2022-2023學(xué)年新教材高中生物第2章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程第1課時植物細胞工程的基本技術(shù)課件新人教版選擇性必修3

第1節(jié)植物細胞工程第1課時植物細胞工程的基本技術(shù)第二章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升課程標(biāo)準(zhǔn)1.運用結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀理解和認識植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。2.運用歸納與概括、分析與比較等方法認識植物細胞工程的基本技術(shù)。3.嘗試通過菊花的組織培養(yǎng),了解植物組織培養(yǎng)的基本原理,探究生長素和細胞分裂素的濃度和比例對脫分化和再分化的影響?；A(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)知識點一植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.細胞工程:應(yīng)用__________、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__________、細胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。

2.細胞的全能性:細胞經(jīng)分裂和分化后,仍然具有___________________或___________________的潛能,即細胞具有全能性。在生物的生長發(fā)育過程中,并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性,這是因為在特定的時間和空間條件下,細胞中的基因會______________。

細胞生物學(xué)

細胞器

產(chǎn)生完整生物體

分化成其他各種細胞

選擇性地表達

3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念:將離體的植物器官、組織或細胞等,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__________的技術(shù)。

(2)過程①脫分化:在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下,已經(jīng)分化的細胞經(jīng)過脫分化,即失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能,轉(zhuǎn)變成__________的細胞。

②再分化:脫分化產(chǎn)生的愈傷組織,在一定的培養(yǎng)條件下,重新分化出__________等器官。

完整植株

未分化

芽、根(3)菊花的組織培養(yǎng)外植體的消毒:將流水充分沖洗后的外植體用酒精消毒30s,然后立即用無菌水清洗2~3次,再用__________溶液處理30min后,立即用無菌水清洗2~3次。

↓外植體的分割:將消過毒的外植體置于無菌的培養(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長的小段?！?/p>

接種:在酒精燈火焰旁,將外植體的1/3~1/2插入誘導(dǎo)__________的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口,并在培養(yǎng)瓶上做好標(biāo)記。

↓次氯酸鈉

愈傷組織

形態(tài)學(xué)上端朝上

培養(yǎng):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情況?！D(zhuǎn)移培養(yǎng):培養(yǎng)15~20d后,將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)__________的培養(yǎng)基上。長出芽后,再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)__________的培養(yǎng)基上,進一步誘導(dǎo)形成試管苗。

↓移栽:將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中,待其長壯后再移栽入土。生芽

生根

旁欄邊角想一想菊花的組織培養(yǎng)中,為什么要強調(diào)所用培養(yǎng)基、器械的滅菌和實驗人員的無菌操作?提示

避免雜菌與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng),且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長。結(jié)論語句辨一辨1.高度分化的細胞只有發(fā)育成一個完整的生物個體,才能體現(xiàn)出細胞的全能性。(

)2.植物的每個細胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出全能性。(

)3.在植物組織培養(yǎng)過程中,細胞的遺傳物質(zhì)一般都會發(fā)生改變。(

)4.誘導(dǎo)愈傷組織期間需要給予光照。(

)××××知識點二植物體細胞雜交技術(shù)1.概念將__________的植物體細胞,在一定條件下融合成__________,并把雜種細胞培育成__________的技術(shù)。

不同來源

雜種細胞

新植物體

2.過程

細胞壁

脫分化愈傷組織3.意義

在打破生殖隔離,實現(xiàn)__________育種,培育植物__________等方面展示出獨特的優(yōu)勢。

旁欄邊角想一想“番茄—馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣,地上結(jié)番茄,地下長馬鈴薯,這是為什么?遠緣雜交

新品種

提示

生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的,它們之間是相互調(diào)控、相互影響的,所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì),但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾,它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達,雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯了。有性生殖只能在同種生物間進行

結(jié)論語句辨一辨1.植物體細胞雜交過程中,要先去除細胞壁的原因是細胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合。(

