2023-2024學(xué)年 人教版 選擇性必修三植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 課件（53張）

第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程第1課時(shí)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接1．闡明植物組織培養(yǎng)是在一定的條件下，將離體的植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2．概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定的條件下融合成雜種細(xì)胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)。1．采用模型與建模、歸納與概括的方法掌握植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的流程。2．依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，制訂實(shí)驗(yàn)方案，合作交流，完成菊花的組織培養(yǎng)的操作，并如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備01一、細(xì)胞的全能性1．概念細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有_______________或_____________________的潛能。2．生長(zhǎng)發(fā)育過程中細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性的原因在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)_____________。產(chǎn)生完整生物體分化成其他各種細(xì)胞選擇性地表達(dá)二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1．概念將_____的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在_________________上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成_________的技術(shù)。2．菊花的組織培養(yǎng)(1)植物細(xì)胞全能性的表達(dá)過程①脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的__________，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過程。離體人工配制的培養(yǎng)基完整植株結(jié)構(gòu)和功能②再分化：脫分化產(chǎn)生的_________能重新分化成_____________的過程。③激素的作用：植物激素中_______和___________是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。愈傷組織芽、根等器官生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素(2)操作流程外植體的消毒：將流水充分沖洗后的外植體用_____消毒30s，用無菌水清洗2～3次，再用_____________處理30min后，用無菌水清洗2～3次。外植體的分割：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(zhǎng)的小段。接種：在___________旁，將外植體的1/3～1/2插入_____________的培養(yǎng)基中。酒精次氯酸鈉溶液酒精燈火焰誘導(dǎo)愈傷組織培養(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_______中培養(yǎng)。定期觀察和記錄_________的生長(zhǎng)情況。轉(zhuǎn)移培養(yǎng)：將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到_________的培養(yǎng)基上。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到_________的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。移栽：將幼苗移植到消過毒的_____________等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。培養(yǎng)箱愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根蛭石或珍珠巖在組織培養(yǎng)過程中，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)基的成分有什么不同？提示：三種培養(yǎng)基成分的不同是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)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)。不同來源雜種細(xì)胞新植物體2．過程(1)去壁：用_________________去除植物細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法①物理法：_______法、_____法等。②化學(xué)法：________________融合法、______________融合法等。3．意義打破_________，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種。纖維素酶和果膠酶電融合離心聚乙二醇(PEG)高Ca2+—高pH生殖隔離判一判

(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．植物的每個(gè)細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。 (

)提示：具有某種生物全部遺傳信息的細(xì)胞在離體的情況下才能表現(xiàn)出全能性。2．脫分化和再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程。 (

)3．在植物組織培養(yǎng)過程中需要給予光照，以誘導(dǎo)脫分化過程。 (

)提示：植物組織培養(yǎng)過程中，脫分化過程是要求避光培養(yǎng)的。×√×4．植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合。

(

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

)√√關(guān)鍵能力·重難探究達(dá)成02核心點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)核心點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

如圖為植物組織培養(yǎng)過程中培養(yǎng)物的變化核心點(diǎn)一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)

4．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(shí)間和強(qiáng)度的光照？提示：后續(xù)培養(yǎng)過程中，給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照的目的是誘導(dǎo)葉綠素的形成，進(jìn)一步形成葉綠體進(jìn)行光合作用。1．植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。2．植物組織培養(yǎng)的條件：(1)離體；(2)無菌；(3)培養(yǎng)基；(4)適宜的培養(yǎng)條件。3．體現(xiàn)細(xì)胞全能性的條件材料離體的細(xì)胞、組織或器官培養(yǎng)基種類齊全、比例合適的營(yíng)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(shí)一般不需要光照，再分化時(shí)需要光照4．生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值對(duì)植物細(xì)胞發(fā)育方向的影響生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值結(jié)果比值高有利于根的分化，抑制芽的形成比值低有利于芽的分化，抑制根的形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成1．某課外活動(dòng)小組獲得了一株性狀優(yōu)良的結(jié)球生菜，并利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行快速繁殖。下列敘述正確的是(

