植物生物工程实验一 PPT课件

下列不能作为植物组织培养的材料（ ） A. 秋海棠的叶 B. 马铃薯的块茎 C. 成熟的花粉 D. 木质部中的导管细胞
随堂练习
例3：(08江苏生物)下列有关植物组织培养的 叙述中，错误的是（ ）
A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调 节渗入压 B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤 组织的生长和分化 C. 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化 才干形成愈伤组织 D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培 养获得的愈伤组织基因相似
1.你认为两个来自不同植物的体细胞完毕 融合，碰到的第一种障碍是什么？如何 消除这一障碍？ 2.如何使两个不同原生质体发生融合？ 3.发生了融合的原生质体如何解决而获得 杂种植物细胞？ 4.原生质体融合成功的标志是什么？ 5.如何将杂种细胞哺育成杂种植株？
实验目的：
材料用品：
办法环节：
植物 组织 培养 技术 流程 简图
植物组织培养
离体的植物器官、 组织或细胞
脱分化
愈伤组织 再
植物组织培养
➢脱分化和再分化
脱分化
再分化
过程 细胞
愈伤 组织
成果
排列疏松,高度液 泡化的薄壁细胞
愈伤 组织
幼苗
形成胚状体或
丛芽
条件
离体,营养物质,激素,其它适宜 条件(如温度、PH、无菌)等。
因织定素义（）。基础）：
生物体的每一种细胞都含有发育成为完整 个体所必需的全部基因。
体内细胞未体现全能性的因素：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的 基因选择性地体现出多个蛋白质。
细胞全能性
全能性的高低：
受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
全能性体现的条件：
离体、无菌、一定的营养物质、激素和 其它外界条件

突 变 体
化学物理因素 诱导筛选
利
用 培养、提取
代谢产物
胚状体 ↓
试管苗 保持优良性状 快速 ↓ 快速大量繁殖 繁殖
植株
4.细胞产物的工厂化生产， 一般培育到什么阶段？用何 种培养基？
二 微生物的选择培养和计数1.实验室中目的菌的筛选的原理？2.何为选择培养基？ 3.稀释涂布平板法统计细胞数量的原理是什么？怎么计算每毫升原液中有多少细胞？ 4.稀释涂布平板法统计的菌落往往比活菌的实际数目要多/少？为何？5.显微镜直接计数呢？ 6.将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？ 7.在分离土壤中分解尿素的细菌的实验中，为什么还要配制牛肉膏蛋白胨培养基？ 8.每一稀释倍数的菌液都至少要涂布多少个平板，为什么要这样做？ 9.分解尿素的细菌用什么来鉴定？看到的结果是什么样的？记完读课本31-38 第1节 植物细胞工程 一 植物细胞工程的基本技术 1.什么叫细胞工程？2.什么叫细胞全能性？3.生物体内的细胞为什么没有表现出全能性？ 4.什么叫植物组织培养？植物组织培养的原理？5.复述离体细胞培养成植株的过程 6.什么叫外植体？7.什么叫脱分化？8.什么叫再分化？9.什么叫愈伤组织？ 10.植物细胞表现出全能性的条件？11.植物组织培养的操作过程？ 12.在植物组织培养过程中，光照、植物激素有什么要求？13.怎么获得原生质体？ 14.诱导原生质体整合的物理方法和化学方法分别有哪些？P37细胞融合完成的标志？ 15.什么叫植物体细胞杂交？复述植物体细胞杂交的整个过程。 16.植物体细胞杂交的原理有哪些？17.植物体细胞杂交有什么意义？
3.二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个 染色体组，是几倍体？提示 有四个染色体组；是四倍体。

(2)应用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生 根发芽能力的胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子 ，可能解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等 问题。胚状体来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过 的生理变化大体上是图甲中[ ]______和[ ]________过程， 在此过程中被培养的细胞始终受________的调节([ ]填序号) 。
下列有关人工种子的叙述不正确的是( ) A．通过科学手段人工合成的种子 B．必须由受精卵植物组织培养技术获得的种子 C．人工种皮可以为种子萌发提供足够的营养物质 D．人工种子发芽率较高 [解析] 本题考查了人工种子获得的方法及其过程。人工 种子是经植物组织培养获得胚状体、不定芽等，然后经人工薄 膜包，种植的世代多了以后 往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗 进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是( )
A．花药离体培养 B．选取成熟组织进行培养 C．利用茎尖进行组织培养 D．人工诱导基因突变 [答案] C
二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)过程：花药离体培养获得单倍体植株，染色体加倍后就 可以得到稳定遗传的优良品种。 (2)成果：我国在水稻、小麦、烟草、柏、橡胶和辣椒等作 物的单倍体育种处于世界领先水平。 (3)方法：花药的离体培养，秋水仙素处理，获得纯合子。 (4)优点：后代稳定遗传，都是纯合体；明显缩短育种年限 。
(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病 毒植株，其原因是_________________________________。
2．培育无病毒植株 (1)获得成功的事例：马铃薯、甘薯、大蒜、草莓、苹果、 香蕉。 (2)常选用的部位：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。

