师：同学们好，今天我们一起来学习人教版生物学选择性必修三第二章植物细胞工程第一课时的内容。
大家看屏幕上这两只可爱的小猴子，它们叫“中中”和“华华”，2017年在我国出生，是世界上首例体细胞克隆猴。它们的诞生标志着我国在细胞工程领域取得巨大进步。那什么是细胞工程呢？细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过在细胞器、细胞或组织水平上操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。植物细胞工程就是以植物作为研究操作对象的细胞工程。植物细胞工程的发展并非一蹴而就，凝聚着前人的智慧与汗水。下面我们就来了解植物细胞工程的科学探索之路。
1902年，哈伯兰特提出细胞全能性理论，但相关实验尝试未成功。1958年，斯图尔德等人发现胡萝卜的体细胞可分化为胚，为细胞全能性理论提供有力支持。1960年，科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得原生质体。1964年，古哈等人在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到由花药中花粉发育而来的胚。1971年，卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得第一株体细胞植物。1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现后，应用于植物分子生物学领域，促进植物细胞工程与分子生物学技术紧密结合。植物细胞工程历经百年发展，改变世界，造福人类。
这里有一盆兰花，从古至今，我国人民都把兰花视为高洁典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低，传统分株繁殖方法存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。要是靠自然繁殖，兰花价格肯定不菲。怎样才能让名贵兰花大量快速繁殖，走进寻常百姓家呢？接下来，我们就进入今天内容的学习——植物细胞工程第一课时：植物组织培养技术。首先，我们来探讨植物细胞全能性的问题。我们都知道种子种下后会长成植株，其实一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞都能发育成植株。为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体呢？这是因为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，即细胞的全能性。植物细胞的全能性是植物组织培养的基本原理。在植物生长发育过程中，为什么不是所有细胞都表现出全能性呢？原来，生物体内的细胞在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达，发生细胞分化，比如芽原基的细胞只能发育成芽，叶原基的细胞只能发育成叶。所以，全能性的表现需要一定条件。
那为什么细胞具有全能性呢？因为生物体的每个细胞都包含该物种特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因，理论上每个细胞都具有全能性。不同细胞的全能性大小一样吗？其实不一样，卵的全能性大于配子，大于体细胞；植物细胞的全能性大于动物细胞；具有持续分裂能力的细胞大于不分裂的细胞；分化程度低的细胞大于分化程度高的细胞。理解了全能性概念，我们接着研究第二个问题——植物组织培养技术。什么是植物组织培养技术呢？植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的培养基上，给予适宜培养条件，诱导其形成完整植株的技术。这里我们把离体的植物器官、组织、细胞统称为外植体。知道了植物组织培养的概念，那它的流程是怎样的呢？概括来说，植物组织培养流程包括五个部分，依次为接种外植体、诱导愈伤组织、诱导生芽、诱导生根，最后移栽成活。接下来，我们以菊花的组织培养实验为例，详细给同学们介绍植物组织培养的流程。
第一，实验原理。本实验原理是植物细胞具有全能性。
第二，材料用具。材料是幼嫩的菊花茎段；培养基有体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液、无菌水以及专门的培养基等。需要用到的用具有50毫升锥形瓶、烧杯、酒精灯、超净工作台或接种箱、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。
第三，方法步骤。第一步是消毒。双手和超净工作台采用酒精擦拭消毒；外植体先经酒精消毒30秒，再用无菌水处理两到三次，接着用次氯酸钠处理30分钟，最后再用无菌水处理两到三次。要特别注意，实验使用的培养基和所有器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，且每次使用后的器械都要灭菌。消毒之后是取材，具体操作为将消过毒的外植体置于无菌培养皿中，用无菌滤纸吸去表面水分，用解剖刀将外植体切成0.5 - 1厘米长的小段，然后进行接种。接种时，在酒精灯火焰旁将外植体的1/3到1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，并在培养瓶上做好标记，注意外植体方向，不要倒插。下一步是脱分化过程。脱分化是指已经分化的细胞经过诱导后失去其特有结构和功能，转变成未分化细胞的过程。具体操作是将接种了外植体的锥形瓶置于18 - 22度的培养箱中培养，培养过程中定期观察和记录愈伤组织生长情况。脱分化过程一般不需要光照。这里出现一个新名词——愈伤组织，它是指排列疏松而无规则、高度液泡化的不定形薄壁细胞团块。脱分化过程结束后，紧接着进入再分化过程。再分化是指诱导多能干细胞在培养过程中重新分化为根、芽等器官的过程。具体操作为，愈伤组织培养15 - 20天后，先转接到诱导生芽的培养基上，待出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
我们发现愈伤组织既能分化成根，也能分化成芽，那愈伤组织的分化方向怎么调控呢？可以通过调节培养基中激素的比例来调控愈伤组织分裂和分化的方向。当生长素和细胞分裂素的含量比值较高时，促进根的分化，抑制芽的形成；当比值较低时，促进芽的分化，抑制根的形成；当比值适中时，促进愈伤组织的形成。这样，我们就能通过调节激素比例关系，让愈伤组织按我们的需求进行分裂、分化。再分化产生的试管苗，长到比较健壮且环境条件适宜时，就可以进行移栽操作。移栽时，先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日，用流水清洗掉根部培养基后，将幼苗移栽到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其进一步长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水施肥直至开花。同学们，到这里整个菊花组织培养的实验原理、材料用具、方法步骤等就介绍完了。