【課件】2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細(xì)胞克隆世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物動(dòng)物-克隆羊克隆羊多利多利誕生于英國。誕生于英國。這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？細(xì)胞工程細(xì)胞工程細(xì)胞工程的概念 指應(yīng)用指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的的原理和方法，通過原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平平上的操作，上的操作，按照人們的意愿來改變細(xì)按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門的一門綜合科學(xué)技術(shù)。綜合科學(xué)技術(shù)。 植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程分類：分類：

2、與基因工程的比較：與基因工程的比較：前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù)水平上生物技術(shù), ,后者是分子水平上的生物技術(shù)。后者是分子水平上的生物技術(shù)。2.1植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花探究：探究：1 1、為什么植物的一個(gè)花瓣就可以培、為什么植物的一個(gè)花瓣就可以培育出完整的植株呢？育出完整的植株呢？植物細(xì)胞具有全能性。植物細(xì)胞具有全能性。2 2、什么是細(xì)胞的全能性？、什么是細(xì)胞的全能性？1 1、定義：、定義： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體生物體的細(xì)胞具有使

3、后代細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的特性。的潛能的特性。 2 2、原理：、原理： 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)全套遺傳物質(zhì)。受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞3 3、大?。?、大?。阂?、細(xì)胞的全能性一、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞 分化程度低的細(xì)胞分化程度低的細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞 分裂能力弱的細(xì)胞分裂能力弱的細(xì)胞幼嫩的細(xì)胞衰老的細(xì)胞幼嫩的細(xì)胞衰老的細(xì)胞例1以下關(guān)于細(xì)胞全能性的描述錯(cuò)誤的是()A利用海島煙草韌皮部細(xì)胞培育出植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性B受精卵的全能性最高C水稻

4、種子培育出植株表現(xiàn)了細(xì)胞的全能性D只有在離體的條件下細(xì)胞的全能性才能得以體現(xiàn)C變式遷移1細(xì)胞具有全能性的原因是()A體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能B生物體的每個(gè)細(xì)胞都具有全能性C生物體的細(xì)胞一般都含有個(gè)體發(fā)育的全套基因D生物體的每個(gè)細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育成的C在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)槎欠只癁椴煌慕M織、器官，是因?yàn)锳 A、細(xì)胞的基因喪失了全能性、細(xì)胞的基因喪失了全能性 B B、基因的選擇性表達(dá)、基因的選擇性表達(dá)C C、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同、不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同 D D、在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的、在個(gè)

5、體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化基因發(fā)生了變化 B趁熱打鐵：趁熱打鐵：123456表現(xiàn)全能性的條件表現(xiàn)全能性的條件離體離體(1)離體狀態(tài)(未離體的細(xì)胞，由于細(xì)胞的分化其全能性受到限制，不能表現(xiàn))。一定的營養(yǎng)物質(zhì)一定的營養(yǎng)物質(zhì)適宜物質(zhì)的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)適宜物質(zhì)的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)(植物激素主要是生長素和細(xì)胞分裂素)。無菌無菌(防止雜菌污染)其他適宜條件其他適宜條件人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過人工條件下實(shí)現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。程，就是植物組織培養(yǎng)。1 1、植物組織培養(yǎng)的概念、植物組織培養(yǎng)的概念 植物組織培養(yǎng)就是在植物組織培養(yǎng)就是在無菌無菌和人工控制條和人工控制條件下，將離體的植物件下，將離體的植物器

6、官、組織、細(xì)胞器官、組織、細(xì)胞，培，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜適宜的培養(yǎng)的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織愈傷組織、叢芽叢芽，最終形，最終形成成完整的植株完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)二、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 實(shí)例：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)實(shí)例：非洲紫羅蘭的組織培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細(xì)胞離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體外植體外植體A A、脫分化、脫分化B B、再分化、再分化2 2、植物組織培養(yǎng)過程、植物組織培養(yǎng)過程理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性。細(xì)胞的全能性。 也叫去分化，由外植體產(chǎn)生愈傷組也叫去分化，由外植體產(chǎn)