酶的稳定性
酶在一定的条件下可以保持 稳定，但在某些条件下可能 会失活。
酶工程的基本技术
01
酶的分离与纯化
通过物理、化学或生物的方法将 酶从原料中分离出来，并进行纯
化，得到高纯度的酶。
03
酶的修饰
通过化学或基因工程技术对酶进 行修饰，以提高其稳定性、改变 其催化特性或降低生产成本。
02
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在一定载体 上，使其保持活性并可重复使用
总结词
细胞工程的应用包括制备单克隆抗体、干细胞治疗、 转基因动物和植物的培育等。
详细描述
制备单克隆抗体是细胞工程的重要应用之一，通过杂 交瘤技术将免疫细胞与肿瘤细胞融合，制备出能够产 生单一抗体的杂交瘤细胞。干细胞治疗是利用干细胞 的分化能力，将干细胞移植到病变组织中，以修复和 替代受损的细胞和组织。转基因动物和植物的培育是 通过基因转移技术，将外源基因导入动物或植物的受 精卵中，培育出具有新性状的转基因动物或植物。
资源环境问题
生物工程在生产过程中可能产生环境 污染和资源浪费问题。
如何应对生物工程的挑战
加强伦理道德规范
制定严格的伦理道德规范，确保生物工程技 术的合理应用。
加强技术监管
建立完善的技术监管体系，防止技术误用或 滥用。
完善知识产权制度
制定合理的知识产权制度，保护创新成果， 促进技术转移转化。
推动可持续发展
04
CATALOGUE
酶工程
酶工程的定义与原理
酶工程的定义
酶工程是利用酶的催化性质 ，通过生物技术手段将原料 转化为有用物质的一门技术 。
酶工程的基本原理
酶是一种具有高效催化能力 的蛋白质，能够在温和的条 件下催化化学反应，具有高 度的专一性和选择性。

（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由 芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因 是_____叶__绿__体____能利用光能制造有机物，供试管 苗生长发育。
_诱__导__原_生__质__体__融_合. 3）在利用杂种细胞培育成为杂种 植株的过程中，运用的技术手段 是_植__物__组_织__培__养_ ，其中步骤④相 当于_脱__分_化_，步骤⑤相当于_再__分__化
例2：右图为植物体细胞杂交过程 示意图。据图回答：
4）植物体细胞杂交的目的是获得
新的杂种植株。使_两__个__亲__本__的__遗_ 传性状 能够在新的植物体上有所表现，
植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有 利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅 速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。 培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养 物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对 培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌 、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范 等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械 都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免 带入杂菌。
植物体
植物组织培养的条件：
适宜的养料和激素，适宜的 温度和无菌条件
相关问题
1、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？
2、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？
3、为什么诱导愈伤组织的 过程中应避光培养？
【实验 胡萝卜的组织培养】
在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭 菌和实验人员的无菌操作？
植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性

我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜 欢养兰花但是，兰花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，如何 让名贵的兰花大量、快速地繁殖，走入寻常百姓家呢？
在一定的条件下，利用植物的一片叶子、一瓣花瓣、 甚至一粒花粉，可以得到大量幼小的植株。科学家可以 利用兰花的花瓣培养出的菊花。
.
番茄-马铃薯（想象图）
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能 存在生殖隔离
有没有一种方法可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育 种，获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢？
植物体细胞杂交技术
20
植物体细胞杂交技术（无性繁殖）
1.过程：如图所示
植物 组织 培养
（1）去壁方法：
纤维素酶和果胶酶（酶解法）
细胞生物学和 分子生物学
研究的水平 细胞整体水平或细胞器水平
研究的目的
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
植物细胞工程 动物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
￭ 从社会中来
“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬 可慕。迨夫花开，凝晴滾露，万态千妍，薰风自来，四 坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历 史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋•赵时庚）
2.原理：植物体细胞具有全能性
① 外植体：离体的植物器官、组织、细胞或 原生质体。 植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外 植体。 ② 脱分化：已经分化的细胞经过诱导，失去 其特有的结构和功能 而转变成未分化细胞的过程。
③ 愈伤组织： 细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形 状态的薄壁细胞团。
胡萝卜的组织培养
取材
消毒
无菌接种 脱分化

[解析] (1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植 物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成 层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱 分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导愈 伤组织形成)和步骤⑥(诱导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素 和细胞分裂素的比例不同，故从步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤 组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要照光培养，其 作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养 没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的 植株保持了原品种的遗传特性。
4．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生
质体的融合。
(√ )
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。
(√ )
关键能力·突破重难
核心点一 核心点二
1．植物组织培养的过程
植物组织培养
(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，经过诱导，失去其特有的结构和功 能，转变成未分化细胞的过程。 (3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状 态的薄壁细胞团。 (4)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 化出根或芽等器官的过程。
[解析] (1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以制备原 生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，诱导原生质体融合 常用的化学诱导剂是 PEG(聚乙二醇)。原生质体融合成功的标志是杂 种细胞再生成细胞壁；图中 X 经过离体培养，可以形成试管苗，所以 X 是愈伤组织。
(2)植物组织培养中常加入细胞分裂素和生长素，当生长素与细胞 分裂素的比值低时，有利于芽的形成，所以起主要作用的是细胞分裂素。