)2.植物體細胞雜交技術(shù)的最終目的是得到雜種細胞。(

)3.植物體細胞雜交過程中,細胞融合成功的標(biāo)志是產(chǎn)生新的細胞壁。(

)4.植物體細胞雜交過程中,原生質(zhì)體融合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是細胞膜的流動性。(

)√×√√重難探究?能力素養(yǎng)全提升主題一原子結(jié)構(gòu)化學(xué)用語【情境探究】

菊花家喻戶曉,深得世人喜愛。如果采用植物組織培養(yǎng)技術(shù),可大批量獲得菊花植株。請結(jié)合教材探究·實踐“菊花的組織培養(yǎng)”有關(guān)內(nèi)容及教材附錄1植物組織培養(yǎng)實驗常用培養(yǎng)基的配方和配制方法,回答下列問題。1.培養(yǎng)基中加入的碳源是什么?有什么作用?提示

培養(yǎng)基中加入的碳源是蔗糖,能夠提供植物細胞新陳代謝所需的營養(yǎng)物質(zhì),同時還能夠維持培養(yǎng)基適當(dāng)?shù)臐B透壓。2.誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基的成分主要有什么不同?提示

三種培養(yǎng)基成分的不同主要是生長素和細胞分裂素的比例不同。3.誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光,后續(xù)培養(yǎng)過程中,為什么每日要給予適當(dāng)時間和強度的光照?愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是什么?提示

給予適當(dāng)時間和強度的光照的目的是誘導(dǎo)葉綠素的形成,進一步形成葉綠體進行光合作用。培養(yǎng)基中生長素用量與細胞分裂素用量的比值偏低。4.嘗試用箭頭和文字總結(jié)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本流程。提示

外植體

愈傷組織

試管苗。

【方法突破】

1.體現(xiàn)植物細胞全能性的條件

材料離體的植物細胞、組織或器官培養(yǎng)基種類齊全、比例合適的營養(yǎng)物質(zhì)及一定比例的植物激素外界條件①無菌操作②光照:誘導(dǎo)愈傷組織時一般不需要光照,再分化時需要光照③酸堿度等2.不同植物激素比例對植物組織培養(yǎng)的影響

生長素/細胞分裂素的值作用效果高促進根的分化、抑制芽的形成低促進芽的分化、抑制根的形成適中促進愈傷組織的形成3.脫分化和再分化的比較

比較內(nèi)容脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗需要條件①離體②適宜的營養(yǎng)③生長素與細胞分裂素的比例適中④不需光①離體②適宜的營養(yǎng)③生長素與細胞分裂素的比值高(低)誘導(dǎo)生根(生芽)④需光照【視角應(yīng)用】

視角1細胞全能性1.(多選)以下可以說明細胞具有全能性的實驗是(

)A.玉米花粉粒培育出植株B.轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育出植株C.燒傷病人的健康細胞培養(yǎng)出皮膚D.胡蘿卜的形成層組織培育成胡蘿卜幼苗ABD解析

細胞的全能性是指細胞經(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胞的潛能。玉米花粉粒培育出植株、向日葵細胞培育出植株、胡蘿卜的形成層組織培育成胡蘿卜幼苗都是細胞具有全能性的體現(xiàn),只有C項不能體現(xiàn)細胞的全能性。視角2植物組織培養(yǎng)2.(2022山東棗莊高二期中)如下表示植物組織培養(yǎng)的過程,相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.外植體若是月季的花藥,則經(jīng)培養(yǎng)后獲得的植株為單倍體B.過程①一般不需要光照,后續(xù)培養(yǎng)中每日需給予適當(dāng)光照C.外植體若是菊花的根尖組織,培養(yǎng)成的新植株葉片為無色D.過程②和③接種的培養(yǎng)基中植物激素的比例不同會影響細胞發(fā)育方向C解析

