【课件】植物细胞工程的基本技术课件-高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3 (1).pptx
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1、细胞工程细胞工程 细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学细胞生物学、分子生物学分子生物学和发育生物学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。原理和方法操作水平目的分类细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品动物细胞工程和植物细胞工程动物细胞工程和植物细胞工程兰花种子通常发育不全,在自兰花种子通常发育不全,在自然条件下然条件下萌发率极低萌发率极低;传统分;传统
2、分株繁殖的方式,又存在株繁殖的方式,又存在繁殖周繁殖周期长、繁殖率低期长、繁殖率低等问题,如果等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。而知了。从社会中来鬼兰(幽灵兰)利用利用植物组织培养技术植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。可以大量、快速地培育兰花。选择性必修选择性必修3 3第第2 2章章 细胞工程细胞工程本节聚焦本节聚焦:l植物细胞工程的理论基础是什么?植物细胞工程的理论基础是什么?l什么是植物组织培养技术和植物体细胞什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术?杂交技术?l怎样进行菊花的组织培养?怎样进行菊花的组织培养?第第1 1节节 植物细胞工程植物
3、细胞工程(一一)植物细胞工程的基本技术)植物细胞工程的基本技术1植物组织培养技术2植物体细胞杂交技术一、植物细胞工程的基本技术一、植物细胞工程的基本技术一、植物组织培养技术2.原理:1.概念:指指 的的植物器官、组织或细胞植物器官、组织或细胞等,培养在人工控制的培等,培养在人工控制的培养基上,给予养基上,给予适宜的培养条件适宜的培养条件,诱导其分化为,诱导其分化为 的技术。的技术。离体离体完整植株完整植株植物细胞的全能性植物细胞的全能性外植体外植体外植体:外植体:在植物组织培养过程中,从植物体上被分离下来的,接种在培养基上供培养用的原生质体、细胞、组织、器官等。细胞经过细胞经过 后,仍然具有产
4、生完整生物体或分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的成其他各种细胞的潜能潜能。分裂和分化分裂和分化n1.具有全能性的原因:具有全能性的原因:一般生物体的每一个细胞都包含有该物种的 。即都有发育成 所必需的全部遗传信息。全套遗传信息全套遗传信息完整个体完整个体n2.体现全能性的标志:体现全能性的标志:细胞细胞 完整个体或其他各种细胞完整个体或其他各种细胞判断:判断:一、植物组织培养技术胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株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)受精卵发育成个体(动植物)蜜蜂受精卵发育成工蜂,卵细胞发育成雄峰蜜蜂受精卵发育成工蜂,卵细胞发育成雄峰一颗种子萌发
5、成植株一颗种子萌发成植株用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株n3.生物体内细胞不体现全能性的生物体内细胞不体现全能性的原因:原因:基因在特定的时间和空间条件下 的结果。选择性表达选择性表达n4.全能性大小比较全能性大小比较:(1)分化程度低的)分化程度低的 分化程度高的分化程度高的(2)细胞分裂能力强的)细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱细胞分裂能力弱(3)受精卵)受精卵 胚胎干细胞胚胎干细胞 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞 植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞一、植物组织培养技术3.一般过程:外植体外植体愈伤组织愈伤组织试管苗试管苗完整植株完整