7、生愈傷組織的過程。織的過程。愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，重新分化愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，重新分化成根或芽成根或芽等器官。等器官。細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。胞。相關(guān)概念：相關(guān)概念：用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。切取切取形成層形成層無菌無菌接種接種誘導(dǎo)愈傷組誘導(dǎo)愈傷組織的形成織的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽脫分化脫分化再分化再分化3 3、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、胡蘿卜的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)避光避光需光需光（1 1）離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化）離體的器

8、官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？（2 2）決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是）決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？什么？植物激素植物激素p43p43不能不能思考討論思考討論生長素生長素與與細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂素比值影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果：比值影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果：比值高時(shí)，主要誘導(dǎo)脫分化和促進(jìn)比值高時(shí)，主要誘導(dǎo)脫分化和促進(jìn)根根分化、分化、抑抑制制芽芽形成；形成；比值低時(shí)比值低時(shí)，主要誘導(dǎo)再分化和促進(jìn)，主要誘導(dǎo)再分化和促進(jìn)芽芽分化，分化，抑抑制制根根形成；形成；比值適中時(shí)，比值適中時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的生長。促進(jìn)愈傷組織的生長。按照不同的順序使用兩類激素

9、，會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化2、先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)胞既分裂也分化3、同時(shí)使用分化頻率高1、生長素與細(xì)胞分裂素比值高-有利于根的分化、抑制芽的形成2、比值低-有利于芽的分化、抑制根的形成3、比例適中-促進(jìn)愈傷組織的形成當(dāng)同時(shí)使用這兩類激素時(shí)，兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向若用若用 “ “ ” 表示植物組織培養(yǎng)的過程。請(qǐng)回答：表示植物組織培養(yǎng)的過程。請(qǐng)回答： （1 1）表示）表示 被培養(yǎng)成為被培養(yǎng)成為的根本原因是的根本原因是（2 2）表示）表示 ，其細(xì)胞特點(diǎn)是，其細(xì)胞特點(diǎn)是脫分化脫分化再分化再分化離體的植物組織器官、組織或

10、細(xì)胞離體的植物組織器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞具有全能性植物細(xì)胞具有全能性具有分生能力的薄壁細(xì)胞。具有分生能力的薄壁細(xì)胞。愈傷組織愈傷組織1 1、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述是、關(guān)于愈傷組織形成過程的正確敘述是A A、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分化的、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分化的結(jié)果結(jié)果B B、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分裂的、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞分裂的結(jié)果結(jié)果C C 、愈傷組織的形成是離體動(dòng)物細(xì)胞分化的、愈傷組織的形成是離體動(dòng)物細(xì)胞分化的結(jié)果結(jié)果D D 、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞脫分化、愈傷組織的形成是離體植物細(xì)胞脫分化的結(jié)果的結(jié)果D 將將不同種植物不同種植物的體的體細(xì)胞

11、，在一定條件下融細(xì)胞，在一定條件下融合成合成雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞，并把雜，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。體的技術(shù)。1 1、概念概念三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1 1你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完成融你認(rèn)為兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？合，遇到的第一個(gè)障礙是什么？ 2 2有沒有一種溫和的去壁方法呢？有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 3 3為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)為什么兩個(gè)原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？胞膜的什么特性有關(guān)？ 4 4如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，

12、下一步該做何處理？下一步該做何處理？ 5 5如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請(qǐng)思考：請(qǐng)思考：植物細(xì)胞植物細(xì)胞A A植物細(xì)胞植物細(xì)胞B B去細(xì)胞壁去細(xì)胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體A A原生質(zhì)體原生質(zhì)體B B原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合正在融合的正在融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁再生出細(xì)胞壁植物細(xì)胞融合植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)雜種植雜種植物物脫分化脫分化再分化再分化融合完融合完成的成的標(biāo)志標(biāo)志細(xì)胞融合的基礎(chǔ)：細(xì)胞融合的基礎(chǔ)： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性2 2、過程：、過程：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)總結(jié)：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)總結(jié)：細(xì)胞融合為細(xì)胞融合為無性繁殖

