【生物】植物細(xì)胞工程課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三

第1節(jié)植物細(xì)胞工程情境材料一：從社會中來

蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長，繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價格可想而知了。國畫作品《蘭》問題1:如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。植物組織培養(yǎng)技術(shù)目錄一、細(xì)胞的全能性二、植物組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐

細(xì)胞的全能性1.什么是細(xì)胞的全能性？細(xì)胞具有全能性的根本原因是什么？2.在生物的生長發(fā)育過程中，為什么不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性？3.生物體所有細(xì)胞全能性大小都一致嗎？全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系？4.細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？011.細(xì)胞全能性概念：一、細(xì)胞的全能性生物體的每一個細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。選擇性必修3-P34

——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.具有全能性的原因：3.大小比較：一般情況下，隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高，細(xì)胞的全能性逐漸降低，也越難表現(xiàn)出全能性。一、細(xì)胞的全能性受精卵

體細(xì)胞植物細(xì)胞

動物細(xì)胞分化程度低的

分化程度高的分裂能力強(qiáng)的

分裂能力弱的幼嫩的細(xì)胞

衰老的細(xì)胞4.生物體內(nèi)細(xì)胞并不都表現(xiàn)全能性原因：

生物體內(nèi)的細(xì)胞在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會發(fā)生選擇性的表達(dá)，所以不表現(xiàn)全能性。如芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽。一、細(xì)胞的全能性一、細(xì)胞的全能性4.表現(xiàn)出全能性的條件：①離體②一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素（營養(yǎng)要求）③適宜的溫度、pH等外界條件（環(huán)境要求）④無菌環(huán)境離體，細(xì)胞才能表現(xiàn)出全能性。避免雜菌消耗營養(yǎng)，危害培養(yǎng)物生長。02

植物組織培養(yǎng)1.植物組織培養(yǎng)的概念及基本過程？2.脫分化?再分化?愈傷組織？3在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？二、植物組織培養(yǎng)1.概念：

是指將離體的植物器官、組織或細(xì)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)其形成完整植株的技術(shù)。外植體植物細(xì)胞的全能性原理生殖方式無性生殖分裂方式有絲分裂二、植物組織培養(yǎng)2.植物組織培養(yǎng)的流程：愈傷組織接種外植體脫分化（去分化）再分化生芽和生根移栽成活脫分化:：已分化的細(xì)胞，轉(zhuǎn)變成未分化狀態(tài)細(xì)胞的過程。愈傷組織：失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能（進(jìn)行有絲分裂且速度較快，從而獲得大量細(xì)胞）再分化:愈傷組織在一定培養(yǎng)條件下，重新分化出胚狀體或叢芽的過程。思考：1、脫分化前后，細(xì)胞的形態(tài)是否改變，細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)組成是否改變？2、脫分化過程，所需要的條件有哪些？3、脫分化培養(yǎng)基和再分化培養(yǎng)基中對生長素和細(xì)胞分裂素的比例要求是怎樣的？形態(tài)改變，遺傳物質(zhì)不變。離體、無菌、適宜的培養(yǎng)基和植物激素、避光脫分化形成愈傷織主要區(qū)別是兩種激素的配比。與植物激素的種類、濃度及使用的先后順序均有關(guān)系。生長素/細(xì)胞分裂素=1時,形成愈傷組織；生長素/細(xì)胞分裂素>1時,有利于生根；生長素/細(xì)胞分裂素<1時，有利于生芽。再分化形成幼芽5.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分無機(jī)營養(yǎng)成分：無機(jī)鹽有機(jī)營養(yǎng)成分：蔗糖、維生素等植物激素：生長素、細(xì)胞分裂素等瓊脂：凝固劑,起支持作用4.再分化過程中，所需要的條件有哪些？離體、適宜的培養(yǎng)基和植物激素、適宜的光照（誘導(dǎo)生芽需要光照合成葉綠素）、無菌條件思考：二、植物組織培養(yǎng)脫分化與再分化的比較：脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗分裂、分化有分裂，無分化有分裂，有分化結(jié)果形成愈傷組織形成根、芽需要條件a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例適中d.一般不需光a.離體、適宜的營養(yǎng)c.生長素與細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽d.光照（誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。）

