细胞工程概述---植物组织培养(第一课时)

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。

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。

第一节植物快速繁殖技术一、植物组织培养简介1．理论基础：植物细胞的全能性。

(1)愈伤组织的特点：细胞是一种高度液泡化的薄壁细胞，呈无定形状态，排列疏松而无规则，具有很强的分生能力。

(2)脱分化：由高度分化的细胞重新恢复到未分化的状态。

(3)再分化：愈伤组织在适当的人工培养基上继续培养又可以重新分化成芽、根等器官，进而发育成一棵完整的植株。

3．培养基(1)成分：除含外植体所需的各种营养物质外，还需添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。

(2)类型：据外植体在不同发育阶段的要求，需配制“脱分化培养基”、“生芽培养基”、“生根培养基”。

4．无菌条件：培养基的灭菌要彻底、外植体的消毒要充分、接种时的无菌操作要严格。

二、月季的快速繁殖程序1．配制培养基先将各种营养成分按比例配制成MS 培养基母液，再利用母液配制所需的三种培养基。

(1)脱分化培养基：母液中加入质量浓度为0.1 mg/L 的6－BA 和IAA 。

(2)生芽培养基：去掉脱分化培养基中的IAA 即可。

(3)生根培养基：无机盐浓度为MS 的12，另外添加质量浓度均为0.1 mg/L 的NAA 和IAA 。

2．外植体消毒清水洗净→体积分数为70%的酒精浸5 s→质量分数为2%的次氯酸钠溶液中浸泡6 min ～10 min→用无菌水清洗至少3次，漂净消毒液→用无菌滤纸吸干。

3．接种：将已消毒的月季嫩茎接种到脱分化培养基上，使嫩茎的形态学下端接触培养基。

4．培养：接种后的锥形瓶放在恒温培养箱中培养，将愈伤组织接种到生芽培养基上，每天用日光灯光照12 h ，培养10 d 左右长出小芽，小芽继续长成枝条。

待枝条长到3 cm左右时，将它切下后插在生根培养基上诱导生根。

5．驯化试管苗6．移栽预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中一、植物组织培养1．原理——细胞的全能性(1)原因：生物体的每个细胞都含有本物种生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。

(2)实现全能性的条件：离体状态和适宜的环境条件(如营养物质、激素、温度等)。

植物组织培养教案第一章：植物组织培养概述1.1 植物组织培养的定义1.2 植物组织培养的发展历程1.3 植物组织培养的应用领域1.4 植物组织培养的优点与局限性第二章：植物组织培养的原理与技术2.1 植物组织培养的原理2.2 植物组织培养的技术步骤2.3 植物组织培养的注意事项2.4 植物组织培养的设备与材料第三章：植物组织培养的实践操作3.1 植物组织培养的实验设计3.2 植物组织培养的实验操作步骤3.3 植物组织培养的实验注意事项3.4 植物组织培养的实验结果与分析第四章：植物组织培养在农业中的应用4.1 植物组织培养在作物育种中的应用4.2 植物组织培养在植物繁殖中的应用4.3 植物组织培养在作物栽培与管理中的应用4.4 植物组织培养在农业环境保护中的应用第五章：植物组织培养在生物科技领域的拓展5.2 植物组织培养在细胞工程中的应用5.3 植物组织培养在植物生物反应器中的应用5.4 植物组织培养在其他生物科技领域的应用第六章：植物组织培养在医药领域的应用6.1 植物组织培养在中药生产中的应用6.2 植物组织培养在珍稀药用植物繁殖中的应用6.3 植物组织培养在细胞产物的工业化生产中的应用6.4 植物组织培养在药物研发与评价中的应用第七章：植物组织培养在环境保护中的应用7.1 植物组织培养在植物修复中的应用7.2 植物组织培养在生物降解中的应用7.3 植物组织培养在生物过滤中的应用7.4 植物组织培养在生产生态材料中的应用第八章：植物组织培养在生物多样性保护中的应用8.1 植物组织培养在濒危植物繁殖中的应用8.2 植物组织培养在基因资源的保存中的应用8.3 植物组织培养在人工种子生产中的应用8.4 植物组织培养在植物育种中的作用第九章：植物组织培养的最新研究进展9.1 植物组织培养技术的最新发展9.2 植物组织培养在基因编辑中的应用9.4 植物组织培养在其他新兴领域的应用第十章：植物组织培养的未来发展趋势10.1 植物组织培养在可持续农业中的作用10.2 植物组织培养在生物产业的发展前景10.3 植物组织培养在生物技术领域的挑战与机遇10.4 植物组织培养在教育与普及中的意义重点和难点解析一、植物组织培养的定义与发展历程：理解植物组织培养的基本概念，以及其从最初发现到现代技术的发展历程。

植物组织培养试验一培养基母液的配制实验二植物初代培养实验三愈伤组织增殖实验四愈伤组织增殖和芽分化实验五愈伤组织中丙二醛含量的测定实验六愈伤组织中过氧化物酶活性的测定实验七生根培养实验八愈伤组织中多糖或黄酮的提取（两次实验）实验十——十二动物细胞原代培养实验十三细胞活性检测实验一、实验室常规操作、器皿的洗涤、灭菌，配制母液一、实验目的：1.了解实验室常规操作。

