高中生物人教版（2019）选择性必修3 2.1.1 植物细胞工程的基本技术（共29张ppt)
文档属性
| 名称 | 高中生物人教版（2019）选择性必修3 2.1.1 植物细胞工程的基本技术（共29张ppt) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-08-11 15:27:12 | ||
图片预览
文档简介
(共29张PPT)
第2章 细胞工程
细胞工程
指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
研究的目的
应用的原理和方法
研究水平
植物细胞工程
动物细胞工程
类型
第1节 植物细胞工程（第一课时）
本节聚焦
植物细胞工程的理论基础是什么？
什么是植物组织培养和植物体细胞杂交技术？
怎样进行菊花的组织培养？
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
下列哪些实例能体现细胞的全能性？
①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 ②受精卵发育成个体（动植物）
③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 ④用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
⑤种子萌发成幼苗 ⑥芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
4、为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
回忆：细胞的全能性
① ② ③ ④
受精卵
生殖细胞
体细胞
5、全能性大小：
植物细胞
胚胎干细胞
＞
＞
＞
＞
动物细胞
阅读课本P34第一自然段，回答以下问题:
阅读教材35页探究实践第一自然段以及37页、38页，写出植物组织培养和植物体细胞杂交的基本流程
小组合作探究
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
植物体
脱分化
再分化
植物激素：
脱分化过程进行 分裂。
再分化过程进行 分裂同时也进行分化
（不定形的薄壁组织团块）
细胞分裂素、生长素
有丝
有丝
外植体
胚状体或根、芽
植物组织培养流程图
1、大致过程包括哪几个阶段？是否都进行分裂分化？是否遵循孟德尔定律？
2、决定植物脱分化、再分化的关键激素是什么？
一、植物组织培养技术
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
1.植物组织培养：
3. 一般过程：
指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。
移栽成活
2.理论基础：
细胞的全能性
探究-实践
菊花的组织培养
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
完整植株
移栽
1、原理：
2、目的：
1）了解植物组织培养的基本原理
2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成
和分化的影响
3）尝试进行植物组织培养
3、步骤：
1）制备外植体
2）接种到诱导愈伤组织培养基
3）接种到诱导生芽培养基
4）接种到诱导生根培养基
菊花的组织培养
（1）制备外植体
消毒：
切割：（无菌操作）
酒精
30S
无菌水
2-3次
次氯酸钠溶液
30min
材料：
幼嫩的菊花茎段
2-3次
无菌水洗
超净工作台或接种箱
消毒与无菌水冲洗
切割与接种
（2）接种到诱导愈伤组织培养基
脱分化 避光
形成愈伤组织
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
愈伤组织培养
培养温度：
18-220C
(3）接种到诱导生芽培养基
（4）接种到诱导生根培养基
接种室
试管苗
若先生根后面就不易生芽
移栽
培养室
每日需要给予适当时间和强度的光照。
诱导叶绿素的合成。
幼 苗
愈伤组织
脱分化
CTK/IAA比例适合
再分化
CTK/IAA比例先增大再减小
总结：植物组织培养过程示意图
完整植株
外植体
遮光
一定的光照
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：
细胞分裂素 生长素
【素养案例1】
(2019·全国卷Ⅲ)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有___________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是________________________
______________________________________。
全能性
形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基,其原因是____________________
__________________________________________________________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的_________过程,最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养,其作用是________________________________。
(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的______________,这种繁殖方式属于__________繁殖。
再分化
诱导愈伤组织分化形成试管苗时需要的生长素和细胞分裂素的比例不同
诱导愈伤组织形成和
遗传特性
诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
无性
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
植物细胞融合
植物体细胞杂交流程图
植物组织培养
植物细胞 A
植物细胞 B
原生质体 A
原生质体 B
方法？酶？
去除细胞壁
原生质体融合
杂种植株
愈伤组织
杂种细胞
杂种细胞再生出细胞壁；高尔基体和线粒体
共有几种细胞类型？两两融合？
原生质体融合成功的标志 哪种细胞器活跃？
脱分化
再分化
这个过程中涉及的原理是？
细胞膜的流动性
植物细胞的全能性
酶解法
促融方法？
【素养案例2】
如图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.获得a、b细胞需要用聚乙二醇处理
B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素
C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性
D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程,e、f分别为脱分化和再分化
C
【深入探究】
若上题图中a细胞含有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,b细胞含有2y条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd,产生的杂种植株的体细胞中含有几条染色体和几个染色体组 其基因型是什么
杂种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。