)A．外植體消毒的過程：酒精消毒30s→次氯酸鈉溶液處理30min→無菌水清洗2～3次B．愈傷組織是一種不定形的薄壁組織團(tuán)塊，誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織時(shí)每日應(yīng)給予適時(shí)光照C．誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基與誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基相比，前者中細(xì)胞分裂素所占的比例和用量更高D．打開封口膜后直接用流水沖洗掉幼苗根部的培養(yǎng)基，再移植到消過毒的蛭石環(huán)境中煉苗處理√C

[消毒的原則是既要?dú)⑺啦牧媳砻娴奈⑸?，又要減少消毒劑對(duì)細(xì)胞的傷害，故外植體消毒可先用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒30s后，用無菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次，A錯(cuò)誤；誘導(dǎo)形成愈傷組織的脫分化過程不需要光照條件，否則會(huì)形成維管組織，不會(huì)形成愈傷組織，B錯(cuò)誤；生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值低時(shí)，有利于芽的分化，抑制根的形成，即誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素所占的比例和用量更高，C正確；移栽時(shí)，應(yīng)先將培養(yǎng)瓶的封口膜打開一段時(shí)間，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日，然后用流水沖洗掉根部的培養(yǎng)基，再移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中煉苗處理，D錯(cuò)誤。]

請(qǐng)回答下列問題：(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有_______________________________________。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是______________________________。全能性(或形成完整植株所需的全部基因)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是_________________________________________________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的_____________過程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進(jìn)行光照處理，其作用是____________________________________________。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于________繁殖。誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同分化(或再分化)誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用遺傳特性無性[解析]

(1)分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有全能性。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊時(shí)要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。(3)決定植物細(xì)胞脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟⑤(誘導(dǎo)愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同，故從步驟⑤到步驟⑥需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過細(xì)胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟⑥要進(jìn)行光照處理，其作用是誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。

以下為植物體細(xì)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(xì)胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。核心點(diǎn)二

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．②過程和④⑤⑥過程依據(jù)的原理分別是什么？提示：②過程依據(jù)的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性；④⑤⑥過程依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。2．將若干a和b等量混合，經(jīng)過②和③過程，c細(xì)胞的類型有哪些？(不考慮三個(gè)或三個(gè)以上的細(xì)胞融合，用染色體組成表示)。提示：AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。3．科學(xué)家采用植物體細(xì)胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，但這種植株并沒有地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯。你如何解釋這一現(xiàn)象？提示：生物體內(nèi)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，兩種生物的基因結(jié)合到一個(gè)細(xì)胞中之后，不能按照原來的順序表達(dá)了。1．植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性過程項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交選材根尖、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(xì)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(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合關(guān)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2.植物體細(xì)胞雜交后代的遺傳變化體細(xì)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AabbccDd3．(2023·廣東選擇性考試)人參皂苷是人參的主要活性成本?？蒲腥藛T分別誘導(dǎo)人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進(jìn)行細(xì)胞融合，以提高人參皂苷的產(chǎn)率。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．細(xì)胞融合前應(yīng)去除細(xì)胞壁B．高Ca2+—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合C．融合的細(xì)胞即為雜交細(xì)胞D．雜交細(xì)胞可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)√C

[在細(xì)胞融合前，必須先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，再誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，A正確；人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合有物理法和化學(xué)法，用高Ca2+—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合，B正確；兩兩融合的細(xì)胞中有人參根—人參根細(xì)胞、人參根—胡蘿卜根細(xì)胞、胡蘿卜根—胡蘿卜根細(xì)胞，只有人參根—胡蘿卜根細(xì)胞才是雜交細(xì)胞，C錯(cuò)誤；雜交細(xì)胞含兩種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)，D正確。]4．如圖表示利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得雜種植株白菜—甘藍(lán)的過程，以下說法錯(cuò)誤的是(

