2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3---2.1.2植物细胞工程的应用课件（34张PPT）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3---2.1.2植物细胞工程的应用课件（34张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-26 20:46:17 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
细胞壁
细胞壁
杂种细胞
思考与讨论
1.将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，体细胞融合后培养基中共有几种细胞类型？可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？(注：不考虑三个或三个以上细胞的融合)
5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB)，
其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，
而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选
2.杂种细胞内染色体组成有何特点？
若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，
另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，
则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。
因为细胞内每条染色体仍然有其同源染色体，因此从理论上讲均是可育的，但育性会降低。
3.植物体细胞杂交技术属于哪种生殖方式？遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？
从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖。
培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
(1)植物组织培养是利用单一亲本的器官、组织或细胞，经培养使之增殖、分化成为一个完整植株，为无性生殖过程，因此其后代一般均能保持该亲本的遗传特性。
(2)植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为条件下进行诱导融合。由于植物细胞具有全能性，融合之后的杂种细胞可以再生出具有双亲性状的杂种植株。
4、如何区分植物组织培养与植物体细胞杂交？
植物体细胞杂交与有性杂交的区分：
以二倍体植物A（染色体2X条）和二倍体植物B（染色体2Y条）
植物体细胞杂交：属于 生殖； 孟德尔遗传规律； 育；形成的杂种植株应为 倍体。
植物有性杂交：属于 生殖； 孟德尔遗传规律； 育；形成的杂种植株染色体数为 。
无性
不符合
可
4
有性
符合
不可
X+Y
思考与探究1
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
2.下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是( )
A.乙植物能产生4种不同类型的花粉
B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育
C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁
D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr
B
3.甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。请回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和______酶去除细胞壁，获得具有活力的__________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。
纤维素
果胶
原生质体
愈伤
再分化
植物体细胞杂交技术
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指
____________________________________ ____。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是____________________________________________ ___ _。
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常
植物细胞工程的应用
植物细胞工程的实际应用
1、植物繁殖的新途径
1）微型繁殖
2）作物脱毒
2、作物新品种的培育
1）单倍体育种
2）突变体的利用
3、细胞产物的工厂化生产
甘蔗试管苗
红薯脱毒苗
斑锦突变体
资料 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用
分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到
的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的
推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，
胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中
很容易夭折。
植物组织培养
大量繁殖
无性
（3）应用：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木
石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。
连翘：清热解毒、消肿散结、消炎
深度思考
1、为什么植物微型繁殖技术可以优良品种的遗传特性？
2、为什么马铃薯、草莓和香蕉的产量会越来越低，品质会越来越差？
提示：植物组织培养过程中细胞只进行有丝分裂，因此是一种无性繁殖的技术；无性繁殖的后代其遗传物质组成与亲代保持一致。
提示：这些作物通常使用无性繁殖的方式进行繁殖，他们传染的病毒很容易传给后代；病毒在作物体内逐年积累，就会导致产量降低，品质变差。
实际问题：生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
分生区附近
分生区附近
马铃薯
茎尖组织
无病毒
脱毒草莓
普通草莓
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
脱毒过程：
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
第4年
单倍体育种
阅读课本，思考：
1、单倍体育种包括哪些主要步骤？
2、为什么单倍体育种能大大缩短育种的年限？
提示：花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍。
提示：大多数单倍体植株的细胞只有一套染色体，染色体加倍后得到的植株隐性性状容易显现，进而缩短育种年限。
花药
育种的年限
稳定遗传
单倍体
（3）原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
（4）实例：
单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
京花1号小麦
中花11号水稻
化学物质
培养条件
诱变因素
新品种
突变体
产生突变
（3）过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
（3）原理：
基因突变（或染色体变异）和植物细胞的全能性。
（4）优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
（5）缺点：
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
（6）实例：
白三叶草（抗病、抗盐、
含高蛋白、高产）
不是植物基本的生命活
植物组织培养
色素
香料
药物
抗病、抗虫
动所必需
是一类小分子有机物（如 等。
酚类、萜类和含氮化合物
拓展：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动
思考：植物次生代谢物有何特点？
提示：①一般不是植物基本生命活动所必需的物质
②含量很低
③有些难以或不能通过化学合成途径得到
3.细胞产物的工厂化生产的概念：
利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
4.特点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
5.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
过程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
实例：工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
归纳总结
植物组织培养与植物细胞培养的比较
