细胞工程是指体外人工培养细胞，通过细胞杂交的方法人为改变细胞的某些生物学特性，加速动物或植物个体繁殖，改良种质或创造生物新品种及获得某些有用物质的过程[1]。植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础，具有广泛应用前景和实用价值的生物技术，其理论基础是植物细胞的全能性。植物细胞培养是指可以把植物的胚、胚轴、根、茎、叶、花、果实、种子、花粉或分生组织等任一部分离体培养成为植株；植物细胞杂交是指分离植物体上的细胞后用纤维素酶除去细胞壁，使其变为原生质体，在灭活的仙台病毒或PEG 诱导下促进不同品种的两个细胞完成杂交过程，从而培养为杂种植株[2]。目前，根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的植物细胞工程实用技术，包括植物细胞组织培养技术、无性快繁技术及单倍体育种技术等，这些技术在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面发挥了重要作用[3]。1
植物细胞工程在脱毒苗生产方面的应用
长期进行营养繁殖的农作物及果树、蔬菜等
往往会积累许多病毒和类病毒，病毒和类病毒的感染常导致亲本性状退化，使农产品的产量和质
量明显下降。
植物细胞工程可应用于脱毒苗生产，一般多采用茎尖脱毒的方法，通过茎尖组织培养
可以获得无病毒和类病毒感染的再生苗。如茎尖
脱毒获得的脱番茄斑萎病毒（TSWV ）[4]
、脱黄瓜花叶病毒（CMV ）[5]及脱菊花病毒B （CVB ）[6]的再生苗等。近年来，中国相继出现了许多脱毒试管苗生产工厂，黑龙江、内蒙古、湖南、湖北、河南和甘肃等地都建立了生产脱毒种薯的原种场，脱毒马铃薯已经推广了近30万hm 2，平均增产50%以上。目前，草莓、苹果、柑橘和葡萄等经济植物都已建立了脱毒苗生产技术。2
植物细胞工程在经济植物快繁方面的应用
植物快繁是指利用组织培养技术，将来自优良植株的植物组织或细胞进行离体培养，短期内获得大量遗传性状一致的个体的方法。植物快繁技术在农业上有着广泛的应用，如可以使生根困难的名贵花卉大量繁殖，还可应用于杂合植物材料的快繁，因为很多优良的观赏植物和经济植物
植物生理与生物技术
植物细胞工程在农业生产中的应用
柳成荫，杨洪兵
（青岛农业大学生命科学学院，山东青岛266109）
摘要：介绍了植物细胞工程在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面的应用情况。
关键词：细胞培养；细胞杂交；脱毒苗；生物发生器；育种中图分类号：Q813
文献标识码A
DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2011.05.003
Application of Plant Cell Engineering in Agricultural Production LIU Cheng-yin,YANG Hong-bing
（College of Life Science,Qingdao Agricultural University,Qingdao ，Shandong 266109,China ）
Abstract :This article introduced the application of plant cell engineering in production of virus-free seedlings,rapid propagation of economic plants,breeding of new plant variety and production of useful secondary metabolites.Key words:cell culture;cell hybridization;virus-free seedlings;bio-generator;breeding
2011，17（5）：9-11
天津农业科学Tianjin Agricultural Sciences 收稿日期：2011-05-10；修订日期：2011-07-26
基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR2010CL019）；青岛农业大学院重点课程建设项目（YZDK1003）作者简介：柳成荫（1989-），男，山东青岛人，在读本科生，从事植物逆境生理研究。通讯作者为杨洪兵。
第17卷天津农业科学
都是杂种，一旦有性繁殖，其后代性状会发生分离，而通过无性繁殖则能够保持其杂合性，并可以大量生产性状均一的商品苗。目前已在木薯、马铃薯、咖啡、橡胶、菠萝、甘蔗和苹果等经济植物上建立了植物快繁技术[3]。
随着无性快繁技术的发展和植物细胞工程的应用，出现了植物快繁生物反应器，为植物快繁技术带来了根本性变革，成为快繁技术发展的新方向[7]。生物反应器具有生产规模大、便于自动化控制、降低成本、减少污染及节约人力资源等优点，通过对营养成分、空气流量、温度、光照时间和光量子流量等外在因素的调节与控制，可使培育的植株生理性状基本一致、无病虫害，并提高了观赏价值[8]。利用生物反应器生产大量的繁殖体和制作人工种子，可以实现人工种子的规模化，为植物快繁、杂种优势利用和种业发展带来革命性的变化。目前，植物快繁生物反应器已在多种植物上获得了成功[9]。
3植物细胞工程在新品种选育方面的应用
3.1单倍体细胞培养与抗逆作物育种
传统的杂交育种在自交5代以后可以产生一些同质配子结合的纯合植株，经6~8代才可选育出新品系。而单倍体育种是通过单倍体培养迅速获得纯合二倍体，从而大大缩短了育种年限，有些单倍体育种只需要两年左右的时间[3]。花药培养单倍体育种是20世纪60年代发展起来的新技术，中国是最早利用花药培养和加倍花粉单倍体育成新品种的国家之一，中国已成功培育了20多种农作物新品种，其中小麦、玉米和高粱等作物为中国首先培育成功的[10]。
通过作物单倍体细胞培养并结合胁迫筛选的方法可进行单倍体抗逆作物育种，对培养的单倍体细胞进行非生物胁迫（如盐胁迫、水分胁迫、缺氧胁迫、高温和低温胁迫等）或生物胁迫（如细菌毒素和病毒素胁迫等），从中筛选出高度抗逆的单倍体细胞，运用单倍体细胞培养系统，单倍体植株经过染色体加倍后就成为加倍单倍体（DH株系）或纯合二倍体，单倍体细胞所携带的相关抗性基因一次性纯合，分化形成的DH株系或纯合二倍体再生植株再通过田间的一次性农艺综合性状鉴定，即可获得纯合的株系，这种抗逆的DH株系或纯合二倍体不仅可育，而且遗传上是高度稳定的。如在亚麻花粉愈伤组织继代培养中定向筛选亚麻抗除草剂突变体，经染色体加倍快速纯合抗性基因，已获得了一批抗除草剂的亚麻突变体再生植株[11]，抗除草剂亚麻育种的成功是单倍体抗逆作物育种很好的例证[12]。上海市农科院生物技术研究所植物细胞工程研究团队正利用上述单倍体细胞培养系统实施非生物胁迫和病毒素胁迫的筛选研究，并积累了丰富的经验。
3.2二倍体体细胞杂交获得杂交优势种
体细胞杂交技术打破了生物学上种属间杂交的障碍，使不能进行有性杂交的两个生物种进行无性杂交，通过筛选和纯化创造出自然界中本来不存在的兼有两个物种优良性状的新物种[2]。动物细胞杂交最明显的例子就是单克隆抗体技术的应用。1975年，英国科学家Milstein和Kohler将淋巴细胞与肿瘤细胞杂交，筛选出既分泌抗体又能无限增殖的杂交瘤细胞[13]。植物体细胞杂交的例证很多，如将马铃薯和番茄进行细胞杂交，可培育出上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”；将豆科植物细胞与向日葵细胞进行细胞杂交，将豆科植物细胞的贮藏蛋白基因转入向日葵细胞内，培育出了高营养价值的“向日豆”[2]。
