2.1.2细胞工程-植物组织培养课件-2021-2022学年高二下学期生物人教版选修3(共26张PPT)

(共26张PPT)
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们 的意愿改变细胞的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。
细胞工程
原理和方法
操作水平
目的
植物细胞工程
动物细胞工程
植物组织培养
植物体细胞杂交
导学
找出脱分化，再分化，愈伤组织的概念
说出并背诵植物细胞表现出全能性的原因及不能表现出全能性的条件
找出植物组织培养的原理及过程并对相应的操作步骤的原因分析
思
前思:(7min)结合以下问题请学生阅读课本第31-35页，并注意勾、圈、画、点、记 。
后思:(8min)请学生快速的关注导学案上的学习目标与重难点，准确、快速答题并认真记录疑惑。
找出脱分化，再分化，愈伤组织的概念
说出并背诵植物细胞表现出全能性的原因及不能表现出全能性的条件
找出植物组织培养的原理及过程并对相应的操作步骤的原因分析
议
1. 不同细胞全能性的大小
(1)体细胞全能性：分化程度低的 分化程度高的，
细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的。
(2)不同细胞的全能性：受精卵 胚胎干细胞 生殖细胞 体细胞。
(3)不同生物的细胞全能性：植物细胞 动物细胞。
(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐 。
2.植物组织培养的培养基中需要添加什么植物激素？它们的比例对形成愈伤组织、根的分化和芽的分化有什么影响？
>
>
>
>
>
>
低
植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
脱分化
再分化
浓度
比例
生长素/细胞分裂素 结果
比值高(＞1)
比值低(＜1)
比值适中(=1)
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
促进愈伤组织的形成
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
01
植物细胞工程的基本技术
1.全能性定义：
细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.具有全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
3.体现全能性的标志：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
实例：胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株
受精卵发育成个体（动植物）
蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰
用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
4.不体现全能性的实例：
芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
5.不体现全能性的原因：
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
细胞的全能性
5、细胞分化原因？
所有细胞含全套基因
但表达的基因不同------分化的根本原因
使转录的mRNA不同
翻译成的蛋白质不同------分化的直接原因
导致细胞的形态、结构、功能不同
6.全能性大小的比较：
①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞；
②植物细胞>动物细胞。
随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。
在________________________条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为_______________，进而形成__________的过程。
一定的激素和营养等
未分化的细胞
愈伤组织
不定形的薄壁组织团块。
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
相关概念
脱分化：
愈伤组织：
再分化：
离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
胚状体：
二、植物组织培养
植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
有丝分裂
植物细胞工程的基本技术
无性生殖
地位
生殖方式
分裂方式
原理
植物细胞的全能性
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
适宜的培养
条件
胡萝卜的组织培养
1.实验原理：
①植物细胞一般具有______；
全能性
②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______形成_______。将愈伤组织放到含有不同的激素成分的培养基中形成_____________，进而发育成__________；
脱分化
愈伤组织
胚状体或丛芽
完整的植株
③植物激素中______和__________是启动_________、______和______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
脱分化
再分化
浓度
比例
生长素/细胞分裂素 结果
比值高(＞1)
比值低(＜1)
比值适中(=1)
有利于根的分化，抑制芽的形成
有利于芽的分化，抑制根的形成
促进愈伤组织的形成
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
试管苗
驯化移栽
完整植株
根、芽等
3.一般过程：
一、植物组织培养技术
玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是(　　)
C
A.从繁殖原理上分析，A→D属于无性
生殖
B.植株D和G中的染色体组数不同
C.E→G不能体现细胞的全能性
D.E→F过程中获得的植株一般不用于
大田生产
检
胡萝卜的组织培养
（1）制备外植体
消毒：
取材：取形成层的部位
酒精
30S
无菌水
2-3次
次氯酸钠溶液
30min
材料：
清洗，削皮，切段，消毒
2-3次
无菌水洗
（2）接种
消毒与无菌水冲洗
超净工作台或接种箱
胡萝卜的组织培养
（3）培养
脱分化避光的原因：有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
脱分化
再分化
避光
形成愈伤组织
①再分化需要光照的原因：
当愈伤组织再分化出芽和叶时，叶绿素的合成一定要有光照。
②注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；原因是若先生根后面就不易生芽
光照，放入
分化培养基
形成胚状体或丛芽
（4）试管苗
（5）正常植株
培养室
愈伤组织
移栽
胚状体或丛芽
试管苗
植物组织培养技术
植物体
根、芽
再分化
培养条件：
① 无菌
② 营养物质
③ 适宜环境条件（温度、PH、光等）
④ 植物激素：生长素 细胞分裂素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
遮光
一定光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
脱分化
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键，
“高根低芽中愈 ”
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；
进一步探究
1.植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
（1）离体（最关键）:
（2）严格的无菌条件:
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；②对培养基和器械进行灭菌；③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；
（3）适宜的培养条件:
（4）适宜浓度和比例的激素:
（5）一定的营养条件:
温度,光照
包括有机营养成分、无机营养成分
主要是生长素和细胞分裂素
3.为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？
胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。
2.为什么整个过程要保证无菌操作
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止杂菌产生有毒物质，危害培养物的生长
拓展：植物组织培养的两种途径
胚状体
途径
胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
器官发生途径
二、植物组织培养技术
关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　)
A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质
B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同
C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理
D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化
C
注：(1)高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性。
(2)配子中至少含有一个染色体组，所以配子也具有全能性。
(3)植物的种子发育成完整植株，不能体现细胞的全能性。