006~2.1植物细胞工程
「高中生物」细胞工程知识点归纳
「高中生物」细胞工程知识点归纳专题2 细胞工程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术1.理论基础（原理）：细胞全能性细胞的全能性：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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。
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＞动物细胞再分化脱分化2.植物组织培养技术（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体植物组织培养：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，最终形成完整植株的过程。
3..植物体细胞杂交技术（1）过程：去壁：利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获取有细胞活性的原生质体。
细胞的脱分化：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为分化的细胞的过程。
（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。
化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
2.1.2植物细胞工程的实际应用用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产。
1.植物繁殖的新途径（1）微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。
（2）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）（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2.作物新品种培育（1）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 植物细胞工程
纤维素酶、果胶酶等 纤维素酶、
杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织） 杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）
杂种植株的再生与鉴定
物理法：离心、振动、 物理法：离心、振动、电刺激等 化学法： 化学法：聚乙二醇等试剂
问题
为什么“番茄 马铃薯 马铃薯” 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、 科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马 铃薯？ 铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的， 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， 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 番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种 的遗传物质， 的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互 干扰， 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、 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。 地下结马铃薯就是很自然的了。
2、突变体的利用 利用组织培养时， 利用组织培养时，分裂状态的细胞易受 培养条件和外界压力（如射线， 培养条件和外界压力（如射线，化学物 质等）的影响而产生突变的原理，诱导 质等）的影响而产生突变的原理， 并筛选出对人类有用的突变体。 并筛选出对人类有用的突变体。
三、细胞产物的工厂化生产
人参皂甘的生产
关键词：脱分化、 关键词：脱分化、再分化
脱分化：已经分化的细胞或组织，经过诱导失去 脱分化：已经分化的细胞或组织， 脱分化 特有的结构和功能，转变成未分化 细胞的过程。 未分化的 特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。 再分化：已经脱分化的细胞在一定条件下，又可 再分化：已经脱分化的细胞在一定条件下， 再分化 经过激素的诱导 再分化出胚状体或丛芽， 激素的诱导, 经过激素的诱导,再分化出胚状体或丛芽，再分化 出根和芽，形成完整植株的过程。 出根和芽，形成完整植株的过程。
2.1.1植物细胞工程课件(林)
植物材料 （消毒）
脱分化 无菌接种、诱导
愈伤组织
再分化 诱导
试管苗
移栽到大田,培养成正常植株
4、需掌握的几个概念：
（1）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，通过脱分化和 细胞分裂，形成一种由高度液泡化 的薄壁细胞组成的组织。薄壁细胞 无定形状态、排列疏松无规则，无 叶绿体,不进行光合作用
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？
过 程
植 物 细 胞 融 合
植物细胞A 植物细胞B
原生质体A
去细胞壁
原生质体融合
方法？
原生质体 B
正在融合的 原生质体
再生出细胞壁
促进融合 的方法？
杂种细胞
脱分化 再分化
杂种植物
融合 完成
脱分化 条件？植物激素
物 组 织 培 养 的 过 程
无定形状态特点？ 薄壁细胞
愈伤组织 （未分化）植物激素：
细胞分裂素、生长素
高度液泡化
再分化
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合 根、芽 （分化） 繁殖速度快
作用
不受季节限制
工厂化生产
幼苗无毒
植物体 优点？ .
理论基础：细胞的全能性
. .