生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃度、比例都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。探究.實踐：菊花的組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐1.目的：（1）了解植物組織培養(yǎng)的基本原理（2）了解生長素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量比例對菊花愈傷組織形成和分化的影響（3）嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)2.材料：(1)外植體：幼嫩的菊花莖段(容易誘導(dǎo)形成愈傷組織)(2)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進(jìn)行消毒(3)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:(4)無菌水:清洗外植體3.MS培養(yǎng)基：水（去離子水）、無機(jī)營養(yǎng)（大量元素、微量元素）、有機(jī)營養(yǎng)（蔗糖、維生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生長素、細(xì)胞分裂素等）菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐①制備外植體消毒：切割：（無菌操作）酒精30s無菌水2-3次次氯酸鈉溶液30min材料：幼嫩的菊花莖段2-3次無菌水洗菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐②接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基脫分化（避光）產(chǎn)生愈傷組織③接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐④接種到誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基⑤移栽菊花的組織培養(yǎng)探究.實踐結(jié)果分析與評價分析它們被污染的可能原因。培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。

被污染的培養(yǎng)基討論：為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？原因是避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物生長。討論：雜菌和植物細(xì)胞之間有哪些關(guān)系？競爭或寄生。情境材料一番茄-馬鈴薯（想象圖）番茄馬鈴薯問題1:要培育出如圖所示的番茄—馬鈴薯利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？不能。因為兩種生物之間存在著天然的生殖隔離植物體細(xì)胞雜交技術(shù)一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（一）概念：

將不同來源的植物細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。融合實例+=白菜甘藍(lán)白菜-甘藍(lán)一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)細(xì)胞膜的流動性細(xì)胞的全能性一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：1.去除細(xì)胞壁：B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁去壁A細(xì)胞原理：利用酶的專一性方法：用纖維素酶和果膠酶水解2.誘導(dǎo)融合：A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體融合是雜交過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)（1）物理方法：

①電融合法

②離心法等（2）化學(xué)方法：

①聚乙二醇(PEG)融合法

②高Ca2+—高pH融合法原理:

細(xì)胞膜具有流動性一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：3.再生細(xì)胞壁：正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志:融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞。一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：3.再生細(xì)胞壁：一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：問題4:細(xì)胞融合后，共有幾種細(xì)胞類型？符合要求的是哪種？若只考慮兩兩融合有三類：①未融合的細(xì)胞②兩兩融合的細(xì)胞③多細(xì)胞融合體AAABBB篩選AB4.植物組織培養(yǎng)：雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株脫分化再分化植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志:培育成新植物體一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（二）過程：實戰(zhàn)訓(xùn)練

1.識圖：數(shù)字代表過程，字母代表細(xì)胞、組織或植株①_______________a/b_____________②_______________c_______________③_______________d_______________④_______________e_______________⑤_______________f_______________①②③___________④⑤____________去除細(xì)胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體間的融合正在融合的原生質(zhì)體再生出新的細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化雜種植株植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

合作探究二：根據(jù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的相關(guān)原理，小組合作思考討論完成問題。

3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)意義？2.雜種細(xì)胞的染色體數(shù)是多少？雜種細(xì)胞染色體組數(shù)是多少？1.植物體細(xì)胞雜交屬于哪種變異類型？4.植物體細(xì)胞雜交有何優(yōu)缺點？A植物的染色體數(shù)目為2n，基因型為AaBb；B植物的染色體數(shù)目為2m，基因型為CcDd。現(xiàn)通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得這兩種植物的雜種植株，請回答下列問題：一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（三）變異類型：生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和。2n+2m兩親本染色體組數(shù)之和。2+2兩親本基因型之和。AaBbCcDdAaBbCcDd一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（五）優(yōu)缺點：①優(yōu)點打破生殖隔離，擴(kuò)展雜交親本組合范圍。②缺點有可能雜交不成功，即使雜交成功也可能不產(chǎn)生人們想要的性狀。（四）意義：打破生殖隔離，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，培育植物新品種。植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的比較植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理過程意義聯(lián)系細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織脫分化再分化根、芽或胚狀體移栽成活生長發(fā)育植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的比較植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A去壁原生質(zhì)體B去壁人工誘導(dǎo)融合的原生質(zhì)體AB雜種細(xì)胞AB愈傷組織脫分化再生細(xì)胞壁雜種植株再分化保持優(yōu)良性狀,繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙植物體細(xì)胞的雜交技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)去除細(xì)胞壁再生細(xì)胞壁纖維素酶果膠酶植物細(xì)A、B原生質(zhì)體A、B融合的原生質(zhì)體雜種細(xì)胞原理：植物細(xì)胞的全能性外植體脫分化愈傷組織再分化(根、芽)完整植株物理法：化學(xué)法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法等菊花的組織培養(yǎng)技術(shù)愈傷組織脫分化雜種植株再分化植物組織培養(yǎng)技術(shù)流程課堂小結(jié)實戰(zhàn)訓(xùn)練

2.判斷下列是否正確（1）高度分化的細(xì)胞，只有發(fā)育成一個完整的生物個體，才能體現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。（）（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。（）