中国学者利用植物体细胞杂交技术在蔬菜育种方面做了很多工作，如应用原生质体电融合技术获得了茄子近缘野生种与栽培种的四倍体再生植株；利用原生质体融合技术获得了不结球白菜胞质杂种；采用原生质体非对称融合技术获得了胡萝卜种内胞质杂种等[14]。在水稻育种方面，通过细胞杂交技术可以将水稻近缘种的一些优良基因引入水稻基因组，还可以快速转移重要性状基因，缩短育种进程，从而扩大农业生产中应用品种的遗传基础；另外，植物体细胞杂交在水稻雄性不育系的育种方面也发挥了重要作用[15]。
4利用植物细胞工程获得生物产品
植物次生代谢的产物有很多可以作为药物或工业原料，也可以提炼为优良的食品添加剂或名贵化妆品。通过植物细胞悬浮培养、固定化培养及各种生物反应器可以实现植物次生代谢产物尤其是药用植物成分的大量生产，这对于实现中药技术的现代化具有重要意义。目前，中国药用植物细
·10·
第5期
胞培养技术已取得了很大进展，如对天麻愈伤组织的悬浮培养和生物反应器培养的探索，可望大量生产天麻细胞团并可提取天麻素，从根本上解决天麻市场紧缺的现象，同时又能有效地保护天麻的野生资源[16]。中国科研人员对人参、当归、黄连、青蒿、红花、毛地黄、萝芙木、长春花、延胡索、新疆紫草和紫背天葵等药用植物进行了细胞工程研究，其中，人参和新疆紫草的细胞培养已进入了工业化生产阶段，红花细胞培养的研究也进入了中间试验水平。据统计，现在已经在400多种药用植物中建立了植物细胞和组织培养体系，并从中分离出了600多种有效次生代谢产物[3]。
总之，植物细胞工程技术在影响传统农业的同时也改变着人们的日常生活，随着植物细胞工程技术的不断应用和发展，它在现代人类生活中的地位会更加突出。
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柳成荫等：植物细胞工程在农业生产中的应用·11·
选修三植物细胞工程习题 一、单选题 1.下列有关植物细胞全能性的叙述，不正确的是（） A．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，原因是所含基因在特定的时空条件下选择性表达各种蛋白质 B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交的理论基础 D．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 2.植物细胞工程中的叙述中不正确的是是指（） A．植物组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体 B．植物体细胞杂交的结果是产生杂种细胞 C．重压方法是不能人工诱导原生质体融合的． D．用植物组织培养技术，可以培养或生产出食品添加剂、无病毒植物、人工种子 3.如图是“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是（） 甘蓝—”植株不能结子A．图示“白菜B．愈伤组织有叶绿体，代谢类型是自养需氧型．上述过程中包含着有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程C 杂种植株具有的性状是细胞全能性表达的结果—甘蓝”D．“白菜）（ 4.在植物细胞工程中原生质体融合成一个细胞后，需诱导产生细胞壁，参与该过程的细胞器是．线粒体、高尔基体 B ．叶绿体、高尔基体 A D．线粒体、内质网C．叶绿体、线粒体 科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出5. ）（一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是 A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍 等试剂或离心、振动、电刺激等方法．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、BPEG ．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成C ．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离D ）植物组织培养过程中的脱分化是指（6. A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 C 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程D.两种植物细胞去掉细、AB 显示细胞核），将B7. A种植物的细胞和种植物细胞的结构如右图所示（仅组织培养后得到了杂种植株，则胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过 ）该杂种植株是 （
细胞工程是指体外人工培养细胞，通过细胞杂交的方法人为改变细胞的某些生物学特性，加速动物或植物个体繁殖，改良种质或创造生物新品种及获得某些有用物质的过程[1]。植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础，具有广泛应用前景和实用价值的生物技术，其理论基础是植物细胞的全能性。植物细胞培养是指可以把植物的胚、胚轴、根、茎、叶、花、果实、种子、花粉或分生组织等任一部分离体培养成为植株；植物细胞杂交是指分离植物体上的细胞后用纤维素酶除去细胞壁，使其变为原生质体，在灭活的仙台病毒或PEG 诱导下促进不同品种的两个细胞完成杂交过程，从而培养为杂种植株[2]。目前，根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的植物细胞工程实用技术，包括植物细胞组织培养技术、无性快繁技术及单倍体育种技术等，这些技术在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面发挥了重要作用[3]。1 植物细胞工程在脱毒苗生产方面的应用 长期进行营养繁殖的农作物及果树、蔬菜等 往往会积累许多病毒和类病毒，病毒和类病毒的感染常导致亲本性状退化，使农产品的产量和质 量明显下降。 植物细胞工程可应用于脱毒苗生产，一般多采用茎尖脱毒的方法，通过茎尖组织培养 可以获得无病毒和类病毒感染的再生苗。如茎尖 脱毒获得的脱番茄斑萎病毒（TSWV ）[4] 、脱黄瓜花叶病毒（CMV ）[5]及脱菊花病毒B （CVB ）[6]的再生苗等。近年来，中国相继出现了许多脱毒试管苗生产工厂，黑龙江、内蒙古、湖南、湖北、河南和甘肃等地都建立了生产脱毒种薯的原种场，脱毒马铃薯已经推广了近30万hm 2，平均增产50%以上。目前，草莓、苹果、柑橘和葡萄等经济植物都已建立了脱毒苗生产技术。2 植物细胞工程在经济植物快繁方面的应用 植物快繁是指利用组织培养技术，将来自优良植株的植物组织或细胞进行离体培养，短期内获得大量遗传性状一致的个体的方法。植物快繁技术在农业上有着广泛的应用，如可以使生根困难的名贵花卉大量繁殖，还可应用于杂合植物材料的快繁，因为很多优良的观赏植物和经济植物 植物生理与生物技术 植物细胞工程在农业生产中的应用 柳成荫，杨洪兵 （青岛农业大学生命科学学院，山东青岛266109） 摘要：介绍了植物细胞工程在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面的应用情况。 