2.理解灭菌的原理和操作3.掌握玻璃器皿的洗涤方法。

4.学会配置培养基母液。

5.学会无菌操作的必备知识。

二、原理：组织培养是利用植物细胞全能型的理论，将植物组织离体培养在无菌条件下将植物组织重新分化成，直至长出新的植物个体。

所以无菌操作是实验成败的关键。

三、仪器药品仪器：1000ml的容量瓶、小烧杯、1000ml的大烧杯、玻璃棒、电炉、高压灭菌锅、试剂瓶、100ml容量瓶、酒精灯、镊子、解剖刀、解剖盘、打火机、培养皿、滤纸药品：硝酸钾、硝酸铵、硫酸美、硫酸锰、硫酸锌、磷酸氢二钾、氯化钙、硼酸、甘氨酸、维生素B1、维生素B6、肌醇、氯化钴、升汞、钼酸钠、EDTA-Na2、硫酸亚铁、烟酸、生长素（NAA）、细胞分裂素（6-BA）、碘化钾、PH试纸、氢氧化钠、盐酸、无水酒精、75%酒精四、操作步骤：1.配制培养基母液KNO338gNH4NO333gCaCl2 6.45gMgSO4·7H2O 7.4gK2HPO4 3.4g（2）微量元素（×200）碘化钾硼酸 1.24克 硫酸锰 4.46克 硫酸锌 1.72钼酸钠 硫酸铜 氯化钴 （3）铁盐（×200）EDTA-Na 2 7.46克硫酸亚铁 5.56克 （4）有机（×200）维生素B1 0.1克 维生素B6 0.02克 肌醇 20克 烟酸 0.1克 甘氨酸 0.4克 （5）激素称取50mg6-BA ，加少量盐酸（或乙醇），溶解后用蒸馏水定容到50ml 。

称取50mg NAA ，加入少量1M 氢氧化钠溶液（或乙醇），溶解后用蒸馏水定容到50ml 。

细胞工程学第三版知识点总结归纳一、细胞工程概述。

1. 定义。

- 细胞工程是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。

2. 研究内容。

- 动植物细胞与组织培养，细胞融合（如植物体细胞杂交、动物细胞融合），细胞核移植，染色体工程，胚胎工程等。

3. 细胞工程的发展历程。

- 起步阶段：20世纪初，植物组织培养技术开始发展，Haberlandt提出细胞全能性概念，为细胞工程奠定了理论基础。

- 发展阶段：20世纪中叶后，植物细胞工程取得了一系列成果，如植物体细胞杂交等。

动物细胞工程也逐渐兴起，包括动物细胞培养技术的不断完善等。

- 现代细胞工程：随着基因工程等现代生物技术的发展，细胞工程与之相结合，在生物制药、动植物品种改良等多方面发挥着越来越重要的作用。

二、植物细胞工程。

1. 植物细胞的全能性。

- 概念：植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。

- 实现全能性的条件：细胞处于离体状态、提供适宜的营养物质（如大量元素、微量元素、有机物等）、植物激素（如生长素和细胞分裂素的比例合适）、适宜的环境条件（温度、光照、pH等）。

2. 植物组织培养。

- 基本过程。

- 外植体选取：通常选择植物的幼嫩组织或器官，如茎尖、根尖、叶片等。

- 消毒：对外植体进行严格的消毒处理，以防止微生物污染。

- 接种：将消毒后的外植体接种到含有营养物质和植物激素的培养基上。

- 脱分化：外植体在适宜条件下形成愈伤组织，愈伤组织细胞的特点是排列疏松、无规则，是一种高度液泡化的薄壁细胞。

- 再分化：愈伤组织在一定条件下重新分化形成根、芽等器官，进而发育成完整植株。

- 培养基的组成。

- 大量元素：包括N、P、K、Ca、Mg、S等，提供植物生长所需的基本营养。

- 微量元素：如Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl等，虽然需求量少，但对植物生长发育不可或缺。

第1节植物细胞工程第1课时◆教学目标1．阐明细胞全能性的概念。

2．概述植物组织培养的原理和过程和植物体细胞杂交技术的原理和过程。

3．尝试进行植物组织培养。

◆教学重难点【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。

【教学难点】植物组织培养的实验。

◆教学过程一、新课引入【教师活动】教师引导学生阅读课本34页“从社会中来”，回答问题。

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，提出问题：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？这可以通过植物细胞工程技术来完成。

二、新知讲解（一）植物细胞工程的基本技术1．细胞全能性【教师活动】讲述：无论是参天大树，还是兰草等很多人工栽培植物，大都通过播种或扦插实现繁殖的。

除此以外，我们还可以利用他们的一片叶子、一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，同样可以繁殖出新的植株。

教师提问：（1）为什么植物的某一部分，甚至一个细胞可以繁殖出新的植株？（2）体细胞具有全能性的根本原因是什么？（3）为什么一种植物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出细胞全能性？【学生活动】思考、回答问题。

（1）因为植物细胞具有细胞全能性。

细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。

（2）根本原因是每个体细胞都含有该物种全部的遗传信息。

（3）因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性表达。

过渡：已经高度分化的植物组织细胞，可以通过怎样的技术和条件从而表现出细胞全能性发育成完整植株呢？2．植物组织培养技术【教师活动】教师引导学生阅读以下资料：资料：科学家将获取的大花蕙兰新芽、茎尖或幼根等组织或器官，消毒处理后，接种到含适量营养物质和激素的MS固体培养基上，经培养形成细胞团，即愈伤组织。

将愈伤组织移种到含有不同激素的分化培养基上诱导形成原球茎。

原球茎可以在一年内增殖出几百万个原球茎，而且每个原球茎都可在生根培养基上诱导分化出芽和根，最终得到完整的试管苗。

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)。