6、植株脱分化脱分化芽、根等芽、根等再分化再分化生长生长 发育发育接种接种外植体外植体诱导诱导愈伤组织愈伤组织诱导诱导生芽生芽诱导诱导生根生根移栽成活移栽成活脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化分化状态分化状态未分化状态未分化状态一、植物组织培养技术参考教材“图2-1植物组织培养流程图”写出植物组织培养的基本流程。外植体外植体愈伤愈伤组织组织试管苗试管苗完整完整植株植株脱分化脱分化芽、根等芽、根等再分化再分化生长生长 发育发育l1.脱分化:脱分化:在一定的在一定的 和和 等条件的等条件的 下,下,的细胞的细胞 ,转变成,转变成 的过程的过程。激素激素营养营养诱导诱导已经分化已经分化失去其特有的结构
7、和功能失去其特有的结构和功能未分化的细胞未分化的细胞光照条件:光照条件:过程中涉及的生命活动:过程中涉及的生命活动:一般不需要光照一般不需要光照只有细胞增殖(有丝分裂),没有细胞分化只有细胞增殖(有丝分裂),没有细胞分化一、植物组织培养技术相关概念注意说明外植体脱分化的外植体脱分化的难易程度难易程度:与与植植物物种种类类、器器官官来来源源及及生生理理状状况况有有关关。一一般般来来说说,植植物物的的花花和和幼幼嫩嫩的的组组织织脱脱分分化化相相对对较较易易,而而植植物物的的茎茎、叶叶等等成成熟熟的的组组织织脱分化则脱分化则较难较难。该该过过程程添添加加的的外外源源激激素素主主要要是是细细胞胞分分裂
8、裂素素和和生生长长素素(比比例适中)例适中),因为二者能强烈地,因为二者能强烈地促进愈伤组织的形成促进愈伤组织的形成。无菌操作无菌操作植物组织培养成功的关键。植物组织培养成功的关键。一、植物组织培养技术l2.再分化:再分化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以 出芽或根等器官的过程。重新分化重新分化实质:实质:光照条件:光照条件:基因的选择性表达基因的选择性表达需要给予适当强度的光照需要给予适当强度的光照诱导诱导叶绿素叶绿素的合成,使试管苗能够进行光合作用的合成,使试管苗能够进行光合作用原因:原因:一、植物组织培养技术过程中涉及的生命活动:过程中涉及的生命活动:细胞增殖(有丝分裂),细胞分
9、化细胞增殖(有丝分裂),细胞分化细胞排列疏松、无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。具有_和未_特性。分裂分化结果结果形成形成愈伤组织愈伤组织 脱分化再分化过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织幼苗幼苗结果形成愈伤组织形成愈伤组织形成根、芽形成根、芽需要条件a.离体离体b.适宜的营养适宜的营养c.生生长长素素与与细细胞胞分分裂裂素素的的比例适中比例适中d.一般不需光一般不需光a.离体离体b.适宜的营养适宜的营养c.生生长长素素与与细细胞胞分分裂裂素素的的比比例例高或低诱导生根或生芽高或低诱导生根或生芽d.光照光照决定植物脱分化、再分化决定植物脱分化、再分化的关键因素的关键因素
10、一、植物组织培养技术菊花的组织培养实验原理探究探究 实践实践1.原理:原理:外植体外植体愈伤愈伤组织组织试管苗试管苗完整完整植株植株脱分化脱分化芽、根等芽、根等再分化再分化生长生长 发育发育植物细胞一般具有植物细胞一般具有 。全能性全能性生生长素素/细胞分裂素胞分裂素 结果果比比值高高(1)比比值低低(1)比比值适中适中(=1)有利于根的分化,抑制芽的形成有利于根的分化,抑制芽的形成有利于芽的分化,抑制根的形成有利于芽的分化,抑制根的形成促进愈伤组织的形成促进愈伤组织的形成简记为:简记为:“高高”根,根,“低低”芽,芽,“中中”愈伤愈伤菊花的组织培养方法步骤探究探究 实践实践外植体消毒外植体分
11、割接种外植体培养外植体转移培养移栽试管苗 用酒精擦拭双手和超净工作台用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体。台面。将流水充分冲洗后的外植体。消毒:消毒:切割:切割:无菌操作无菌操作30S2-3次次30min材料:材料:幼嫩的菊花茎段幼嫩的菊花茎段2-3次次酒精酒精无菌水无菌水次氯酸钠溶液次氯酸钠溶液无菌水洗无菌水洗将消过毒的外植体置于无菌培养皿中将消过毒的外植体置于无菌培养皿中用无菌滤纸吸去表面的水分用无菌滤纸吸去表面的水分用解剖刀将外植体切成用解剖刀将外植体切成0.51cm长的小段长的小段切割与接种外植体消毒外植体分割接种外植体培养外植体转移培养移栽试管苗探究探究 实践实践