关键词：细胞培养；细胞杂交；脱毒苗；生物发生器；育种中图分类号：Q813 文献标识码A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2011.05.003 Application of Plant Cell Engineering in Agricultural Production LIU Cheng-yin,YANG Hong-bing （College of Life Science,Qingdao Agricultural University,Qingdao ，Shandong 266109,China ） Abstract :This article introduced the application of plant cell engineering in production of virus-free seedlings,rapid propagation of economic plants,breeding of new plant variety and production of useful secondary metabolites.Key words:cell culture;cell hybridization;virus-free seedlings;bio-generator;breeding 2011，17（5）：9-11 天津农业科学Tianjin Agricultural Sciences 收稿日期：2011-05-10；修订日期：2011-07-26 基金项目：山东省自然科学基金项目（ZR2010CL019）；青岛农业大学院重点课程建设项目（YZDK1003）作者简介：柳成荫（1989-），男，山东青岛人，在读本科生，从事植物逆境生理研究。通讯作者为杨洪兵。
1 2.1.1植物细胞工程基本技术 【内容与解析】 本节课要学的内容植物细胞工程基本技术指的是植物组织培养，其核心是植物组织培养的原理和过程,由于它还与植物体细胞杂交的原理、植物细胞工程应用的实例等有…紧密的联系,所以在本学科有…重要的地位，。教学的重点是植物组织培养的原理和过程，解决重点的关键是植物组织培养的实验。 【教学目标与解析】 1．教学目标 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 （2）列举植物细胞工程的实际应用 2．目标解析 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术就是要学生知道组培过程中的每一个步骤且要明白每个过 程中的特点，植物体细胞杂交技术是要学生知道它的定义和如何实现这个过程中的每一步骤。 【问题诊断分析】 在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是植物体细胞杂交的原理不理解，产生这一问题的原因是…学生对这类问题的认识尚浅。要解决这一问题，就要…给予学生一定的理论知识，及事例分析。 【教学过程】 问题一： 为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 设计意图：…通过此问题引出植物组织培养 师生活动; 1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？ 2、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？ 3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？ 4、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？ 问题二：植物组织培养技术： 问题1．植物组织培养技术的概念是什么？ 问题2．植物组织培养技术的原理是什么？ 问题3．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？ 问题4 ．植物组织培养的培养基含有哪些成分？ 问题5．分析图2—5，概述植物组织培养技术的基本过程。 问题6．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？ 展示马铃薯——番茄杂种植株的图片，根据设想来引出植物体细胞杂交 问题三：植物体细胞杂交技术： 问题1．什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？ 问题2．在进行植物体细胞杂交之前，为什么要去除细胞壁？通常用什么方法去除细胞壁？去除细胞壁以后的植物细胞叫什么？ 问题3．怎样诱导两个不同原生质体的融合？原生质体融合完成的标志是什么？这与细胞中哪种细胞器有关？ 问题4．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？ 问题5．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？ 问题6．如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 问题7．分析图2—9，概述植物体细胞杂交的基本过程。
2.1.1植物细胞工程的基本技术知识点 一、细胞工程的含义及分类： 1、含义：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一门综合性科学技术。 （1）原理和方法： 。 （2）操作水平： 水平或 水平 （3）目的：改变细胞内的 或 。 2、种类： 根据操作对象分： 细胞工程和 细胞工程 植物细胞工程包括：植物组织培养、植物体细胞杂交。 动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植、单克隆抗体技术 二、细胞的全能性： 1、概念：已经分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。 2、细胞全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含该种生物的 。 3、现实表现：在生物的生长发育的过程中，细胞 全能性，而是 。 原因：在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会 表达出各种 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。 4、全能性的高低： ①受精卵＞配子＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞（动物细胞核具有全能性） ③具有分裂能力的细胞＞不分裂的细胞 ④分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。 三、植物组织培养技术 （一）过程： 1、原理： 的原理 2、条件：①离体的植物细胞、组织、器官（外植体）。②无菌。③人工配置的培养基（固体培养基，含有琼脂）。④适宜的条件：水、矿物质、有机物。⑤植物激素：生长素（诱导细胞分裂和根的分化）和细胞分裂素（促进细胞分裂和不定芽的分化）。⑥早期避光，后期光照。 3、愈伤组织：由排列疏松、无一定形态、高度液泡化的薄壁细胞组成。 4、脱分化：让 的细胞，经过诱导后，失去其 而转变成 细胞的过程。 5、再分化：愈伤组织在一定的培养条件下，分化出 ，形成完整的小植株。 一定的营养、激素 （ ） 离 体的植物细胞、 组织、器官 愈伤 组 织 完整 植 新植株
