植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件-高二下學(xué)期生物人教版選修3

1.了解細(xì)胞工程的含義。2.理解植物細(xì)胞的全能性。(重點(diǎn))3植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程及用途。(重點(diǎn))4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過(guò)程。(重點(diǎn))專(zhuān)題二細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。一、細(xì)胞工程概念(1)原理和方法：細(xì)胞生物學(xué)和

。(2)操作水平：細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平(3)目的：按照人的意愿來(lái)改變

或獲得細(xì)胞產(chǎn)品分子生物學(xué)細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)(4)種類(lèi)按照研究對(duì)象分為植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)。克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲(chóng)棉是

水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞（細(xì)胞器）分子思考:二、植物細(xì)胞的全能性1、概念1）受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的特性3、全能性的比較2）植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞3)分化程度低的細(xì)胞>分化程度高的細(xì)胞4）具有持續(xù)分裂能力的細(xì)胞＞不分裂的細(xì)胞2、現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)：在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞并不會(huì)表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。（基因的選擇性表達(dá)）例題辨析下列關(guān)于細(xì)胞全能性的說(shuō)法不正確的是（

）Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，是因?yàn)榧?xì)胞中的基因選擇性表達(dá)Ｃ．菊花花瓣或葉片的任何一個(gè)活細(xì)胞都具有全能性Ｄ．哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞也有全能性E、用菊花的一個(gè)葉肉細(xì)胞培養(yǎng)出了菊花葉片體現(xiàn)了葉肉細(xì)胞的全能性ＤE脫分化遮光再分化光照三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織胚狀體或叢芽試管苗脫分化:讓已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后,失去其

而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程.愈傷組織:由一團(tuán)排列疏松而無(wú)規(guī)則,

的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞組成.再分化:脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng),又可以重新分化成根或芽等器官,這個(gè)過(guò)程叫做再分化.1．原理：植物細(xì)胞的全能性。2．過(guò)程：特有的結(jié)構(gòu)和功能高度液泡化離體的植物器官、組織或細(xì)胞A脫分化愈傷組織B再分化

胚狀體（或叢芽）試管苗遮光光照1、A過(guò)程進(jìn)行有絲分裂B過(guò)程進(jìn)行有絲分裂同時(shí)也進(jìn)行分化2、A不需光照，光照容易產(chǎn)生維管組織，不易形成愈傷組織而B(niǎo)需光照，葉綠素的合成需光照3.愈傷組織為異養(yǎng)需氧型生物，因?yàn)橛鷤M織未分化沒(méi)有形成葉綠體無(wú)法進(jìn)行光合作用，且全能性較高在

條件下將

，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)其產(chǎn)生

、叢芽，最終形成

。無(wú)菌和人工控制離體的植物器官、組織、細(xì)胞愈傷組織完整的植株細(xì)胞離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件必要條件：3．植物組織培養(yǎng)的條件生長(zhǎng)素>細(xì)胞分裂素

誘導(dǎo)根的形成

生長(zhǎng)素<細(xì)胞分裂素

誘導(dǎo)芽的形成

生長(zhǎng)素=細(xì)胞分裂素

促進(jìn)愈傷組織形成植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無(wú)性繁殖，遺傳物質(zhì)不變，可保持親本的優(yōu)良性狀四．實(shí)驗(yàn)：胡蘿卜的組織培養(yǎng)取材：消毒后選取根的形成層部位，切取1cm3左右的小塊，因?yàn)樵摬课蝗菀渍T導(dǎo)形成愈傷組織接種：將組織塊接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)出愈傷組織

培養(yǎng)：在23～26℃恒溫避光條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，再將愈傷組織轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導(dǎo)出試管苗移栽：將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成正常植株討論1．在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作？避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。2．為什么切取胡蘿卜根的形成層？其他部位也能培養(yǎng)成小植株嗎？胡蘿卜根的形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，其他部位如葉、花也能培養(yǎng)成小植株，只是稍微困難些。3．若培養(yǎng)物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會(huì)含有葉綠體？培養(yǎng)物經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞，愈傷組織中不含有葉綠體。1.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C反饋練習(xí)2.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素C3.若用“①②③④”表示植物組織培養(yǎng)的過(guò)程。請(qǐng)回答：（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示

，其細(xì)胞特點(diǎn)是

薄壁細(xì)胞。脫分化離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞具有全能性具有分生能力的愈傷組織再分化反饋練習(xí)五、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？原生質(zhì)體融合（關(guān)鍵）原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A去壁植物A細(xì)胞植物B細(xì)胞誘導(dǎo)融合再生出細(xì)胞壁（細(xì)胞融合完成的標(biāo)志）雜種細(xì)胞脫分化（細(xì)胞分裂）愈傷組織再分化雜種植株植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志植物組織培養(yǎng)纖維素酶果膠酶植物細(xì)胞融合原生質(zhì)體≠原生質(zhì)層，原生質(zhì)層指植物細(xì)胞膜，液泡膜以及介于兩者間的細(xì)胞質(zhì)。原生質(zhì)體指植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁剩下的成分，因此原生質(zhì)體應(yīng)置于高滲溶液中，防止吸水漲破。如蔗糖可作為碳源，提供能量，維持滲透壓，維持其正常形態(tài)。植物細(xì)胞融合與植物組織培養(yǎng)過(guò)程植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)(1)(1)(2)(3)(4)(5)標(biāo)志去壁1.植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是培育出雜種植株，而不是形成雜種細(xì)胞。細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁，高爾基體直接參與細(xì)胞壁的形成，線粒體提供能量?？赏ㄟ^(guò)質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)檢測(cè)是否再生出細(xì)胞壁。2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)屬于無(wú)性生殖，不遵循孟德?tīng)柖?，變異?lèi)型應(yīng)是染色體數(shù)目的變異，形成的是異源多倍體，可育。1．概念：將的

植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成

，并把雜種細(xì)胞培育成

的技術(shù)。不同種雜種細(xì)胞新的植物體

2.優(yōu)勢(shì)：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,出現(xiàn)自然界沒(méi)有的新品種3去壁：用

去除植物細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體纖維素酶和果膠酶

4.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法：①物理法：

等。②化學(xué)法：

誘導(dǎo)。離心、振動(dòng)、電激用聚乙二醇(PEG)5、原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞全能性，染色體變異五、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)“白菜－甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。6、實(shí)例：思考與探究為什么番茄馬鈴薯超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長(zhǎng)番茄，地下結(jié)馬鈴薯呢？課外資料：1978年，梅爾徹斯(Melchers)等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的屬間體細(xì)胞雜種。他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細(xì)胞進(jìn)行融合，所產(chǎn)生的雜交株被稱(chēng)為“馬鈴薯番茄”像大多數(shù)雜種一樣，雜交株同時(shí)具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類(lèi)似塊莖的生殖根”，但是沒(méi)有產(chǎn)生可結(jié)實(shí)的花、果實(shí)以及真正意義上的塊莖。到目前為止“馬鈴薯一番茄”一類(lèi)的體細(xì)胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但是其研究?jī)r(jià)值不可忽視。答案:生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯-番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然其備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，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(dá)，點(diǎn)石成金植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜無(wú)性繁殖細(xì)胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)膜流動(dòng)性細(xì)胞全能性染色體變異1.通過(guò)植物組織培養(yǎng)（）A.獲得的植株都不會(huì)出現(xiàn)變異B.可以證明高度分化的細(xì)胞也具有全能性C.可以克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙D.可以大量繁育無(wú)子番茄B反饋練習(xí)2.下列有關(guān)植物體細(xì)胞雜交的敘述不正確的是（）A.用酶解法去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原