12、菊花的组织培养方法步骤 在在酒精灯火焰旁酒精灯火焰旁,将外植体的,将外植体的1/31/2插入插入诱导愈伤组织的诱导愈伤组织的培养基培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口,并在培养瓶上作好标记。中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口,并在培养瓶上作好标记。接种到诱导接种到诱导愈伤组织愈伤组织培养基培养基脱分化脱分化形成愈伤组织形成愈伤组织 有光时,往往容易形成有光时,往往容易形成维管组织,而不易形成愈维管组织,而不易形成愈伤组织。伤组织。将接种了外植体的锥形瓶或植物组将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于织培养瓶置于1822的培养箱中培养。的培养箱中培养。在培养过程中,在培养过程中,定期观察和记录定期观察和记
13、录愈伤组愈伤组织的生长情况。织的生长情况。避光避光 接种外植体时,不要倒插!(将“形态学上端”朝上)探究探究 实践实践菊花的组织培养方法步骤接种到诱导接种到诱导生芽生芽培养基培养基接种到诱导接种到诱导生根生根培养基培养基接种室接种室培养1520d后,将生长良好的愈伤组织转接到 的培养基上。长出芽后,再将其转接到 的培养基上,进一步诱导形成试管苗。诱导生芽诱导生芽诱导生根诱导生根外植体消毒外植体分割接种外植体培养外植体转移培养移栽试管苗若先生根后就不易生芽!若先生根后就不易生芽!再分化再分化形成芽、根形成芽、根置于光照置于光照愈伤组织愈伤组织外植体消毒外植体分割接种外植体培养外植体转移培养移栽试
14、管苗探究探究 实践实践菊花的组织培养方法步骤 移栽移栽前先打开封口膜或瓶盖,让试管苗在前先打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日培养箱内生长几日。用用流水清洗掉根部的培养基后,流水清洗掉根部的培养基后,将幼苗移将幼苗移植到消过毒的植到消过毒的 或或 等环境中,待等环境中,待其长壮后再移栽入土其长壮后再移栽入土。每天每天观察并记录幼苗的生长情况,适时浇观察并记录幼苗的生长情况,适时浇水、施肥,直至开花。水、施肥,直至开花。蛭石蛭石珍珠岩珍珠岩炼苗炼苗!移栽移栽!观察观察!培养基、接种工具灭菌不彻底;培养基、接种工具灭菌不彻底;外植体消毒不彻底;外植体消毒不彻底;操作过程不符合无菌操作要求等
15、。操作过程不符合无菌操作要求等。2 2周左右周左右探究探究 实践实践菊花的组织培养结果分析与评价1.接种34d后,检查外植体的生长情况,统计有多少外植体被污染,试分 析它们被污染的可能原因。2.从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天?探究探究 实践实践菊花的组织培养进一步探究若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响,则应如何设计对照实验?空白对照:空白对照:不加任何激素不加任何激素,加入等量无菌水加入等量无菌水;实验组实验组1 1:生长素用量与细胞分裂素用量的比值:生长素用量与细胞分裂素用量的比值为为1 1;实实验验组组2 2:生生长长素素用用量量与与细细胞胞分分裂裂素素用
16、用量量的的比比值值大大于于1 1;实验组实验组3 3:生长素用量与细胞分裂素用量的比值:生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于小于1 1。使用比例使用比例使用比例使用比例 实验结果实验结果实验结果实验结果生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素有利于根的有利于根的有利于根的有利于根的分化分化分化分化有利于芽的有利于芽的有利于芽的有利于芽的分化分化分化分化促进促进促进促进愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织的形成的形成的形成的形成拓展:拓展:植物组
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