总结：杂种植株遗传物质的变化:
(1)细胞融合属于染色体变异,杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。
(2)染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和,形成异源多倍体。
生殖方式？是否遵循孟德尔定律？
无性生殖，不遵循
2、融合实例:
二、植物体细胞杂交技术
1、概念：
将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3、步骤:
4、意义:
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
局限性:目前仍有许多理论和技术问题未解决,还不能让杂种植物按照人们的需求表现出双亲的优良性状。
主要原因：
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。
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？
回归教材
植物组织培养 植物体细胞杂交
原理
步骤
繁殖方式
意义
植物细胞的全能性
①脱分化②再分化
保持优良性状，繁殖速度快大规模生产
克服远源杂交不亲和的障碍
①杂种细胞形成②植物组织培养
细胞膜流动性,植物细胞的全能性
无性繁殖
无性繁殖
归纳比较
思维导图
植物细胞工程
所采用技术的理论基础
植物细胞工程
通常采用的技术手段
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞的全能性
课堂小结
1、植物细胞工程的理论基础是？其定义为？体现全能性的标志？具有全能性的原因？为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？
2、植物细胞工程的基本技术包括？概念？具体流程？
3、脱分化、再分化的概念？
4、诱导原生质体融合的方法？植物体细胞杂交的意义？
学习目标
列举植物组织培养、植物体细胞杂交技术在生产实践中的应用
植物细胞工程应用于生产实践的主要优势
尝试利用植物组织培养技术培育植物新品种
1、植物细胞工程的应用主要体现在哪三个方面？
2、快速繁殖的概念、优点、实例？
3、作物需要脱毒的原因？脱毒作物选材部位及原因？操作过程？脱毒苗=抗毒苗吗？
4、单倍体育种的过程、原理、优点？（拓展应用1）
5、利用突变体育种的原理？不足之处？
6、初生代谢物和次生代谢物的概念及举例？如何通过植物细胞培养来获得细胞产物？植物组织培养与植物细胞培养的区别？工厂化生产细胞产物的实例？
一、植物繁殖的新途径
2．作物脱毒
(2)方法：植物顶端分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。
(3)操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生成新植株。
(4)优点：作物可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
(5)举例：草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等许多处作物上已获得成功。
分生区细胞分裂快，病毒来不及入侵，因此病毒极少。
(1)原因：无性繁殖的作物感染病毒很容易传给后代，病毒在作物体内累积会导致作物产量降低，品质变差。
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。
分生区细胞分裂快，病毒来不及入侵，因此病毒极少。
外植体
新
品种
筛选
培育
愈伤组织
脱分化
多种
突变体
诱导分化
诱变处理
花药离体培养 花粉离体培养？
植物组织培养和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 获得植物体 获得细胞产物
培养基 固体培养基 液体培养基
过程
实例 各种转基因生物、脱毒苗 人参皂苷的生产
小结
第2章 细胞工程
细胞工程
指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
研究的目的
应用的原理和方法
研究水平
植物细胞工程
动物细胞工程
类型
第1节 植物细胞工程（第一课时）
本节聚焦
植物细胞工程的理论基础是什么？
什么是植物组织培养和植物体细胞杂交技术？
怎样进行菊花的组织培养？
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
下列哪些实例能体现细胞的全能性？
①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 ②受精卵发育成个体（动植物）
③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 ④用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
⑤种子萌发成幼苗 ⑥芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶
4、为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
回忆：细胞的全能性
① ② ③ ④
受精卵
生殖细胞
体细胞
5、全能性大小：
植物细胞
胚胎干细胞
＞
＞
＞
＞
动物细胞
阅读课本P34第一自然段，回答以下问题:
阅读教材35页探究实践第一自然段以及37页、38页，写出植物组织培养和植物体细胞杂交的基本流程
小组合作探究
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
植物体
脱分化
再分化
植物激素：
脱分化过程进行 分裂。
再分化过程进行 分裂同时也进行分化
（不定形的薄壁组织团块）
细胞分裂素、生长素
有丝
有丝
外植体
胚状体或根、芽
植物组织培养流程图
1、大致过程包括哪几个阶段？是否都进行分裂分化？是否遵循孟德尔定律？
2、决定植物脱分化、再分化的关键激素是什么？
一、植物组织培养技术
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
1.植物组织培养：
3. 一般过程：
指离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为完整植株的技术。
移栽成活
2.理论基础：
细胞的全能性
探究-实践
菊花的组织培养
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
完整植株
移栽
1、原理：
2、目的：
1）了解植物组织培养的基本原理
2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成
和分化的影响
3）尝试进行植物组织培养
3、步骤：
1）制备外植体
2）接种到诱导愈伤组织培养基
3）接种到诱导生芽培养基
4）接种到诱导生根培养基
菊花的组织培养
（1）制备外植体
消毒：
切割：（无菌操作）
酒精
30S
无菌水
2-3次
次氯酸钠溶液
30min
材料：
幼嫩的菊花茎段
2-3次
无菌水洗
超净工作台或接种箱
消毒与无菌水冲洗
切割与接种
（2）接种到诱导愈伤组织培养基
脱分化 避光
形成愈伤组织
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
愈伤组织培养
培养温度：
18-220C
(3）接种到诱导生芽培养基
（4）接种到诱导生根培养基
接种室
试管苗
若先生根后面就不易生芽
移栽
培养室
每日需要给予适当时间和强度的光照。
诱导叶绿素的合成。
