞， 提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品，C正确；植物细胞 培养和植物组织培养一样，这个培养过程必须在无菌条件下进行，否则 培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响细胞 增殖和细胞次级代谢物的获得，D错误。
2．根据培养目的的差异，细胞工程应用中的各项技术在植物组织 培养时应分别培养到什么阶段？
提示：①快速繁殖、脱毒苗、单倍体育种、突变体利用：培养到完 整植株。②细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养 到愈伤组织阶段，关键是看从哪种细胞、组织或器官中获得细胞产物。
素养达成：本重难点通过学习作物新品种的培育方法和细胞产物的 工厂化生产，培养“科学思维”素养。
组织培养形成脱毒苗
利用植物组织培养获得的脱毒苗具有抗毒特性吗？说明理由。 提示：不具有。脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进 行组织培养而获得的，培养过程是在无菌条件下进行的，获得的脱毒苗 没有被病毒感染，不具有抗毒特性，要使其具有抗毒特性，可以用基因 工程来解决。
素养达成：本重难点通过归纳总结植物繁殖的新途径，培养“科学 思维”素养。
作物新品种的培育和细胞产物工厂化生产
[知识归纳]
1．几种生物育种方法的比较
方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用
原理
细胞膜的流动性、
花药细胞的全 基因突变、植
植物细胞的全
植物细胞的全能
能性、染色体 物细胞的全能
能性
性
变异
植物细胞工程(第二课时)高二生物课件(人教版2019选择性必修3)
融合实例
+
=
白菜
甘蓝
白菜-甘蓝
一、植物体细胞杂交技术
合作探究一：请同学们自主阅读教材P36-38，小组合作思考讨论完成问题。
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.用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体？ 3.把原生质体放在一起能自然融合吗？如果不能诱导原生质体融 合的方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？ 4.细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求 的是哪种？ 5.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 步如何将杂种细胞培育成杂种植株？
高尔基体
A细胞
A原生质体 去壁
B细胞
B原生质体
正在融合的 原生质体
再生出 细胞壁
杂种细胞
问题3:细胞融合后，共有几种细胞类型？ 融合细胞有几种，符合要求的是哪种？
一、植物体细胞杂交技术
（二）过程： 3.再生细胞壁：
去壁
体细胞融合成功后培养基中共有5种细胞类型 (A、B、AA、BB、AB)，其中融合细胞类型 有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是 AB，因此要对融合细胞进行筛选。
A.经①过程获得的a、b称为原生质层 B.c细胞只有AABB这一种类型 C.过程④和⑤分别是分化和再分化 D.获得植物d因为有同源染色体所以可育
甲
乙
实战训练
5.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍 体植物细胞，所含有的染色体组分别是 AA 和 BB。据图分析，下列叙 述正确的是 A.经过程①获得的 a、b 称为原生质体，
过程②利用了细胞膜的流动性 B.c 细胞只有 AABB 这一种类型 C.过程③和④分别是脱分化和再分化 D.获得的植物 d，即使在减数分裂时同源染色体能正常配对，在理论
人教版高中生物选择性必修第3册 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 (2)
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。 ( ✕ ) 提示:高度分化的植物细胞含有该生物全套的遗传信息,具有发育成完整植株的潜能。 2.植物组织培养的目的都是获得完整的植株。( ✕ ) 提示:植物组织培养的目的不一定都是获得完整的植株,也可能是获得植物细胞的 次生代谢物。 3.以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。 ( ✕ ) 提示:以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗可能不含病毒,但不具有抗病毒的特点。 4.利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。 ( ✕ ) 提示:植物细胞融合前要先去除细胞壁。 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。 ( √ )
再生出细胞壁 植物组织培养
原生质体融合成功的标志 经脱分化、再分化后获得杂种植株
3.意义:植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现 远缘杂交育种 ,培育植 物新品种等方面展示出独特的优势。 特别提醒 植物细胞外层的细胞壁会影响细胞融合,因此必须先去除细胞壁,然后 再诱导原生质体融合。
3 | 植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 植物的快速繁殖技术也叫作微型繁殖技术,是用于快速繁殖优良品种的 植物 组织培养技术 。快速繁殖技术不仅可以高效、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 。 2.作物脱毒 植物顶端 分生区附近 (如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,因此切取一定大小 的茎尖进行组织培养,可获得脱毒苗。
2.突变体的利用 (1)产生:在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断增殖的状态,因此它 们容易受到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:从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的 突变体 ,进而培育成 新品种。 (3)实例:如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
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3、若用“① 脱分化 ② 再分化 ③
④”
表示植物组织培养的过程。请回答：
（1） ①表示 离体的植物组织器官、组织或，细胞
能被培养成为④的根本原因是
植物细胞具有全能性
（2） ②表示 愈伤组织，其细胞特点
是 具有分生能力的 薄壁细胞。
4、有关全能性的表述中，不正确的是（ C ）
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
紫草
次之，基部最低。
——取材位置
2、用不同种类和比例的植物激素处理离体培养的烟草茎髓，发 现当细胞分裂素/生长素的比值低时诱导根的分化；两者比值处于 中间水平时，诱导产生愈伤组织，愈伤组织只生长不分化；两者 比值较高时，则诱导芽的分化。进一步研究发现，不同植物的愈 伤组织分化时所需要的激素比值是不一样的。
植物体 优点？
小结
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
• 薄壁组织细胞
• 具有潜在的细胞分裂能 力，在一定的外界因素 刺激下，它们可再生， 使植物的创伤愈合或形 成不定根、不定芽等。
1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ D ）
A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果
B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果
C 、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果
D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果
2、下列属于组织培养的是（ ） •★A. 花药离体培养成单倍体植株 • B. 芽发育成枝条 • C. 根尖分生区发育成成熟区 • D. 利用桑枝条扦插大田并发育成
完整植株
实例
白 菜
细胞融合
白菜 甘蓝
植物体细胞杂交 过程示意图
植物A细胞
原生质体A
去壁
原生质体融合
植物B细胞
原生质体B
杂种植株
细胞分裂 愈伤组织
融合体 再生壁
杂种细胞
去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
植物细胞A
去壁
原生质体A
细胞
AB
脱 分
化
伤 组 织
促进融合 壁
的方法？
植物体细（胞三杂）交 植物体细胞杂交
1、定义： 将不同的植物体细胞,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。
2、优势： 打破了不同种生物间的生殖隔离限制
（与有性杂交 （克服不同生物的远源杂交），大大 方法比较） 扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
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？
二、植物体细胞杂交技术
1、过程 植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A 方法？
融合 完成
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
的
标志
融合的 杂种
愈
杂
原生质
人 工
体AB
诱
导
再 生 出 细
一、植物组织培养技术
1、植物组织培养技术的过程
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？ 2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消
毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 3、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？ 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？ 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技
一.植物繁殖新途径
• １微型繁殖技术
概念:是快速高 效实现种苗繁植 ,培育优良植物 品种的植物组织 培养技术.