)A．①過程表示利用酶解法去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體的過程B．②過程可用聚乙二醇誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合C．③過程中高爾基體活動(dòng)旺盛D．最終獲得的雜種植株體細(xì)胞內(nèi)含19條染色體D

[最終獲得的雜種植株體細(xì)胞內(nèi)含有兩個(gè)親本的全部遺傳物質(zhì)，即含有20＋18＝38條染色體，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]√應(yīng)用創(chuàng)新·問題情境探究03下面是某科研小組研究某植物組織培養(yǎng)過程中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。編號(hào)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度/(mg/L)愈傷組織誘導(dǎo)率/%2，4-D6-BA13052.1±2.225055.2±2.1330.142.4±1.9450.146.9±2.0570.138.6±1.4630.343.7±2.8本案例考查學(xué)生演繹與推理的科學(xué)思維能力及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的交流討論的能力。(1)表中2，4-D和6-BA分別是什么類型的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑？(2)誘導(dǎo)愈傷組織的最佳植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度是多少？(3)誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中加入3%的蔗糖的作用是什么？(4)該實(shí)驗(yàn)需不需要光照條件？提示：(1)2，4-D是生長(zhǎng)素類調(diào)節(jié)劑，6-BA是細(xì)胞分裂素類調(diào)節(jié)劑。(2)5mg/L2，4-D，不添加6-BA。(3)提供營(yíng)養(yǎng)，調(diào)節(jié)滲透壓。(4)不需要光照條件。1．核心概念細(xì)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(xì)胞的潛能，即細(xì)胞具有全能性。2．結(jié)論語句(1)植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞的全能性，主要過程包括脫分化和再分化。(2)植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵是避免微生物的污染，所有實(shí)驗(yàn)用具要嚴(yán)格滅菌，接種過程要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作。(3)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。(4)植物細(xì)胞融合依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性，融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)041．下列有關(guān)植物細(xì)胞全能性的說法，錯(cuò)誤的是(

)A．體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因B．高度分化的細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性C．植物細(xì)胞的全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)之一D．從一粒玉米種子長(zhǎng)成一棵植株體現(xiàn)了細(xì)胞具有全能性D

[植物的體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因，即植物細(xì)胞的全能性，也是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)之一，A、C正確；高度分化的細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)且有適宜的生長(zhǎng)條件時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性，B正確；從一粒玉米種子長(zhǎng)成一棵植株是自然生長(zhǎng)過程，不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，D錯(cuò)誤。]12345√2．下列關(guān)于“菊花的組織培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)的敘述，不正確的是(

)A．該實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是植物細(xì)胞具有全能性B．在本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將切好的外植體全部插入培養(yǎng)基中C．實(shí)驗(yàn)過程中需要注意器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作D．整個(gè)培養(yǎng)過程需要適宜的溫度和一定的營(yíng)養(yǎng)條件B

[在菊花的組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將切好的外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中，B錯(cuò)誤。]√123453．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

[形成愈傷組織需要在消毒、滅菌條件下進(jìn)行，因?yàn)橹挥性谙尽缇鷹l件下，才能保證培養(yǎng)出的組織、細(xì)胞避免感染，否則培養(yǎng)基內(nèi)將長(zhǎng)出許多微生物，與離體細(xì)胞爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)與生存空間，使其不能形成愈傷組織。由于此階段形成的是愈傷組織，并沒有形成具有根、莖、葉的植物體，因此不需要光照。]√123454．下圖表示以某種雜合體名貴花卉的綠色葉片為材料，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物過程中出現(xiàn)的不同結(jié)果。下列分析正確的是(

)12345A

B

CA．不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由是否提供光照造成的B．A通過脫分化得到B，B通過再分化得到CC．利用花粉粒進(jìn)行單倍體育種也能培養(yǎng)出該雜合子花卉D．B組細(xì)胞的全能性高于A組和C組√12345D

[不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例不同導(dǎo)致的，A錯(cuò)誤；B(愈傷組織)在不同植物激素比例下分化為