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1、2.1.1 植物细胞工程的基本技术第1课时 植物组织培养技术&目标展示一、学习目标1理解细胞的全能性。2简述植物组织培养的概念和过程。3理论联系实际，在质疑、探究中培养独立思考和推理判断的能力。4通过植物组织培养的学习，养成科学态度、科学方法和科学探索精神。二、学习重点和难点1学习重点：植物组织培养的理论基础及过程。2学习难点：植物组织培养的理论基础及过程。4知识必备1必修1第六章第2节细胞分化的内容。2细胞全能性的含义。 学习探究 一、细胞工程的概念：1你知道植物要繁殖后代，通常有哪些办法吗？2阅读第31页细胞工程的概念，分析下面的内容。 !还原教材细胞工程概念：是指应用细胞生物学和分子生物
2、学的原理和方法，通过细胞水平和分子水平上的操作，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科学技术。领域植物细胞工程：植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术动物细胞工程：动物细胞培养、核移植技术、动物细胞融合、单克隆抗体细胞工程的发展历程：阅读教材第32页【科技探索之路】分析细胞工程的概念应用的原理和方法:研究水平:研究目的:二、理论基础细胞的全能性： 1为什么利用植物的一片叶子、一瓣花瓣、甚至花粉粒就能得到完整的植株呢？也就是植物组织培养技术的理论基础是什么？2分析下面的图解，想一想人类、绿色植物等多细胞生物，生命的第一个体细胞叫什么？该体细胞经过哪种分裂方式来增加体细胞的数量
3、呢？并且在分裂的过程中同时出现了什么现象？该现象的发生原因是什么？是由于遗传物质发生改变的原因吗？3细胞全能性的原因：从理论上讲，生物体的每一个体细胞都包含该物种所特有的 遗传物质（ 基因），所以每个活细胞都应具有全能性 。4.什么叫细胞的全能性？已经 的细胞仍然具有发育成 个体的 的特性。 5.细胞的全能性既然是一种潜能，那么不同的细胞之间全能性有高低之分吗？比较下面细胞的全能性。不同细胞的全能性表现 ，一般情况下：植物细胞 动物细胞；对于植物细胞来说，受精卵 生殖细胞 体细胞；对于动物细胞来说，受精卵 生殖细胞 干细胞 其它体细胞；体细胞中分化程度低（分裂能力强）的细胞 分化程度高（分裂能
4、力弱）的细胞。三、植物组织培养技术（植物细胞工程的基本技术手段）：11902年有人预言：利用植物的细胞最终能发育成完整的植物体。直到1958年，有些人利用胡萝卜的韧皮部的细胞进行培养，终于得到了完整的植株，从而证实了56年前细胞全能性的预言，植物组织培养技术也因此应运而生，并且不断地在发展。细胞工程的发展历程：阅读教材第33页的第二段，讨论并概括植物组织培养的过程原理图。 !还原教材植物的花瓣、叶子等属于高度分化的组织，利用它来培育出新的植株，首先要通过细胞的脱分化过程，培养出愈伤组织，然后再从愈伤组织分化形成小植株。这里所说的脱分化就是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转
5、变成未分化细胞的过程。 在植物中，一些分化的细胞，经过激素的诱导，可以脱分化为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织。愈伤组织在一定的培养条件下，又可以再分化出幼根和芽，形成完整的小植株。 的植物器官、组织或细胞（即外植体）AB 植物体移栽!能力提升（1）植物组织培养为什么选用根尖、茎尖、芽或花药为培养材料？选择根、茎、叶等成熟部位是否也能培养成小植株呢？提示：因为这些部位的细胞分化程度相对较低、分裂能力较强，全能性较高，且细胞的代谢旺盛，容易诱导形成愈伤组织。（2）注意的关键词：什么叫脱分化？什么叫再分化？（3）了解愈伤组织的特点：愈伤组织由排列疏松无规则，高度液泡化、无定形状态的薄
6、壁细胞组成的的组织2认真观看菊花组织培养的录像，分析讨论并总结植物组织培养的操作流程图。离体植物器官、组织或细胞诱导培养基愈伤组织继代培养消毒接种脱分化移栽到大田大量愈伤组织幼苗完整植株生根培养基分化培养基接种分化接种接种诱导幼苗同时实现生根再分化移栽转接继代培养基【讨论】在组织培养过程中，为什么要强调无菌操作？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。3.植物
7、组织培养的含义：在 和 条件下，将 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的 上，给予适宜的 ，诱导其产生 、丛芽，最终形成 的植株。4.通过上面的学习想一想植物组织培养需要哪些条件？可以相互交流、共同研究。（1）前提：外植体应 状态（2） 操作（3）适宜的 和 。（4）光照：脱分化应该 培养 再分化一定要 光照（5）培养基的 条件有机物：蔗糖、氨基酸、维生素等无机物：水、大量元素、微量元素等植物激素：生长素和细胞分裂素。两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素/细胞分裂素:比值高时，有利于根的分化；生长素/细胞分裂素:比值低时，有利于芽的分化；生长素/细胞分裂素:比值适中，促进愈伤组织的
8、形成。【补充说明1】为什么在去分化（脱分化）过程中，培养基中必须加入有机营养成分？提示：愈伤组织是将离体的植物器官或组织（如芽、茎尖、根尖或花药）的一部分放在适当的人工培养基上进行培养，这些细胞经脱分化后进行分裂所形成的是没有分化的一团薄壁细胞，因此，愈伤组织中没有叶绿体。此过程中细胞生命活动所需要的有机物必须靠培养基提供。只有当愈伤组织在有光的条件下进一步分化（再分化）形成根、芽并产生叶绿体后，才能通过光合作用自己合成有机物。【补充说明2】为什么要在避光条件下培养愈伤组织？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。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程
9、中一定要有光照。愈伤组织诱导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。【补充说明3】决定植物细胞的脱分化、再分化的关键因素是什么？关键是植物激素的种类和比例。例如，在培养基中，生长素与细胞分裂素的比例不同，对脱分化和再分化的影响不同。生长素和细胞分裂素的协同调控作用在组培中非常重要，被称为“激素杠杆”5.本节课，我们很想研究组培技术的过程，是因为植物组织培养有很多优点，那么它有哪些研究价值呢？（即植物组织培养的优点）（1）占用空间 ，不受地区、季节的限制； 取材 ，培养周期 ，繁殖速度 ，可大批量生产 （2）植物组织培养属于
10、生殖，能够保持亲本的 。【我的疑问】发现问题比解决问题更重要请将学习中未能解决的问题和疑问写下来，待课下与老师和同学探究解决。【课堂检测】1.植物组织培养技术的理论基础是（ ） A .植物细胞的完整性 B .植物细胞的多样性 C .植物细胞的全能性 D .植物细胞核的完整性2.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.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.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程 D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程【课后训练】（2009上海卷.36)回答下列有关植物组织培养的问题。 (1)用于植物组织培养的植物材
11、料称为_。 (2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_。 (3)在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，_；_；_。(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_；则植物激素X的名称是_。(5)生产上用试管苗保存植物的优良性状，其原因是_。【错题整改】题目错误原因及正确解法改进措施【网络构建】【继续探究】下节课，我们继续研究植物组织培养的应用及植物体细胞杂交技术。$参考答案 【课后训练】（1）外植体 （2）脱分化（3）未分化细胞群经分裂形成愈伤组织当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根（4）促进细胞的生长(伸长)和分化 细胞分裂素（5）该过程属于无性生殖，后代不发生性状分离