植物细胞工程测试题 一、单选题 1．下列有关植物细胞全能性的叙述，不正确的是（） A．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，原因是所含基因在特定的时空条件下选择性表达各种蛋白质 B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交的理论基础 D．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 2．植物细胞工程中的叙述中不正确的是是指（） A．植物组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体 B．植物体细胞杂交的结果是产生杂种细胞 C．重压方法是不能人工诱导原生质体融合的． D．用植物组织培养技术，可以培养或生产出食品添加剂、无病毒植物、人工种子 3．如图是“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是（） A．图示“白菜—甘蓝”植株不能结子 B．愈伤组织有叶绿体，代谢类型是自养需氧型 C．上述过程中包含着有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程 D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是细胞全能性表达的结果 4.在植物细胞工程中原生质体融合成一个细胞后，需诱导产生细胞壁，参与该过程的细胞器是 （） A．叶绿体、高尔基体B．线粒体、高尔基体 C．叶绿体、线粒体D．线粒体、内质网 5．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是（） A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍 B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法 C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离6．植物组织培养过程中的脱分化是指（） A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞 B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程 C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程 7. A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示（仅显示细胞核），将A、B两种植物细胞 去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的 杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂 种植株是（） A．二倍体；基因型是DdYyRr B．三倍体；基因型是DdYyRr C．四倍体；基因型是DdYyRr D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr 8．植物组织培养过程的顺序是（） ①离体的植物器官、组织或细胞②根、芽③愈伤组织 ④脱分化⑤再分化⑥植物体 A．①④③⑤②⑥B．①④③②⑤⑥C．①⑤④③②⑥D．⑥①④③⑤② 9．下列有关细胞工程的叙述不正确的是（） A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质 B．在细胞器水平上定向改变遗传物质 C．在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质 D．在细胞整体水平上获得细胞产品 10．有关全能性的叙述，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．卵细胞与受精卵一样，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 11植物繁殖的新途径中正确的理解是（） A植物的微型繁殖技术是指植物体细胞杂交技术． B．马铃薯获得无病毒幼苗的最佳办法是利用芽尖进行组织培养 C．人工种子种皮是能自我生成 D．植物的微型繁殖的优点是取材多、培养周期短、繁殖率高 12下图是植物组织培养的简略表示。据此回答不正确的是（） 脱分化再分化 ①——→②——→③——→④
2.1.1 植物细胞工程 教学目标 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 2、列举植物细胞工程的实际应用 3、尝试进行植物组织培养 教学重点 1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原理 3、植物细胞工程应用的实例 教学难点 植物组织培养的实验 教学过程 复习： 细胞分化： 1、概念：在个体发育过程中，由一种或一个细胞通过增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生 稳定性差异的过程 注意：不改变细胞数目，不改变遗传，增加了细胞种类 2、原因：相同的基因在特定的时间和空间内进行选择性表达的结果 3、特点： ①普遍性：单细胞生物没有细胞分化 ②持久性：细胞分化存在于生物体的整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度 ③不可逆性：分化的细胞要维持分化后的状态直到死亡 4、结果：产生了不同的组织和器官 5、意义：个体发育的基础（包括细胞分裂和细胞分化） 细胞全能性： 1、概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能(起点：细胞、组织、器官；终点：完整个体) 举例：壁虎断尾后再生（×）；皮肤烧伤后再生（×）；种子长成幼苗（√）；植物扦插（√）； 受精卵发育成婴儿（√）； 2、物质基础：每个细胞里有该种生物全套的遗传信息（所以单个卵细胞或精子也可发育成完整个体，体现全能性） 3、条件：①离体②营养物质③外界条件 4、发挥顺序 植物细胞》动物细胞 受精卵＞生殖细胞（卵＞精子）＞体细胞 体细胞：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞（分化程度低＞分化程度高） 注意：①受精卵是未分化的细胞，所以全能性最高 ②生殖细胞是分化程度高，全能性也高（特例）
