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2.1.1 植物细胞工程的基本技术【导学案】
一、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
二、学习过程
(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 ，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 _ 组织 幼根和芽或胚
状体 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
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 。
→脱分化 →再分化
→发育天添资源网 http://www.ttzyw.com/
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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 。
3、注意事项
⑴．外植体的选择与制备
①选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而
有很大差异，因此，选择哪些作为外植体应该注意。一般来讲，烟草、胡萝卜，植物的花和
幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。
②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因形成层细胞易脱分化。
⑵．植物组织培养注意的要点
①培养基包括所有操作工具都应进行消毒和灭菌，谨防杂菌污染。
②需在无菌条件下操作。 ③接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。
⑶．对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在由
高度分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程
中一定要有光照。诱导形成愈伤组织阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果
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。由愈伤组织经细胞有
丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。
（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 不同细胞原生质体 原生质体融合 →杂种
细胞→杂种植株。
3．植物体细胞杂交步骤：
(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也
就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。
果胶酶
纤维素酶 → →人工诱导天添资源网 http://www.ttzyw.com/
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(2)不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物理方法有：
离心、振动、电激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。
融合后再生出细胞壁。
(3)用植物组织培养方法进行培育，
可得到杂种植株。如图
在此过程中需要注意的问题有：①
植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合
所依据的生物学原理是细胞膜的流动
性；植物组织培养的理论基础是细胞的
全能性。②体细胞融合成功以后，既有
AB 型杂种细胞，还能形成 AA 型和 BB 型
两种融合细胞，但只有 AB 型细胞是植物
体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的
去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁
的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株
的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许
多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。
【参考答案】
(一)、细胞工程
细胞生物学 分子生物学 细胞水平 细胞器水平 遗传物质 细胞产品
植物细胞工程和动物细胞工程
（二）、植物细胞的全能性
细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核
有丝分裂 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功
能上发生稳定性差异的过程。 在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或
基因选择性表达） 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。 每个细胞都含有该物种全部遗传信息 发育成完整植株的潜力 全能性 组
织和器官 选择性 蛋白质 组织和器官
（三）、植物组织培养技术
全能性 完整生物体 器官、组织、细胞 愈伤 分化 结构和功能 无菌 人
工控制条件 离体 愈伤组织
（四）、胡萝卜的组织培养
全能性 愈伤组织 完整的植株 胡萝卜根 无菌水 次氯酸钠溶液 无菌 消
毒 形成层 胡萝卜组织块 23——26℃ 愈伤组织 试管苗 正常植株
（五）、植物体细胞杂交技术
体细胞 杂种细胞 植物体
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