生物技術(shù)與工程發(fā)酵工程基因工程重組DNA技術(shù)的基本工具傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

選擇性必修3《生物技術(shù)與工程》細(xì)胞工程生物技術(shù)的安全性與倫理問題微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的運(yùn)用蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性發(fā)酵工程及其應(yīng)用胚胎工程關(guān)注生殖性克隆人、禁止生物武器

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。(1)原理和方法(2)操作水平(3)目的(4)分類細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品動(dòng)物細(xì)胞工程和植物細(xì)胞工程什么是細(xì)胞工程?科技探索之路：植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程哈伯蘭特提出細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚?？柹T導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年第二章

細(xì)胞工程第1節(jié)

植物細(xì)胞工程

第1課時(shí)

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)【本節(jié)聚焦】1.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么？2.什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)？3.怎樣進(jìn)行菊花的組織培養(yǎng)？從社會(huì)中來鬼蘭（幽靈蘭）市場(chǎng)價(jià)格：1500萬每株！

蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。思考：如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)——植物細(xì)胞具有全能性（1）定義：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能，即細(xì)胞具有全能性。（2）體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：細(xì)胞→完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞種子發(fā)育成植株，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。（

）胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株。（

）受精卵發(fā)育成個(gè)體。（

）胚胎干細(xì)胞分化成其他種類的細(xì)胞。（)×√√√生物體內(nèi)所有細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性嗎？不是，芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽，葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉，這是為什么？（3）細(xì)胞不能體現(xiàn)全能性的原因：在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性地表達(dá)。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)——植物細(xì)胞具有全能性(4)細(xì)胞具有全能性的原因一般生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種特有的全套遺傳信息。注意：不是每個(gè)活細(xì)胞都有全能性，例如：哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞。不同種生物細(xì)胞:同種生物不同細(xì)胞：植物細(xì)胞

動(dòng)物細(xì)胞受精卵

生殖細(xì)胞

體細(xì)胞＞（動(dòng)物細(xì)胞雖然具有全能性，但目前只有細(xì)胞核能體現(xiàn)全能性）＞同種生物不同體細(xì)胞的全能性大?。河啄鄣募?xì)胞

衰老的細(xì)胞＞＞(6)全能性表現(xiàn)的條件①離體②一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素③適宜的溫度、pH等外界條件④無菌環(huán)境(5)細(xì)胞全能性大小的比較一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。外植體2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念：(3)生殖方式：(4)分裂方式：無性生殖有絲分裂(2)原理：植物細(xì)胞的全能性(5)條件：①離體②無菌、無毒環(huán)境③適宜的培養(yǎng)基：一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素④適宜的溫度和pH一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)接種外植體脫分化誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽再分化誘導(dǎo)生根移栽成活該實(shí)驗(yàn)具體如何操作呢？愈傷組織再分化讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過程。細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的，不定形的薄壁組織團(tuán)塊。愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程。2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(5)過程一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)探究

·

實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)1.實(shí)驗(yàn)原理(1)植物細(xì)胞一般具有全能性。

在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，將愈傷組織接種到含有特定激素的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化成胚狀體，長(zhǎng)出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整植株。外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根植株一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)(2)植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的比例和濃度都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。1.實(shí)驗(yàn)原理生長(zhǎng)素類作用：促進(jìn)細(xì)胞的縱向伸長(zhǎng)和分裂、根的形成。細(xì)胞分裂素類作用：促進(jìn)細(xì)胞的橫向生長(zhǎng)和分裂、芽的形成和分化。生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素結(jié)果比值適中(≈1)比值高(＞1)比值低(＜1)利于愈傷組織的形成利于芽的分化，抑制根的形成利于根的分化，抑制芽的形成簡(jiǎn)記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素

芽分化愈傷組織根分化一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.材料用具2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理。（2）了解生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量的比例對(duì)菊花愈傷組織形成和分化的影響。（3）嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。(1)外植體：幼嫩的菊花莖段（細(xì)胞分裂旺盛，易脫分化表達(dá)全能性）(2)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對(duì)手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行消毒(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:對(duì)外植體消毒(4)無菌水:清洗外植體(5)培養(yǎng)基:MS培養(yǎng)基一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）培養(yǎng)基名稱：