实验原理（DNA提取）
DNA提取的原则
保证DNA一级结构的完整性 排除其它分子的污染
RNA、蛋白质、多糖等
精选课件
DNA存在部位
主要存在于 细胞核中， 线粒体和叶 绿体中也少 量存在
精选课件
DNA提取的方法
基因组DNA的提取
CTAB法 SDS法
质粒DNA的提取
碱裂解法 煮沸法
线粒体、叶绿体DNA的提取
差速离心结合SDS裂解法
精选课件
在浓氯化钠溶液(1～2mol/L)中,DNA核蛋白的溶解 度很大,RNA核蛋白的溶解度很小;而在稀氯化钠溶 液(0.14mol/L)中,DNA核蛋白的溶解度很小,RNA核 蛋白的溶解度很大.因此,可利用不同浓度的氯化钠 溶液将DNA核蛋白和RNA核蛋白从样品中分别抽提 出来.
根据OD260定量：
測定260nm吸光值，OD=1.0代表值如下： a. ds DNA (double stranded DNA) = 50 mg/ml b. ss DNA (single stranded DNA) = 40 mg/ml c. oligonucleotide = 33 mg/ml
Template pH dNTPs Gelatin Primers Mg2+ oncentration Enzyme Total volume
10 attomoles(~1×106 molecules) 8.4（10mM Tris-Hcl） 200 μ M(each one) 100 g/ml (optional) 0.5 μ M(each one);(0.1—1.0μ M) >0.5mM< 10mM 1 unit 25—100μ l

2.植物体细胞杂交完成的标志是什么？
提示 杂合的原生质体再生出新的细胞壁。
3.从结果上看，杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看，属于何种变异？
提示 杂种植株的遗传物质来自两个亲本，其具有双亲的遗传性状。杂种植株染色体数目增加，属于染色体数目变异。
4.从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？
（3）再分化：愈伤组织重新分化成⑫________等器官的过程。
3.前提：离体的植物器官、组织或细胞。
4.条件：人工配制的培养基、适宜的培养条件。
全能性
愈伤组织
激素和营养
结构和功能
未分化
愈伤组织
不定形的薄壁组织
芽、根
四、植物体细胞杂交技术
1.原理：细胞膜的流动性和植物细胞一般具有全能性。
2.酶：纤维素酶和果胶酶。
[解析] ①过程需在等渗溶液中用相应的酶处理，避免细胞吸水涨破，A错误；植物体细胞杂交的最大优点在于能够打破生殖隔离，实现远缘杂交，B错误；③过程完成的标志是再生出新的细胞壁，C错误；草木樨状黄芪 和木本霸王 均为二倍体植株，经过④过程所得的愈伤组织细胞含有四个染色体组，D正确。
1.植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
新生营养芽细胞分化程度低，分裂能力强，容易诱导形成
例1 [2022·绍兴期中] 下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程。下列相关叙述正确的是( )。四倍体兰花叶片 愈伤组织 胚状体 植株
A.②阶段和③阶段细胞发生减数分裂B.①阶段需要生长素，而③阶段仅需要细胞分裂素C.此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞中有两个染色体组D.①阶段不仅有细胞增殖，而且细胞分化速度很快
脱分化

植物基因工程的应用实例
REPORTING
抗虫抗病基因工程
抗虫基因工程
通过将抗虫基因导入植物，培育出具有抗虫性能的转基因植物，有效抵抗害虫的侵害，减少农药使用 ，保护生态环境。
抗病基因工程
通过导入抗病基因，提高植物对病原菌的抗性，降低植物病害的发生率，保障农作物产量和品质。
抗逆境基因工程
抗旱基因工程
转录因子调控
利用转录因子对目的基因进行表达调控，提高或降低基因的表达水平。
基因编辑技术
基因敲除
通过基因编辑技术，将目的基因从植 物染色体上删除或破坏，以实现功能 丧失或降低表达。
基因定点编辑
通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术， 对目的基因进行定点突变、插入或缺 失，以实现功能获得或改变。
PART 03
的商业化应用开始。
目前，植物基因工程已经广泛应 用于农业、林业、园艺等领域， 为人类提供了大量的转基因作物
。
植物基因工程的应用领域
提高农作物的产量和品质
通过导入外源基因，改良植物的生长 发育和代谢过程，提高农作物的产量 和品质。
增强植物抗逆性
通过改变植物的抗病、抗虫、抗旱、 抗寒等性状，提高植物在逆境条件下 的生存能力。
合成生物学
合成生物学结合了基因工程和系统生 物学，未来可能实现定制化合成植物 基因组，为植物育种和改良提供新的 途径。
基因工程面临的ห้องสมุดไป่ตู้理和环境问题
伦理问题
基因工程技术的广泛应用可能对传统农业和 生态环境造成影响，引发关于人类干预自然 进程的伦理争议。
环境风险
转基因作物的种植可能对非目标生物和生态 环境产生不良影响，如基因漂移、生态失衡
通过基因工程手段增强植物的碳汇能力，为 减缓全球气候变暖做出贡献。