13、無性繁殖，細(xì)胞分裂方式為，細(xì)胞分裂方式為有絲分裂有絲分裂；培育新品種過程中，培育新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵遺傳物質(zhì)的傳遞不遵 循孟德爾循孟德爾的遺傳定律。的遺傳定律。采用的理論基礎(chǔ)：采用的理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和和細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)：該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)源雜交的不親和障礙?？朔h(yuǎn)源雜交的不親和障礙。雜種細(xì)胞中含有雜種細(xì)胞中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)兩種植物的遺傳物質(zhì)。不管。不管染色染色體、基因組還是染色體組都采用體、基因組還是染色體組都采用直接相加直接相加的方法。的方法。1 1、在植物細(xì)胞工程中，當(dāng)原生質(zhì)體融合成一個(gè)細(xì)胞、在植物細(xì)胞工程中，當(dāng)原生質(zhì)

14、體融合成一個(gè)細(xì)胞后，需要誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壁，參與這一過程的細(xì)胞器是后，需要誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壁，參與這一過程的細(xì)胞器是A A、葉綠體、高爾基體、葉綠體、高爾基體 B B、線粒體、高爾基體、線粒體、高爾基體C C、葉綠體、線粒體、葉綠體、線粒體 D D、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)2 2、A A種植物的細(xì)胞和種植物的細(xì)胞和B B種植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示種植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示將將A A、B B兩種植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生兩種植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞，若經(jīng)過質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞，若經(jīng)過 組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)后得到了雜種植株，則該雜種植株是（后得到

15、了雜種植株，則該雜種植株是（ ） A A二倍體；基因型是二倍體；基因型是DdYyRr DdYyRr B B三倍體；基因型是三倍體；基因型是DdYyRrDdYyRrC C四倍體；基因型是四倍體；基因型是DdYyRr DdYyRr D D四倍體；基因型是四倍體；基因型是DDddYYyyRRrrDDddYYyyRRrrBC3 3、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的意義、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的意義 克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育出自然界克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的、具有優(yōu)良品質(zhì)的新品種。中沒有的、具有優(yōu)良品質(zhì)的新品種。1 1、細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性的概念、全能性大小的比較的概念、全能性大小的比較2 2

16、、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過程。的概念、原理、過程。3 3、植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)所需的條件：離體、無菌、所需的條件：離體、無菌、培養(yǎng)基、培養(yǎng)基、 環(huán)境條件。環(huán)境條件。4 4、植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交的概念、原理、過程。的概念、原理、過程。本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)1111、下圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，據(jù)圖回答：、下圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，據(jù)圖回答：（1 1）步驟）步驟是去掉是去掉 ，使植物細(xì)胞成，使植物細(xì)胞成為為 ，最常用的是，最常用的是 。（2 2）步驟）步驟一般常用的化學(xué)試劑是一般常用的化學(xué)試劑是 ，目，目的是的是 。（3 3）在利用雜種細(xì)胞培育成

17、為雜種植株的過程中，）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是運(yùn)用的技術(shù)手段是 ，其中步驟，其中步驟相當(dāng)相當(dāng)于于 ，步驟，步驟相當(dāng)于相當(dāng)于 。細(xì)胞壁細(xì)胞壁 原生質(zhì)體原生質(zhì)體 纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶聚乙二醇聚乙二醇 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 脫分化脫分化 再分化再分化 （4 4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使兩株植物的性狀能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本兩株植物的性狀能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因是原因是 （5 5）從理論上講，雜種植株的育性為）從理論上講，雜種植株的育性

18、為 。若運(yùn)。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？ 理由是理由是 。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于意義在于 雜種細(xì)胞具有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)。雜種細(xì)胞具有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)。 可育可育不能不能 不同生物之間存在生殖隔離不同生物之間存在生殖隔離 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 （7 7）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？為什么？不遵循，因?yàn)樯镌谶M(jìn)行有性生殖過程中才遵循孟不遵循，因?yàn)樯镌谶M(jìn)行有性生殖過程中才遵循孟德爾的遺傳定律，而植物體細(xì)胞雜交不屬于有性生德