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。 分类：植物细胞工程和动物细胞工程 一、植物组织培养 1、理论基础：植物细胞全能性 2、流程： 相关知识点： ①取材：根尖、茎尖、芽尖等分生组织，分裂能力强，全能性易发挥 ②脱分化（诱导培养基） 实质：使细胞恢复分裂能力 a ．概念：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的细胞的过程 形式：固体 b ．培养基 无机物：水、无机盐 成分 有机物：氨基酸、维生素、蔗糖 植物激素：生长素和细胞分裂素 注：培养基中加入蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 另外，脱分化培养基上可加入2,4－D ，促进愈伤组织的产生和生长 c ．条件：黑暗（因为在光照条件下容易分化成维管组织，不利于产生大量的愈伤组织） 无菌（一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养，而且杂菌会产生大量对培养 ③愈伤组织：排列疏松，高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞。（分化程度低，全能性高） ④再分化（分化培养基） 实质：基因的选择性表达 a ．概念：脱分化产生的愈伤组织继续培养又可以重新分化成根或芽等器官的过程 b ．培养基：同脱分化培养基 c ．条件：光照（有利于诱导形成叶绿素） ⑤植物激素的使用对植物组织培养的影响 高→有利于根的形成 a ．使用比例： 低→有利于芽的分化 适中→促进愈伤组织的形成 先生长素后细胞分裂素：有利于细胞分裂，但不分化 b ．使用顺序 先细胞分裂素后生长素：细胞既分裂又分化 同时使用两种激素：分化频率提高 离体的植物细胞、 组织或器官（外植体） 脱分化 已分化 未分化 生长素 细胞分裂素
植物细胞工程综合大实验（一） ——培养基配制和无菌操作 一、实验目的与要求 熟练掌握器皿的洗涤 MS培养基的配制分装 培养基和物品的高压灭菌 实验室的消毒灭菌 植物材料的取材及流水冲洗 无菌操作 材料的培养观察 二、实验原理 植物细胞的全能性。 三、仪器设备与器具 电子天平、移液枪、冰箱、高压锅、超净工作台、 三角瓶、烧杯、容量瓶、培养皿、搪瓷缸、镊子、 解剖刀、酒精灯、试剂瓶、玻璃棒、线绳、pH试纸、封口膜、试管刷、洗涤剂、打火机等。 四、实验材料 彩云阁茎段（用于诱导愈伤组织） 茎节（用于诱导芽） 五、实验方法与步骤 （一）器皿的洗涤
一般器皿 有培养物但未污染的器皿 有培养物且污染的器皿 （二）MS培养基的配制分装 1、MS培养基母液的配制 母液A-F，每组配制A-E 100ml、F 50ml 0.1%升汞的配制 75%酒精的配制 6-BA NAA 2、MS培养基的配制 按每人配制100ml，分5小瓶。 过程如下；每组按1L配制，先取容器内加70%的蒸馏水； 加入蔗糖30g/L；量取母液A-F；加入PGR（自己设计）；用容量瓶定容；用0.1-1N NAOH或HCl调整pH5.6-5.8；每人分100ml；加琼脂粉8g/L；分装到5个小三角瓶中、封口。 （三）培养基和物品的高压灭菌 培养基、无菌水（每组至少5瓶）、空瓶（每组至少2个）、烧杯（每组至少1个）、培养皿（每组至少一套）、接种工具（2套），包好或者分好以备高压灭菌。 高压锅的使用。 （四）实验室的消毒灭菌
75%的酒精擦拭超净工作台内表面，新洁尔灭水进行超净工作台外表面、培养架表面、墙壁及其他房间表面的擦拭。 （五）植物材料的取材及流水冲洗 选取适宜的彩云阁茎节及茎段，切割成适宜大小后放在流水下冲洗。 （六）无菌操作 演示。 （七）材料的培养观察 接种完的材料放在培养室的培养架上进行培养。培养初期每天观察一次，持续1周。之后每2-3天观察一次。 统计指标： 污染率（%）= （污染的外植体个数／接种外植体的总数）×100%。 愈伤组织诱导率（%）= （长愈伤外植体个数／接种外植体总数）×100%。 芽诱导率（%）= （长芽外植体个数／接种外植体的总数）×100%。（八）结果与分析
.2植物细胞工程的实际应用教案 一、教材分析 《植物细胞工程的实际应用》是人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》专题2 第一节《植物细胞工程》第2课时的教学内容。第1节课已经学习了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容。在此基础上，本节主要学习植物细胞工程的三方面应用，即植物繁殖的新途径、作物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等内容。 二、教学目标 1．知识目标： （1）掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 （2）掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 （3）了解单倍体育种和突变体的利用 2．教学重点难点 重点：植物细胞工程应用的实例 难点：掌握作物脱毒、人工种子的制备过程 三、教学方法： 1．学案导学：见后面的学案。 2．理解记忆为主结合讨论的方法 四、教学过程 (一) 复习提问、导入新课： 植物组织培养的概念、原理、过程方法、意义？ 植物体细胞杂交技术概念、原理、过程方法、意义？ （二）导入新课 （三）重难点讲解 在植物微型繁殖新途径的教学中，首先可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？再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。 一、植物微型繁殖新途径 1. 微型繁殖与无性生殖 微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。 2．微型繁殖与作物脱毒、人工种子 作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。 人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。
植物细胞工程的基本技术导学案 一、三维目标： （一）知识与技能： 1、掌握植物细胞工程的理论基础 2、简述并设计植物组织培养过程 （二）过程与方法: 自主学习与合作交流相结合，培养学生的合作精神及发散性思维。 （三）情感态度与价值观： 1、体验生命的奥妙并增强热爱生命的情感 2、认同植物细胞工程离不开理论研究和技术创新 二、教学重点： 植物组织培养理论基础及过程 三、教学难点: 植物组织培养的实验设计 自主学习 (一)、细胞工程 1．概念：应用和的原理和方法，通过或上的操作，按照人的意愿来改变细胞的或获得的一门综合科学技术。2．分类：根据操作对象不同，可分为、。 （二）、植物细胞的全能性 1、植物细胞的基本结构包括、、、。 2、植物细胞主要的增殖方式是，细胞分化是指，_____________________________________________________________________________ 原因是_____________________ 。 3、细胞全能性 的细胞具有发育成为一个新的生物个体的。因为每个细胞都含有该物种的，具有发育成完整个体所必需的。 全能性的表现条件：①②适宜的 全能性大小： 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 4．在理论上，生物的任何一个细胞都，但在生物的生长发育过程中，细胞 并不表现，-而是分化成各种。 5．特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有地表达出各种，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同。 （三）、植物组织培养技术 1．原理：植物细胞具有，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。 2．过程
HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves 姓名: 黄金波 CANDIDATE：Huang-Jin Bo 学号: 2012304200510 STUDENT ID：2012304200510 课程: 植物细胞工程实验CURRICULUM：Plant Cell Engineering Experiment 班级: MAJOR: 生技1201班Biotechnology 1201 指导老师：SUPERVISOR：柳俊齐迎春陈浩 Liu-Jun Qi-Ying Chun Chen-Hao 中国武汉 WUHAN， CHINA
二○一四年十二月DEC, 2014
烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究 黄金波 华中农业大学生命科学技术学院生技1201班 [摘要] [目的]以烟草叶片为材料，通过这次实验，基本掌握植物愈伤组织诱导与植株再 生的原理和方法，熟练掌握相关实验操作技术；另外，通过本次实验，完成烟草植株再生，并对比光照和黑暗等不同方法，对诱导愈伤组织状态和诱导率的影响，进行结果分析。 [方法]在无菌条件下，把烟草叶片剪成1cm2大小的小方块，先通过含0.25mg/L NAA和0.25mg/L BA的MS诱导培养基在光照和黑暗条件下诱导培养；三周后，转接到含0.25mg/L NAA和1.0mg/L BA的MS分化培养基中光照培养；两个月后，观察结果，统计分析。 [结果]诱导培养后，在光照条件下和在黑暗条件下培养的均有67.7%的被污染了；用剩下的33.3%全部接种到分化培养基上培养。结果表明分化率在光照条件下和在黑暗条件下无差别；每个愈伤组织分化芽数在光照条件下明显多于在黑暗条件下诱导；分化芽状态在黑暗和光照条件有一定的区别，分化植株苗在光照和黑暗条件下诱导没有明显区别。 [结论]光照条件和在黑暗条件下诱导可以影响愈伤分化芽数和分化芽状态。 [关键词] 烟草叶片；愈伤组织；细胞工程；分化；诱导；植株再生 Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves Huang-Jin Bo Huazhong Agriculture University , College of Life Science and Technology , Biotechnology 1201 [Abstract] [Objective]Using tobacco leaves as materials, through the experiment, we should handle the basic principle and method of plant callus induction and plant regeneration，master related experiments’technology; In addition, through this experiment, to complete the tobacco plant regeneration, and compared different methods of callus induction, such as light and dark state, and the effects to the state and induction rate, then analyzing the results. [Method]The tobacco leaf was cut into 1 cm2 size small squares under aseptic conditions. Firstly induced in the MS induction medium with 0.25 mg/L NAA and 0.25 mg/L BA, under the condition of light and dark, respectively; Three weeks later, transferred to MS differentiation medium with 0.25 mg/L NAA and 1.0 mg/L BA culturing under light; Two months later , observing the results, and analyzing the statistics. [Results]After the induction culturing, 67.7% materials were polluted both under the condition of light and dark; rest 33.3% materials were inoculated to the differentiation medium, continuing to cultivate. As a result, it was successfully. The results show that there are no obvious differences between with the light condition and dark condition. Each number of callus bud differentiation under the condition of the light induced significantly more than in the
植物细胞工程的实际应用 植物细胞工程的实际应用： 植物细胞工程的实际应用：植物微型繁殖、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体的利用、细胞产物（蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等）的工厂化生产等。 1、微型繁殖 （1）概念：是指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。 （2）实质：植物组织培养 （3）原理：植物细胞的全能性 （4）完成植物的微型繁殖技术的生理过程：细胞分裂和细胞分化。 （5）优点：保持亲本的优良性状；可以快速大量培育出新个体，有利于工厂化培育；选材少、培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。 （6）成功应用举例：优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等。 2、培育无病毒的植株 （1）原理：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种的严重退化、减产和降低品质。利用植物分生组织（刚刚产生，病毒很少，甚至无毒）进行培养可以使新长成的植株脱去病毒。 （2）常选用部位：茎尖组织。 （3）操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 （4）成功应用举例：马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等。 利用微型繁殖和作物脱毒都是离体快繁技术，离体快繁技术的优点：繁殖速度快；幼苗遗传背景均一，重复性好；不受季节和地区限制。 3、制备人工种子 （1）概念：人工种子是指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。 （2）人工种子的结构：由胚状体、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。 （3）与天然种子相比较，其优越性有：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势；是一种快捷高效的繁殖方式；可人为控制植物的生长发育和抗逆性等。 （4）成功应用举例：芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备的人工种子。 （5）结构：