幼 苗
愈伤组织
脱分化
CTK/IAA比例适合
再分化
CTK/IAA比例先增大再减小
总结：植物组织培养过程示意图
完整植株
外植体
遮光
一定的光照
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：
细胞分裂素 生长素
【素养案例1】
(2019·全国卷Ⅲ)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有___________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是________________________
______________________________________。
全能性
形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基,其原因是____________________
__________________________________________________________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的_________过程,最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养,其作用是________________________________。
(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的______________,这种繁殖方式属于__________繁殖。
再分化
诱导愈伤组织分化形成试管苗时需要的生长素和细胞分裂素的比例不同
诱导愈伤组织形成和
遗传特性
诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
无性
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
植物细胞融合
植物体细胞杂交流程图
植物组织培养
植物细胞 A
植物细胞 B
原生质体 A
原生质体 B
方法？酶？
去除细胞壁
原生质体融合
杂种植株
愈伤组织
杂种细胞
杂种细胞再生出细胞壁；高尔基体和线粒体
共有几种细胞类型？两两融合？
原生质体融合成功的标志 哪种细胞器活跃？
脱分化
再分化
这个过程中涉及的原理是？
细胞膜的流动性
植物细胞的全能性
酶解法
促融方法？
【素养案例2】
如图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图,有关叙述正确的是 ( )
A.获得a、b细胞需要用聚乙二醇处理
B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素
C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性
D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程,e、f分别为脱分化和再分化
C
【深入探究】
若上题图中a细胞含有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,b细胞含有2y条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd,产生的杂种植株的体细胞中含有几条染色体和几个染色体组 其基因型是什么
杂种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。
总结：杂种植株遗传物质的变化:
(1)细胞融合属于染色体变异,杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。
(2)染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和,形成异源多倍体。
生殖方式？是否遵循孟德尔定律？
无性生殖，不遵循
2、融合实例:
二、植物体细胞杂交技术
1、概念：
将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3、步骤:
4、意义:
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
局限性:目前仍有许多理论和技术问题未解决,还不能让杂种植物按照人们的需求表现出双亲的优良性状。
主要原因：
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。
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？
回归教材
植物组织培养 植物体细胞杂交
原理
步骤
繁殖方式
意义
植物细胞的全能性
①脱分化②再分化
保持优良性状，繁殖速度快大规模生产
克服远源杂交不亲和的障碍
①杂种细胞形成②植物组织培养
细胞膜流动性,植物细胞的全能性
无性繁殖
无性繁殖
归纳比较
思维导图
植物细胞工程
所采用技术的理论基础
植物细胞工程
通常采用的技术手段
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞的全能性
课堂小结
1、植物细胞工程的理论基础是？其定义为？体现全能性的标志？具有全能性的原因？为什么生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官？
2、植物细胞工程的基本技术包括？概念？具体流程？
3、脱分化、再分化的概念？
4、诱导原生质体融合的方法？植物体细胞杂交的意义？
学习目标
列举植物组织培养、植物体细胞杂交技术在生产实践中的应用
植物细胞工程应用于生产实践的主要优势
尝试利用植物组织培养技术培育植物新品种
1、植物细胞工程的应用主要体现在哪三个方面？
2、快速繁殖的概念、优点、实例？
3、作物需要脱毒的原因？脱毒作物选材部位及原因？操作过程？脱毒苗=抗毒苗吗？
4、单倍体育种的过程、原理、优点？（拓展应用1）
5、利用突变体育种的原理？不足之处？
6、初生代谢物和次生代谢物的概念及举例？如何通过植物细胞培养来获得细胞产物？植物组织培养与植物细胞培养的区别？工厂化生产细胞产物的实例？
一、植物繁殖的新途径
2．作物脱毒
(2)方法：植物顶端分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。
(3)操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生成新植株。
(4)优点：作物可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
(5)举例：草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等许多处作物上已获得成功。
分生区细胞分裂快，病毒来不及入侵，因此病毒极少。
(1)原因：无性繁殖的作物感染病毒很容易传给后代，病毒在作物体内累积会导致作物产量降低，品质变差。
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。
分生区细胞分裂快，病毒来不及入侵，因此病毒极少。
外植体
新
品种
筛选
培育
愈伤组织
脱分化
多种
突变体
诱导分化
诱变处理
花药离体培养 花粉离体培养？
植物组织培养和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 获得植物体 获得细胞产物
培养基 固体培养基 液体培养基
过程
实例 各种转基因生物、脱毒苗 人参皂苷的生产
小结