；（2）物理性質(zhì)：

；（3）碳源：

。拓展：植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方MS培養(yǎng)基

固體培養(yǎng)基有機(jī)碳源（蔗糖）提供碳源和能源，維持細(xì)胞滲透壓

P116一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)外植體消毒(2)外植體切段(3)接種外植體(4)誘導(dǎo)愈傷組織(5)誘導(dǎo)生芽生根(6)煉苗、移栽4.實(shí)驗(yàn)步驟一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽雙手和超凈工作臺(tái)酒精擦拭外植體（幼嫩的莖段）：酒精消毒30s無菌水2~3次次氯酸鈉30min無菌水2~3次防止雜菌生長(zhǎng)。一方面雜菌與培養(yǎng)物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)；另一方面雜菌產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。為什么進(jìn)行無菌操作？一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽將消過毒的外植體置于無菌培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成

0.5～1cm長(zhǎng)的小段。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽

在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。①操作環(huán)境：酒精燈火焰旁②接種方法：將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中③注意：接種外植體時(shí)，不要倒插?。▽ⅰ靶螒B(tài)學(xué)上端”朝上）一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽

將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18～22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。①培養(yǎng)條件：18～22℃，避光②培養(yǎng)過程：定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況愈傷組織不含葉綠素，不能進(jìn)行光合作用。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽培養(yǎng)15~20天后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上誘導(dǎo)出芽誘導(dǎo)生根長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。①培養(yǎng)條件：18～22℃，光照②誘導(dǎo)順序：先生芽后生根一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根煉苗、移栽

移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。

用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中。

幼苗長(zhǎng)壯后移栽入土，每天觀察并記錄幼苗的生長(zhǎng)情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開花。①煉苗?、谝圃?！一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)(1)接種3～4d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，有多少能正常生長(zhǎng)，并分析它們被污染的原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。(2)從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織經(jīng)歷了多少天？一般需要2周左右的時(shí)間。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評(píng)價(jià)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)幼苗移栽的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長(zhǎng)壯后再移植到大田或盆中?？梢栽谡n后統(tǒng)計(jì)移裁的成活率，看看移栽是否合格。(3)培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長(zhǎng)嗎？一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)6.進(jìn)一步探究(1)一般來說，容易進(jìn)行無性繁殖的植物也容易進(jìn)行組織培養(yǎng)，如蘆薈、秋海棠和月季等，你可以從中挑選一種你喜歡的植物，嘗試進(jìn)行組織培養(yǎng)。(2)若想探究生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響，應(yīng)如何設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)？對(duì)照實(shí)驗(yàn)A組：空白對(duì)照，不加任何激素B組：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為1C組：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1D組：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1探究·實(shí)踐:菊花的組織培養(yǎng)課堂練習(xí)1.番茄根尖經(jīng)過植物組織培養(yǎng)可以形成完整的番茄植株。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.此過程中發(fā)生了細(xì)胞的脫分化、再分化B.植物激素在此過程中起調(diào)節(jié)作用C.此過程中若發(fā)生雜菌污染則難以獲得目的植株D.根尖細(xì)胞最終發(fā)育為無葉綠體的植株D2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，需要的條件是()①消毒和滅菌②一定濃度的植物激素③適宜的溫度④充足的光照⑤充足的養(yǎng)料A.①③④⑤B.②③④⑤C.①②③④ D.①②③⑤D課堂練習(xí)(1)A、B過程分別為

。C是

。

A過程細(xì)胞分裂方式是

，

B過程細(xì)胞分裂方式是

，同時(shí)也進(jìn)行

。A過程一般

光照；B過程需要光照，因?yàn)?/p>

。(2)影響A、B過程的關(guān)鍵因素是

，主要是

和

，二者添加的

會(huì)影響脫分化和再分化過程。(3)植物組織培養(yǎng)是一個(gè)

過程。(填“無性繁殖”、“有性繁殖”)植物體根、芽或胚狀體外植體脫分化再分化

有絲分裂細(xì)胞分化植物激素細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素?zé)o性繁殖A

B有絲分裂濃度及比例3.下列是植物組織培養(yǎng)流程圖，請(qǐng)回答：C脫分化、再分化愈傷組織不需要葉綠素的合成需要光照課堂小結(jié)植物體細(xì)胞的雜交技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)去除細(xì)胞