根据上述过程，请同学们讨论归纳出 组织培养的概念。
（3）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。
（2）脱分化：
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，又称去分化。
小结： 分化程度低 幼芽或幼根？
植物细胞工程教案
植物细胞工程教案第一章：植物细胞工程概述1.1 植物细胞工程的概念解释植物细胞工程的定义强调植物细胞工程的重要性和应用领域1.2 植物细胞工程的历史与发展介绍植物细胞工程的发展历程强调植物细胞工程的重要里程碑和研究进展1.3 植物细胞工程的应用领域列举植物细胞工程在不同领域的应用实例强调植物细胞工程在农业、环境保护和医药等领域的潜力第二章：植物细胞培养技术2.1 植物细胞培养的基本原理解释植物细胞培养的原理和机制强调植物细胞培养的关键因素和条件2.2 植物细胞培养的方法和步骤介绍植物细胞培养的具体方法和步骤强调植物细胞培养中的注意事项和技巧2.3 植物细胞培养的应用实例列举植物细胞培养在不同领域的应用实例强调植物细胞培养在植物繁殖、基因工程和药物筛选等领域的潜力第三章：植物组织培养技术3.1 植物组织培养的基本原理解释植物组织培养的原理和机制强调植物组织培养的关键因素和条件3.2 植物组织培养的方法和步骤介绍植物组织培养的具体方法和步骤强调植物组织培养中的注意事项和技巧3.3 植物组织培养的应用实例列举植物组织培养在不同领域的应用实例强调植物组织培养在植物繁殖、遗传改良和植物修复等领域的潜力第四章：植物再生技术4.1 植物再生技术的基本原理解释植物再生技术的原理和机制强调植物再生技术的关键因素和条件4.2 植物再生技术的具体方法和步骤介绍植物再生技术的具体方法和步骤强调植物再生技术中的注意事项和技巧4.3 植物再生技术的应用实例列举植物再生技术在不同领域的应用实例强调植物再生技术在植物繁殖、遗传改良和植物修复等领域的潜力第五章：植物细胞工程的应用案例分析5.1 植物细胞工程在农业领域的应用案例分析植物细胞工程在农业领域的具体应用案例强调植物细胞工程在提高作物产量、抗病性和适应性等方面的作用5.2 植物细胞工程在环境保护领域的应用案例分析植物细胞工程在环境保护领域的具体应用案例强调植物细胞工程在植物修复和生物降解等方面的作用5.3 植物细胞工程在医药领域的应用案例分析植物细胞工程在医药领域的具体应用案例强调植物细胞工程在药物生产、细胞治疗等方面的作用第六章：植物细胞融合技术6.1 植物细胞融合的基本原理解释植物细胞融合的原理和机制强调植物细胞融合的关键因素和条件6.2 植物细胞融合的方法和步骤介绍植物细胞融合的具体方法和步骤强调植物细胞融合中的注意事项和技巧6.3 植物细胞融合的应用实例列举植物细胞融合在不同领域的应用实例强调植物细胞融合在植物育种、基因工程等方面的潜力第七章：植物体细胞杂交技术7.1 植物体细胞杂交的基本原理解释植物体细胞杂交的原理和机制强调植物体细胞杂交的关键因素和条件7.2 植物体细胞杂交的方法和步骤介绍植物体细胞杂交的具体方法和步骤强调植物体细胞杂交中的注意事项和技巧7.3 植物体细胞杂交的应用实例列举植物体细胞杂交在不同领域的应用实例强调植物体细胞杂交在植物育种、基因工程等方面的潜力第八章：植物基因工程8.1 植物基因工程的基本原理解释植物基因工程的原理和机制强调植物基因工程的关键因素和条件8.2 植物基因工程的方法和步骤介绍植物基因工程的具体方法和步骤强调植物基因工程中的注意事项和技巧8.3 植物基因工程的应用实例列举植物基因工程在不同领域的应用实例强调植物基因工程在提高作物产量、抗病性和适应性等方面的作用第九章：植物细胞工程技术的未来展望9.1 植物细胞工程技术的发展趋势探讨植物细胞工程技术的发展趋势和未来方向强调植物细胞工程技术在农业、环境保护和医药等领域的潜在应用9.2 植物细胞工程技术面临的挑战和解决方案分析植物细胞工程技术面临的挑战和难题探讨解决方案和克服这些挑战的方法第十章：实验练习10.1 植物细胞培养实验设计一个简单的植物细胞培养实验提供实验步骤、材料和注意事项10.2 植物细胞融合实验设计一个简单的植物细胞融合实验提供实验步骤、材料和注意事项10.3 植物组织培养实验设计一个简单的植物组织培养实验提供实验步骤、材料和注意事项重点和难点解析重点环节一：植物细胞工程的概念需要重点关注植物细胞工程的定义和重要性，以及它与传统植物繁殖技术的区别。
2.1植物细胞工程
2、优点:
①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.