由配子直接發(fā)育形成的個體為單倍體,月季的花藥經(jīng)培養(yǎng)后獲得的植株為單倍體,A項正確;外植體脫分化形成愈傷組織的過程一般不需要光照,愈傷組織再分化可形成胚芽,故后續(xù)培養(yǎng)中每日需給予適當(dāng)光照,以促進胚芽的光合作用,B項正確;外植體若是菊花的根尖組織,其細胞中雖然沒有葉綠體,但其培養(yǎng)成的新植株葉片中有葉綠體,因此培養(yǎng)成的新植株葉片為綠色,C項錯誤;在植物組織培養(yǎng)過程中,使用植物激素的順序和比例都會影響細胞的發(fā)育,細胞分裂素與生長素的比值低時有利于根的分化,比值高時有利于芽的分化,D項正確?？碱}點睛

3.(2022河北保定高碑店一中高二期末)植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)基本過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別是(

)①植物細胞的全能性②離體的植物器官、組織或細胞③根、芽④生長素和細胞分裂素⑤生長素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④

B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤

D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤B解析

植物組織培養(yǎng)的基本原理是植物細胞具有全能性,即①;植物組織培養(yǎng)基本過程:離體的植物器官、組織或細胞

愈傷組織

根、芽→完整植株,即②⑧⑥⑦③⑨;決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例,特別是生長素和細胞分裂素的協(xié)同作用在組織培養(yǎng)過程中非常重要,因此誘導(dǎo)的植物激素為生長素和細胞分裂素,即④。主題二植物體細胞雜交【情境探究】

[流程分析]以下為植物體細胞雜交技術(shù)流程圖,其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞,所含有的染色體組分別是AA和BB。請據(jù)圖分析回答問題。

1.①過程的目的是__________,所用的酶為__________________。

2.將若干a和b等量混合后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基上培養(yǎng),再經(jīng)過②和③,c的細胞類型有___________(不考慮三個或三個以上的細胞融合,用染色體組成表示)。3.在采用化學(xué)法進行②過程時,一般是用_______________作為誘導(dǎo)劑。

4.植物體細胞雜交與自然狀況下的雜交相比,前者的重要意義是________。提示

去除細胞壁

纖維素酶和果膠酶

提示

AA、BB、AAAA、BBBB、AABB提示

聚乙二醇(PEG)提示

克服了遠緣雜交不親和的障礙

【方法突破】

1.植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較

項目植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理植物細胞的全能性細胞膜具有流動性和植物細胞的全能性過程

選材根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導(dǎo)脫分化不同來源的植物體細胞技術(shù)操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外,還要用酶解法去除細胞壁,用一定的方法誘導(dǎo)細胞融合關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎(chǔ),植物體細胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜2.植物體細胞雜交后代的遺傳變化

體細胞雜交P1:2n(Aabb)與P2:2m(ccDd)生殖類型無性生殖、育種過程中不遵循孟德爾定律變異類型染色體數(shù)目變異染色體數(shù)兩親本染色體數(shù)之和,即2n+2m染色體組數(shù)兩親本染色體組數(shù)之和,即2+2基因組成兩親本基因型之和,即AabbccDd【視角應(yīng)用】

1.(2022遼寧葫蘆島高二期中)實驗人員制備了矮牽牛(2n=14)紅色花瓣(液泡呈紅色)與枸杞(4n=48)葉肉細胞的原生質(zhì)體,并誘導(dǎo)其融合,經(jīng)篩選、培養(yǎng)獲得雜種植株。下列說法錯誤的是(

)A.生成雜種細胞標(biāo)志著植物體細胞雜交成功B.可以突破自然生殖隔離的限制而得到種間雜種植株C.若原生質(zhì)體均為兩兩融合,則融合后的細胞中染色體數(shù)目可能為62條或28條或96條D.參與雜種細胞的細胞壁形成的細胞器主要是線粒體和高爾基體A解析

生成雜種細胞還不能標(biāo)志植物體細胞雜交成功,培育成雜種植株才標(biāo)志著植物體細胞雜交成功,A項錯誤;植物體細胞雜交打破了生殖隔離,克服了遠