植物细胞工程知识梳理 一、植物组织培养技术 1．原理： 植物细胞的＿＿＿＿＿，即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。 2．过程： ＿＿＿＿＿的组织 形成＿＿＿＿＿ 幼根和芽 完整植物体 （1）细胞脱分化：已＿＿＿＿＿＿的细胞，经过诱导后，失去其特有的＿＿＿＿＿而转变成未分化细胞的过程。 （2）生物的体细胞不能表达全能性的原因：植物体细胞内的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3．概念： 在＿＿＿＿和人工控制的条件下，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、＿＿＿＿，最终形成完整的植株。 二、植物体细胞杂交技术 1．概念： 将不同种植物的＿＿＿＿＿，在一定条件下融合成＿＿＿＿＿，并把＿＿＿＿＿培育成新的植物体的技术。 2．过程： ＿＿＿＿＿细胞 不同细胞＿＿＿＿＿ 原生质体融合 杂种细 胞 杂种植株 3．融合成功的标志：杂种细胞再生出＿＿＿＿＿＿。 4．意义：克服不同种生物＿＿＿＿＿的不亲和性。 三、植物繁殖的新途径 1．微型繁殖： （1）概念：快速＿＿＿＿＿优良品种的植物组织培养技术。 （2）特点：保持优良品种的＿＿＿＿＿。 （3）意义：高效快速地实现种苗的＿＿＿＿＿＿。 2．作物脱毒： （1）选材：无病毒的茎尖。 （2）结果：高产优质的＿＿＿＿＿。 3．人工种子： （1）特点： ①后代无＿＿＿＿＿。 ②不受气候、季节和地域限制。 （2）结构：人工薄膜＋＿＿＿＿＿＿＿或不定芽或顶芽或腋芽。 （3）获得方法：植物＿＿＿＿＿＿＿＿。 四、作物新品种的培育 1．单倍体育种： （1）方法：＿＿＿＿＿的离体培养。 （2）优点： ＿＿＿＿ 再分化 纤维素酶 人工诱导 果胶酶
2.1.1植物细胞工程的基本技术 【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 2、尝试进行植物组织培养。 【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原则 【学习难点】植物组织培养的实验 课 前 案 读课本，独立完成下列问题 （要求：能准确写出关键词与句，以课本为准） 一、细胞工程 1．概念：应用 和 的原理和方法，通过 或 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。 2．分类：根据操作对象不同，可分为 、 。 二、植物细胞的全能性 1、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。 2、植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ，_____________________________________________________________________________原因是 。 3、全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。 4．在理论上，生物的任何一个细胞都具有 ，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现 ，而是分化成各种 。 5．特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ，分化形成 不同的细胞，从而构成生物体的不同 。 三、植物组织培养技术 1．原理：植物细胞具有 ，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 的潜能。 2．过程: 离体植物的 ??→ ?脱分化 _ 组织??→ ?再分化幼根和芽或 胚状体 ??→ ?发育 完整植株。 3．细胞脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化 细胞的过程。 4．植物组织培养：在 和 的条件下，将 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 、丛芽，最终形 成完整植株。 四、胡萝卜的组织培养实验 1、实验原理 生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都 具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成 。 2、实验步骤 ①．将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。 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 清洗2～3次，再用 处理30min 后，立即用无菌水清洗2～3次。 ③．用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm 厚的横切片，再选取有 的部位，切取1 cm 。左右的小块。 ④．将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 ⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。4d 后，检查培养材料的污染情况；14d 后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑥．培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。然后将试管苗移栽到大田，培养成 。 五、植物体细胞杂交技术 1．概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。 2．过程 离体的细胞果胶酶纤维素酶???→ ?不同细胞原生质体--------→原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。 【预习自测】 1、下列细胞的全能性最高的是 ( ) A 、植物的卵细胞 B 、植物的花粉 C 、被子植物的受精卵 D 、被子植物的叶肉细胞 2．下列属于组织培养的是 ( ) A ．花粉培育成单倍体植株 B ．芽发育成枝条 C ．根尖分生区发育成成熟区 D ．未受精的卵细胞发育成个体 3．组织培养的理论根据是 ( ) A ．培养基中营养物质全面 B ．细胞的全能性 C ．细胞的分裂 D ．细胞的分化 4．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检．利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是 （ ） A 一种氨基酸 B ．尿嘧啶核苷酸 C ．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D ．葡萄糖