（二）作物脱毒
1、选材:分生区的细胞（根尖、茎尖 等）
2、优点:
避免病毒对 作物的影响， 提高作物的 产量和品质
脱毒草莓
（三）、人工种子
诱导植物愈伤组织 ↓
胚状体的诱导 ↓
胚状体的成熟 ↓
胚状体的机械化包裹 ↓
贮藏或种植
①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养
保持优良性状
意义 繁殖速度快、大规模生产 提高经济效益
克服不同种生物远源杂交 的障碍
联系 植物体细胞杂交技术应用了组织培养
§ 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
一、植物繁殖的新途径
（一）、微型繁殖技术
1、微型繁殖技术： 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。
1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等. 2.技术:植物的组织培养.
培育到什么阶段提 取？
植物细胞工程的实际应用
繁殖植物的新途径
◦ 微型育种 ◦ 作物脱毒 ◦ 人工种子
育种新方法
◦ 单倍体育种 ◦ 诱导突变体
细胞产物的工厂化生产
植物细胞具有全能性 2、过程：
接种 外植体
诱导培
脱分化 愈伤组织
养基 避光
接种
分化培 再分化 养基 光照
试管苗
（1）、选材：
一般选取幼嫩部位（如茎尖、根尖、形成层）
（2）、培养基： 无机物：水、无机盐离子 有机物：
① 含N物质：包括维生素和氨基酸 ② 碳源 琼脂：起固定、支持作用 植物激素：生长素，细胞分裂素
1、人工种子结构：
人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
2.1植物细胞工程zy
意义：
克服不同生物远缘杂 交的障碍，打破物种之间 的生殖隔离。
科学家所构思的番茄-马铃薯
实例
白 菜
甘 蓝
优点：生长周期短，耐热性 白菜－甘蓝 强，易贮藏。
思考
你能帮助老牛 解决这个难题吗？ 试试看，设计一个 你认为可行的方案。
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 概念： 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术， 也叫快速繁殖技术。
愈伤组织：分化的细胞，在激 素诱导后，脱分化为具有分生
能力的薄壁细胞。
一、植物组织培养技术
实例：胡萝卜的组织培养
1.原理：植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性， 在一定的营养和激素等条件下，可以脱分化形成愈伤 组织。 2.过程：
植物激素：细胞分裂素、生长素
胚 离 体 脱分化 愈 再分化 状 发育 体 植 伤 胡萝卜植株 物 遮光 组 光照 、 丛 组 芽发育成叶，叶肉细胞中叶 织 芽 织 绿素的合成需要光照。
在生物的生长发育过程中，细胞为什么不会表 现出全能性？ 细胞内的基因选择性表达，构成生物体的不同 组织和器官。
如何利用菊花的花瓣培养出菊花？
脱分化产生的愈伤组织 在培养过程中重新分化 成根或芽等器官的过程。
脱分化 再分化
花瓣
愈伤组织
菊花植株
让已经分化的细胞，经 过诱导后，失去其特有 的结构和功能，转变为 未分化细胞的过程。
3.实验总结：
植物组织培养就是在 无菌和人工控制的条件下， 将植物体的器官、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、从芽，最终形成完 整的植物体。
二、植物体细胞杂交技术
过 程
专题2 2.1 植物细胞工程 2.1.1 植物细胞工程在基本技术
下列有关细胞全能性的叙述，正确的是
()
A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全
套基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能
现出全能性
C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所
含基因不同
D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有
全能性
解析：细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完 整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因， 同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是 细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果； 种子发育成植株，是正常生命历程，不属于全能性；细胞 全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。
[跟随名师·解疑难] 1．植物体细胞杂交的过程
①过程是原生质体的获取。常用方法是酶解法去除细胞壁， 所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。这样可以获得具有活力的原 生质体。
