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20张ppt）
文档属性
| 名称 | 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20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 13.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-03 22:10:45 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
从社会中来
“其芽茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！”这是我国历史上第一部兰谱中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。
但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
利用植物细胞的全能性，进行植物组织培养
一、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
一、植物细胞工程的基本技术
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
注意：种子发育成一颗完整的植株也不能体现全能性，因为种子内的胚已经是完整的植株
问题1：为什么可以用高度分化的细胞、组织培育出完整的植株呢？其中的理论依据是什么？
细胞在分化过程中，其遗传物质并未发生变化；具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能（即：细胞的全能性）。
注意：在植物的生长发育过程中，分化的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是为什么？
在特定的时间、空间条件下，细胞内的基因表达会选择性表达，所以细胞会按照一定的规律构成生物体的不同组织和器官。
细胞全能性实例：
---多肉进行叶插繁殖
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。
3.平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。
4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。
7.叶插成功
（一）植物组织培养技术
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
植物组织培养技术--过程
遮光
一定的光照
愈伤组织：指排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
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
脱分化：指将分化的细胞转变成未分化的细胞，使其失去特有结构和功能
再分化：指让愈伤组织重新分化为芽、根等器官
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
“激素杠杆”：生长素用量/细胞分裂素用量，
比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；
比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；
比值适中时，促进愈伤组织的形成。
1.离体状态： 不离体全能性会受抑制
2.一定的营养物质：
大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等；
微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；
有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及蔗糖等。
3.激素： 生长素、细胞分裂素
4.适宜的外界条件：温度、pH、光照等。
5.无菌条件：
植物组织培养需满足的条件：
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
探究·实践 菊花的组织培养
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
（二）植物体细胞杂交技术
欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？？？
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离
（1）番茄和马铃薯的体细胞杂交时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除这一障碍？
细胞壁会阻碍植物细胞之间的融合。由于细胞壁主要由纤维素和果胶构成，所以可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有生命活力的原生质体。
注意：原生质体虽然没有细胞壁，但是具有活细胞的一切特征。酶解法获得原生质体条件温和，原生质体完整性好，活力高。
原生质体
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、步骤说明:
1）酶解法去壁：
细胞壁
纤维素酶、果胶酶
原生质体
2）理化法促融：
物理法：电融合法、离心法
化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+ —高PH融合法等
3）融合的原生质体再生出细胞壁为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织
4、意义:
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
细胞A
细胞B
原生质体B
原生质体A
人工诱导融合，并筛选
融合原生质体
再生出细胞壁
杂合细胞AB
脱分化
愈伤组织
再分化
杂合植株
去壁
去壁
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物体细胞杂交过程示意图
酶解法
练习与应用
1. A
2.纤维素酶和果胶酶。
拓展应用
“番茄-马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯,主要原因是：生物体内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“番茄-马铃薯”杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
从社会中来
“其芽茸茸，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开，凝晴露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！”这是我国历史上第一部兰谱中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。
但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方式，又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
利用植物细胞的全能性，进行植物组织培养
一、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
一、植物细胞工程的基本技术
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
注意：种子发育成一颗完整的植株也不能体现全能性，因为种子内的胚已经是完整的植株
问题1：为什么可以用高度分化的细胞、组织培育出完整的植株呢？其中的理论依据是什么？
细胞在分化过程中，其遗传物质并未发生变化；具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能（即：细胞的全能性）。
注意：在植物的生长发育过程中，分化的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是为什么？
在特定的时间、空间条件下，细胞内的基因表达会选择性表达，所以细胞会按照一定的规律构成生物体的不同组织和器官。
细胞全能性实例：
---多肉进行叶插繁殖
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。
3.平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。
4.叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。
7.叶插成功
（一）植物组织培养技术
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
植物组织培养技术--过程
遮光
一定的光照
愈伤组织：指排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
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
脱分化：指将分化的细胞转变成未分化的细胞，使其失去特有结构和功能
再分化：指让愈伤组织重新分化为芽、根等器官
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
“激素杠杆”：生长素用量/细胞分裂素用量，
比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；
比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；
比值适中时，促进愈伤组织的形成。
1.离体状态： 不离体全能性会受抑制
2.一定的营养物质：
大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等；
微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co；
有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素以及蔗糖等。
3.激素： 生长素、细胞分裂素
4.适宜的外界条件：温度、pH、光照等。
5.无菌条件：
植物组织培养需满足的条件：
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
探究·实践 菊花的组织培养
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
（二）植物体细胞杂交技术
欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？？？
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离
（1）番茄和马铃薯的体细胞杂交时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除这一障碍？
细胞壁会阻碍植物细胞之间的融合。由于细胞壁主要由纤维素和果胶构成，所以可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有生命活力的原生质体。
注意：原生质体虽然没有细胞壁，但是具有活细胞的一切特征。酶解法获得原生质体条件温和，原生质体完整性好，活力高。
原生质体
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、步骤说明:
1）酶解法去壁：
细胞壁
纤维素酶、果胶酶
原生质体
2）理化法促融：
物理法：电融合法、离心法
化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+ —高PH融合法等
3）融合的原生质体再生出细胞壁为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织
4、意义:
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
细胞A
细胞B
原生质体B
原生质体A
人工诱导融合，并筛选
融合原生质体
再生出细胞壁
杂合细胞AB
脱分化
愈伤组织
再分化
杂合植株
去壁
去壁
植物细胞融合
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物体细胞杂交过程示意图
酶解法
练习与应用
1. A
2.纤维素酶和果胶酶。
拓展应用
“番茄-马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯,主要原因是：生物体内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“番茄-马铃薯”杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。