项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
实例 获得脱毒苗 人参皂甙的生产
获得植物体
获得细胞或代谢产物
植物细胞的全能性、细胞增殖
细胞增殖
D
√
A
D
细胞壁
细胞壁
杂种细胞
思考与讨论
1.将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，体细胞融合后培养基中共有几种细胞类型？可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？(注：不考虑三个或三个以上细胞的融合)
5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB)，
其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，
而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选
2.杂种细胞内染色体组成有何特点？
若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，
另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，
则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。
因为细胞内每条染色体仍然有其同源染色体，因此从理论上讲均是可育的，但育性会降低。
3.植物体细胞杂交技术属于哪种生殖方式？遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？
从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖。
培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
(1)植物组织培养是利用单一亲本的器官、组织或细胞，经培养使之增殖、分化成为一个完整植株，为无性生殖过程，因此其后代一般均能保持该亲本的遗传特性。
(2)植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人为条件下进行诱导融合。由于植物细胞具有全能性，融合之后的杂种细胞可以再生出具有双亲性状的杂种植株。
4、如何区分植物组织培养与植物体细胞杂交？
植物体细胞杂交与有性杂交的区分：
以二倍体植物A（染色体2X条）和二倍体植物B（染色体2Y条）
植物体细胞杂交：属于 生殖； 孟德尔遗传规律； 育；形成的杂种植株应为 倍体。
植物有性杂交：属于 生殖； 孟德尔遗传规律； 育；形成的杂种植株染色体数为 。
无性
不符合
可
4
有性
符合
不可
X+Y
思考与探究1
为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
2.下图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是( )
A.乙植物能产生4种不同类型的花粉
B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育
C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁
D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr
B
3.甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。请回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和______酶去除细胞壁，获得具有活力的__________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成______组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。
纤维素
果胶
原生质体
愈伤
再分化
植物体细胞杂交技术
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指
____________________________________ ____。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是____________________________________________ ___ _。
由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常
植物细胞工程的应用
植物细胞工程的实际应用
1、植物繁殖的新途径
1）微型繁殖
2）作物脱毒
2、作物新品种的培育
1）单倍体育种
2）突变体的利用
3、细胞产物的工厂化生产
甘蔗试管苗
红薯脱毒苗
斑锦突变体
资料 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用
分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到
的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的
推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，
胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中
很容易夭折。
植物组织培养
大量繁殖
无性
（3）应用：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木
石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。
连翘：清热解毒、消肿散结、消炎
深度思考
1、为什么植物微型繁殖技术可以优良品种的遗传特性？
2、为什么马铃薯、草莓和香蕉的产量会越来越低，品质会越来越差？
提示：植物组织培养过程中细胞只进行有丝分裂，因此是一种无性繁殖的技术；无性繁殖的后代其遗传物质组成与亲代保持一致。
提示：这些作物通常使用无性繁殖的方式进行繁殖，他们传染的病毒很容易传给后代；病毒在作物体内逐年积累，就会导致产量降低，品质变差。
实际问题：生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
分生区附近
分生区附近
马铃薯
茎尖组织
无病毒
脱毒草莓
普通草莓
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
脱毒过程：
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
第4年
单倍体育种
阅读课本，思考：
1、单倍体育种包括哪些主要步骤？
2、为什么单倍体育种能大大缩短育种的年限？
提示：花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍。
提示：大多数单倍体植株的细胞只有一套染色体，染色体加倍后得到的植株隐性性状容易显现，进而缩短育种年限。
花药
育种的年限
稳定遗传
单倍体
（3）原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
（4）实例：
单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
京花1号小麦
中花11号水稻
化学物质
培养条件
诱变因素
新品种
突变体
产生突变
（3）过程：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
（3）原理：
基因突变（或染色体变异）和植物细胞的全能性。
（4）优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
（5）缺点：
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
（6）实例：
白三叶草（抗病、抗盐、
含高蛋白、高产）
不是植物基本的生命活
植物组织培养
色素
香料
药物
抗病、抗虫
动所必需
是一类小分子有机物（如 等。
酚类、萜类和含氮化合物
拓展：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动
思考：植物次生代谢物有何特点？
提示：①一般不是植物基本生命活动所必需的物质
②含量很低
③有些难以或不能通过化学合成途径得到
3.细胞产物的工厂化生产的概念：
利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
4.特点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
5.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
过程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
实例：工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
归纳总结
植物组织培养与植物细胞培养的比较
项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
实例 获得脱毒苗 人参皂甙的生产
获得植物体
获得细胞或代谢产物
植物细胞的全能性、细胞增殖
细胞增殖
D
√
A
D