②过程是原生质体间的融合。该过程必须要借助一定的技 术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本分为两大类——物 理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般 用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。
3．植物细胞表现全能性的条件
材料
离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素
外界条件 ①无菌操作；②光照：愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需见光
[特别提醒] (1)全能性一定由一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体 现出来，反之，不能称为全能性。如选择干细胞培育成某一器 官，其过程不属于细胞的全能性。 (2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全 套”基因而不是“全部”基因，因此含一个染色体组的配子中也 有全套基因，同样具有全能性。
人教版生物选修三2.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养是 细胞 水平上的技术。
细胞全能性——植物细胞工程的理论基础
1.为什么已分化的植物组织或细胞能发育成完整 个体？植物细胞具有全能性 已分化的细胞具有发育成完 2.什么是细胞全能性？ 整个体的潜能 3.为什么具有全能性？具有发育成完整个体的全套基因 4.生物体内的细胞为什么不表现全能性？
1.原理： 植物细胞的全能性
2.过程： 无菌条件下
（外植体） 离体的植物 器官、组织
脱分化愈伤组织再（分胚化、 光照
激素、避光 激素、光照
植物体细胞杂交
1、要想让A和B两个来自不同植物的体细胞融合在一起， 都遇具到有的细第胞一壁个，障阻碍碍是融什合么，？先如利何用处纤理维？素酶和果胶酶处理
分化的细胞在特定的时间和空间条件下，基因选择 性表达的结果。
5.全能性表现的条件？离体、一定的营养物质和激素 6.细胞全能性大小比较：(填﹥或﹤) 受精卵_______生殖细胞_______体细胞； 植物体细胞________动物体细胞； 分化程度低的体细胞_____分化程度高的体细胞
植物组织培养
(5)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( ) (6)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了 全能性( )
(7)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志( √ )
补充：植物激素对脱分化和再分化的影响
课本P43: 当培养基中生长素含量高于细胞分裂素时，主要
诱导植物组织脱分化和根原基的形成。 而当细胞分裂素的效应高于生长素时，则主要诱
。杂种植株理论上是否可育?
从变异类型看， “番茄－马铃薯”的产生属于 染色体变异。
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植物细胞工程
五．教学过程设计1．菊花图引入，提问：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？以引入本节课的第一个问题──细胞的全能性及分化（愈伤组织、脱
．．．．．．
分化、再分化
．．．．．．）。
2．“怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株”问题，引入本节课的重点及难点问题──植物组织培养技术。
内容：理论基础、过程、类型和应用并
概括出植物组织培养技术的流程图
（通过实验“胡萝卜的组织培养
．．．．．．．．”来进
行讨论和总结；补选修1 P32、P37菊
花的组织培养与月季的花药培养 P85
常用的消毒灭菌操作方法）
3．番茄—马铃薯实例引入植物体细胞杂
．．．．．．
交．技术及植物繁殖的新途径的教学，分
析植物体细胞杂交技术的概念（原生质
体制备和融合、杂种细胞的筛选方法、
鉴定方法）设问：（1）要想让两个来
自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？（2）有没有一种温和的去细胞壁的方法？（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？（4）如何将杂种细胞培育成杂种植株？按植物体细胞杂交技术流程图进行总结选修 2 P45。
4．植物繁殖新途径和作物新品种的培育，首先由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？讲解：微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子；单倍体育种、突变体的利用；细胞产物的工厂化生产
5．重点讲解“思考与探究”
六
．
课
后
反思。