生物人教版选择性必修3 2.1 植物细胞工程（共25张ppt）

(共25张PPT)
第2章 细胞工程
生物学选择性必修三《生物技术与工程》
2.1 植物细胞工程
4.1 植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术
4.1.1 阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程
4.1.2 概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术
4.1.3 举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率
内容要求——植物细胞工程
3
00
细胞工程概念
细胞工程的概念
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______水平或__________水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内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
细胞器
注意同基因工程在操作水平和目的做对比
01
植物组织培养技术及应用
1.植物组织培养
离体
条件
外界营养
无菌
激素
外界条件
（温度、pH）
原理
细胞膜的流动性
细胞分裂
细胞的代谢
细胞的全能性
01
植物组织培养技术及应用
1.植物组织培养
1、概念：将离体的植物器官、组织或细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生形成完整植株的技术。
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
分生组织：如茎尖、韧皮部
全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
原因：生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因
大小比较：①受精卵>生殖细胞>体细胞；②分化程度低的细胞>分化程度高的细胞；③植物细胞>动物细胞
具体体现：利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
未表现及原因：在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性→在特定的时间和原因空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
处理方法：
①用　　　充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；
②外植体的消毒：用　　　　 消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用
　　　　　　溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；
③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段
流水
次氯酸钠
70%酒精
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
营养成分：常用的培养基是____________，主要成分包括：
①____________：N、P、S、K、Ca、Mg等。
②____________：B、Mn、Cl、Zn、Fe、Mo、I、Co等。
③有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、以及________（葡萄糖/蔗糖）等。
④植物激素： _________和______________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，二者的______、____________及____________等都会影响实验结果。
MS培养基
大量元素
微量元素
蔗糖
MS培养基中为什么用蔗糖而不用葡萄糖？
生长素
细胞分裂素
浓度
使用的顺序
用量的比例
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
使用情况 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
先使用细胞分裂素，后使用生长素
同时使用
生长素用量/细胞分裂素用量的比值高
生长素用量/细胞分裂素用量的比值低
生长素用量/细胞分裂素用量的比值适中
有利于细胞分裂但细胞不分化
细胞既分裂也分化
分化频率提高
促进根分化，抑制芽形成
促进芽分化，抑制根形成
促进愈伤组织的形成
先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高；“高”根，“低”芽，“中”愈伤
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
外界条件：如pH、温度、光照等环境条件。一般而言，菊花的组织培养所需的pH为5.8左右，温度为18-22℃，光照条件为每日用日光灯照射12h。
思考1、什么是脱分化、愈伤组织？
脱分化是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成__________细胞的过程。形成的不定形的薄壁组织团块即愈伤组织。
资料：在胡萝卜的组织培养过程中，首先避光培养，形成愈伤组织后，为了让愈伤组织大量增殖，继续避光培养。
未分化
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
液体培养基
细胞群
（植物细胞培养）
紫草宁、紫杉醇
原理：细胞分裂
原理：细胞代谢
思考2、组培时，光照条件该如何控制？
分析：形成愈伤组织以及愈伤组织的扩大培养需______，诱导愈伤组织再分化出芽需______。
避光
照光
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
突变体的利用：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的______状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生______。从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
增殖
突变
作为诱变材料
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
再分化：愈伤组织继续进行培养，重新分化成__________等器官的过程。
条件：光照；“高”根，“低”芽。
胚状体：是指在组织培养过程中，在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。
根、芽
＋营养
人工种子
胚状体
人工胚乳
人工种皮
抗压、保水、透气
具有发育成完整植株的能力
保证胚状体生长发育的必需物质
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
＋营养
人工种子
思考1、为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入哪些物质？
可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些__________________。
思考2、人工种子有何优点？
①无性繁殖，易于保留优良性状。②不受气候、季节和地域限制。③方便储存和运输。④解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。⑤节约大量的粮食。
植物生长调节剂
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
愈伤组织
见光后愈伤组织变为绿色
愈伤组织
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
思考1、种子形成幼苗的过程是否体现了全能性？
没有，这是发育过程。
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
培养基
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
新个体
幼苗
芽、根
外植体
取材
植物的体细胞
植物的花粉
新个体
单倍体
无性生殖
有性生殖
01
植物组织培养技术及应用
2.植物组织培养基本过程
02
植物体细胞杂交技术
3.植物体细胞杂交技术
思考1、细胞壁的主要成分是 在不损伤细胞膜的前提下，用____________________处理植物细胞。
纤维素的水解过程如何？
纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。
02
植物体细胞杂交技术
3.植物体细胞杂交技术
思考2、区别原生质、原生质体、原生质层？如何诱导不同的原生质体融合？
原生质是由生命的物质，原生质层是指细胞膜、液泡膜以及它们之间的细胞质。
人工诱导的方法基本可以分为两大类：______法和______法。物理法包括_______、____________等；化学法一般是用_________________________________作为诱导剂来诱导细胞融合。
物理
化学
离心法
电融合法
聚乙二醇融合法、高Ca2+-高pH融合法
思考3、两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？
不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。
02
植物体细胞杂交技术
3.植物体细胞杂交技术
思考4、若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：
②上述所获得杂种植株应为　　　　　，其体细胞中染色体数为_________条， 个染色体组，基因型为 。
③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于　　　　植株。
④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？
异源四倍体
(2x＋2y)
AabbccDd
单倍体
4
不遵循
思考5、科学家已经培育出“番茄一马铃薯”超级杂种植株，但并未出现，地上长番茄、地下结马铃薯的性状，可能的原因是什么？
提示：马铃薯基因组的____________可能影响了番茄基因组的表达，番茄基因组的表达产物也可能影响了马铃薯基因组的表达，导致融合植株细胞中的基因不能______表达。
表达产物
有序
02
植物体细胞杂交技术
3.植物体细胞杂交技术
02
植物体细胞杂交技术
3.植物体细胞杂交技术
项目 体细胞杂交 P1：2n(AaBb) 与 P2：2m(CcDd)
生殖类型
变异类型
染色体数
染色体组数
基因组成
无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律
染色体数目变异
两亲本染色体数之和。2n+2m
两亲本染色体组数之和。2+2
两亲本基因型之和。AaBbCcDd
若亲本植株可育，则杂种植株可育。杂种植株是不同于亲本的新物种。
重点试题
1.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。
再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是
A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中
B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体
　活动明显增强
C.可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞
D.用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异
√