2.1.2 植物细胞工程的实际应用 一、植物繁殖的新途径(阅读教材P38～40) 1．微型繁殖 (1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (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 ③可实现工厂化生产 (3)实例：兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。 2．作物脱毒 (1)取材：无病毒的茎尖组织。 (2)优点：提高作物产量和品质。 (3)实例：脱毒马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等的培育。 3．人工种子 (1)概念：以植物组织培养获得的胚状体、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。 (2)人工种子在适宜条件下可萌发长成幼苗。 (3)实例：将芹菜、花椰菜、桉树和水稻等的胚状体制成人工种子。 二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 (阅读教材P40～41) 1．作物新品种的培育 (1)单倍体育种 ①原理：细胞的全能性和染色体变异。 ②过程： 花药――→离体培养单倍体植株――→人工诱导 染色体加倍纯合子植株。 ③优点： a ．后代是纯合子，能稳定遗传。 b ．明显缩短了育种年限。 ④实例：单育1号烟草、京花1号小麦等。 (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的分生状态，因此容易受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。
②利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 ③实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。 2．细胞产物的工厂化生产 (1)细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 (2)技术基础：植物组织培养技术。 (3)实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。 [共研探究] 植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面。下面图示都利用了植物组织培养，观察并回答问题。 1．微型繁殖(图1) (1)概念：用于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，能够保持种苗的优良遗传特性。 ②选取材料少。 ③繁殖速度快，周期短。 ④不受季节、气候、自然灾害等因素的影响。 ⑤可实现工厂化生产。 2．作物脱毒(图2)
植物细胞工程 实验一 培养基母液的制备 一、实验目的与意义 学习和掌握培养基母液的配制方法。 在配制培养基前，为了使用方便和用量准确，常常将大量元素、微量元素、铁盐、有机物质、激素类分别配制成比培养基配方需要量大若干倍的母液。当配制培养基时，只需要按预先计算好的量吸取母液即可。 二、实验器材 电子天平（称量为0.0001g ）、电子天平（称量为0.01g ）、烧杯（500ml 、100ml 、50ml ）、容量瓶（1000ml 、100 ml 、50 ml 、25 ml ）、细口瓶（1000 ml 、100 ml 、50 ml 、25 ml ）、药勺、玻璃棒、电炉。 三、实验药品 NH 4NO 3、KNO 3、CaCl 2·2H 2O 、MgSO 4·7H 2O 、KH 2PO 4、KI 、 H 3BO 3、 MnSO 4·4H 2O 、 ZnSO 4·7H 2O 、 Na 2MoO 4·2H 2O 、CuSO 4·5H 2O 、CoCl 2·6H 2O 、FeSO 4·7H 2O 、Na 2-EDTA·2H 2O 、肌醇 、烟酸、盐酸吡哆醇(维生素B 6)、盐酸硫胺素(维生素B 1)、甘氨酸。 四、实验步骤 每种母液均配制500ml ，各成分的质量如下： 1、大量元素母液的配制 表1 MS 培养基大量元素母液制备 序号 药品名称 培养基浓度（mg/L ） 扩大20称量(mg) 备注 1 NH 4NO 3 1650 16500 蒸馏水定容至500ml 2 KNO 3 1900 19000 3 CaCl 2·2H 2O 440 4400 4 MgSO 4·7H 2O 370 3700 5 KH 2PO 4 170 1700 各成分按照表1培养基浓度含量扩大20倍，用称量为0.01g 的电子天平称取，用蒸馏水分别溶解，按顺序逐步混合。后用蒸馏水定容到500ml 的容量瓶中，即为20倍的大量元素母液。到入细口瓶，贴好标签保存于冰箱中。配制培养基时，每配1L 培养基取此液50ml 。 注意： ①配制大量元素母液时，某些无机成分如Ca 2+、SO 42一 、Mg 2十 和H 2PO 4一 等在一起可能 发生化学反应，产生沉淀物。为避免此现象发生，母液配制时要用纯度高的双蒸水溶解，药品采用等级较高的分析纯，各种化学药品必须先以少量双蒸水使其充分溶解后才能混合，混合时应注意先后顺序。特别应将Ca 2+、SO 42一 、Mg 2十 和H 2PO 4一 等离子错开混合，速度宜慢， 边搅拌边混合。
2.1.2植物细胞工程的实际应用教案 一、教材分析 《植物细胞工程的实际应用》是人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》专题2第一节《植物细胞工程》第2课时的教学内容。第1节课已经学习了细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容。在此基础上，本节主要学习植物细胞工程的三方面应用，即植物繁殖的新途径、作物新品种的培育，以及细胞产物的工厂化生产等内容。 二、教学目标 1．知识目标： （1）掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 （2）掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 （3）了解单倍体育种和突变体的利用 2．教学重点难点 重点：植物细胞工程应用的实例 难点：掌握作物脱毒、人工种子的制备过程 三、教学方法： 1．学案导学：见后面的学案。 2．理解记忆为主结合讨论的方法 四、教学过程 (一) 复习提问、导入新课： 植物组织培养的概念、原理、过程方法、意义？ 植物体细胞杂交技术概念、原理、过程方法、意义？ （二）导入新课 （三）重难点讲解 在植物微型繁殖新途径的教学中，首先可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？再逐一讲解微型繁殖技术、作物脱毒及人工种子。 一、植物微型繁殖新途径 1. 微型繁殖与无性生殖 微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。 2．微型繁殖与作物脱毒、人工种子 作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。 人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。 二、作物新品种的培育