特点:
① 繁殖速度快； ②“高保真”（因为是无性繁殖）； ③ 不受自然生长季节的限制（因为在
具有一定人工设施的室内生产）。
案例一
生姜是药食两用的经济作物，具 有栽培容易、产量高、价格高等特 点，近年在各地发展很快。但是生 姜在生产上长期采用无性繁殖，容 易感染多种病毒病，使生姜品质变 差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减 产30%～50%。
分化程度低 去分化较易 幼芽或幼根？
①适宜温度和无菌 环境。
离体的植物 器官、组织 或细胞
②无机、有机成分
外植体 （分化） 和植物激素（生长
素，细胞分裂素）
脱分化 条件？
特点？ 愈伤组织 （未分化）
排列疏松、无规则 高度液泡化
再分化
薄壁细胞
根、芽 （分化） 繁殖速度快
不受季节限制
幼苗无毒
保持优良性状
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
探究：影响植物细胞全能性表达的因素
阅读下列有关材料，分析影响植物细胞全能性表达的因素
。
1、在快速繁殖颤杨时，如果将一个枝条平均分成三段，结果发
现，靠近顶端的那一段枝条的侧芽离体培养时繁殖系数高，中间
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。
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——
• 蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的 单倍体 .
• 多数植物都可通过花药或花粉来获得单 倍体
(花药离体培养) 过程:
2.突变体的利用
突变体产生: 植物组织培养 突变体的利用:筛选对人有利的突变 体培育新品种
3.细胞产物的工厂化生产
种类: 利用的枝术:组织培养 过程:
紫草愈伤组织中提取紫草素的过程 愈伤组织 紫草素
术的流程图，并与同学交流。
想一想
1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？
细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条 件(适宜的温度、湿度、光照、PH值、无菌条件）
2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消 毒，灭菌，并且要求无菌操作？ 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。
植物的花瓣是怎样长成一株完整完整的植株呢？
植物组织培养的过程
离体的植物
器官、组织 脱分化 愈伤
或细胞
组织
外植体
再分化
根、芽
植物体
植物激素：特别是细胞分裂素、生长素 脱分化: 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.
愈伤组织: 由一团排列疏松而无规则,高度液泡化的 呈无定形状态的薄壁细胞组成.
植 物 体 细 胞 的 杂 交
人工诱导
植物细胞B
去壁 原生质体B
正在融合的原生质体 再生壁
杂种细胞 脱分化
愈伤组织 再分化
杂种植株
2.1.2植物细胞工程的实际应用
植物组织培养
外植体
离体的植物器官、组织或细胞
过程
脱分化
愈伤组织 再分化
植物激素： 细胞分裂素、生长素
根、芽 小植株
植物组织培养条件：
一定的营养物质、一定 的温度、空气、无菌环境、 适合的PH、适时光照等。
1、定义： 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细
胞,都具有发育成完整个体的潜能。即每 个细胞都具有全能性
2、原因： 生物体的任何一个细胞都包含有该物种所
特有的全套遗传物质，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、大小： 受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
植物细胞工程 (2)
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, 标志着一种新的生 物技术面世。
克隆牛
专题2 细胞工程
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
再分化: 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又 可以重新分化成根或芽等器官,这个过程 叫做再分化.
植物细胞工程的基本技术
——植物组织细胞培养技术
植物组织培养的发展简史
1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的 愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了 完整植株。
科学研究表明，处于离体状态的植物活 细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条 件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完 整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是 植物组织培养。
植物组织培养的培养基
• 定义：含有一定营养成分，供组织培养植物 生长的基质
• 无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量 元素
• 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 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素
• PH值：5.0－6.0
（二）、植物组织培养
5、为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整 的植株，而是分化成不同的组织器官？
Ａ．细胞失去了全能性
Ｂ．细胞中的基因部分丢失
Ｃ．细胞中的基因进行选择性表达
Ｄ
．细胞中的基因变异不同
在生物体内，在特定的时间和空间条件下，
细胞基因的选择性表达，细胞不能表现出全能
性，而是分化成为不同的组织器官。
细胞的全能性
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,即每个细胞都具有全能性。
3、植物细胞能表现出全能性的原因是什么？
生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗 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。