(共20张PPT)
第1节 一 植物细胞工程的基本技术
第2章 细胞工程
生物
学习目标
1.通过对菊花组织培养不同时期的图片进行观察和排序,建构植物组织培养的基本流程,通过菊花组织培养的实验操作,提升科学探究能力。(科学思维、科学探究)
2.通过分析植物体细胞杂交技术的要点,阐明植物体细胞杂交技术的概念和流程,认同植物体细胞杂交技术具有重要的应用价值。(科学思维)
3.认识到植物细胞工程在保护濒危植物、改良作物品种和减少对自然资源的依赖方面具有重要作用,增强环保意识。(社会责任)
学习重难点
重点:
1.植物组织培养的原理和过程
2.植物体细胞杂交技术的原理和过程
难点:
菊花组织培养实验
导入新课
问题思考
“待到重阳日,还来就菊花。”菊花在自然条件下只能在秋天开放,如何让它在其他季节也能大量、快速地繁殖呢?
新课讲授
活动1 自主阅读教材第34页第一段的内容,思考并完成下列问题。
科学家曾经应用植物组织培养技术,将菊花茎段韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终发育成完整的新植株(如下图所示)。
任务一、植物组织培养技术
新课讲授
1.这一科学实验证明了植物细胞具有____________。
2.上述菊花幼嫩的茎段细胞能发育成完整新植株的原因是___________________________________________________________________。
3.菊花芽原基的细胞只能发育为芽,叶原基的细胞只能发育为叶的原因是_____________________________________________________________。
任务一、植物组织培养技术
全能性
含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息
在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达
新课讲授
活动2 自主阅读教材第35~37的内容,思考并讨论以下问题。
1.下列菊花的组织培养流程的正确排序是?
任务一、植物组织培养技术
①②④⑤③
2.与叶肉细胞相比,图中的愈伤组织
细胞不含有哪种细胞器?原因是什么?
不含有叶绿体;因为外植体经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞。因此,愈伤组织细胞中不含有叶绿体。
新课讲授
3.菊花的组织培养实验中为何要进行一系列的消毒、灭菌并要求无菌操作?
任务一、植物组织培养技术
为了防止细菌、真菌等微生物的污染。培养物一旦受到微生物的污染,这些微生物就会与外植体争夺培养基中的营养物质,且其部分代谢产物对外植体有害,可能导致外植体死亡。
4.离体的植物细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的?
在适宜的营养供给、适当比例的植物激素(主要为生长素和细胞分裂素)及其他适宜外界条件的诱导下,离体的植物细胞会启动细胞分裂、脱分化和再分化。
新课讲授
任务一、植物组织培养技术
脱分化过程中一般不需要光照,但是再分化过程中需要给予适当时间和强度的光照。
5.在植物组织培养的过程中,如何控制光照条件?
6.设计一个实验,来验证诱导形成愈伤组织的生长素/细胞分裂素的最佳比例,请写出实验思路。
选择生长状态一致的植物外植体(如茎尖),将其均分为多个实验组,每组施加不同比例的生长素和细胞分裂素,将各组外植体置于相同且适宜的培养条件下,一段时间后观察并记录各组愈伤组织的形成情况。
新课讲授
任务一、植物组织培养技术
得出结论:诱导生芽生根取决于____________________________________________ 。
生长素用量/细胞分裂素用量
诱导________的培养基 比值适中
诱导生芽的培养基 ________
诱导_____的培养基 比值高
植物激素的种类及配比,主要是生长素和细胞分裂素
愈伤组织
比值低
生根
7.认真观察图中的实验结果,分析诱导生芽生根与什么因素有关?并完成表格。
新课讲授
任务一、植物组织培养技术
8.请用文字、箭头构建植物组织培养的技术流程图。
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
新课讲授
归纳提升
1.植物组织培养的条件:(1)离体;(2)无菌;(3)培养基(种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素);(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。
2.植物组织培养过程中应注意的问题
(1)接种时注意外植体的方向,应将外植体的形态学下端插入培养基,不能倒插。
(2)培养一株完整的试管苗,必须先进行生芽培养,再进行生根培养。如果先诱导生根,则后续不易诱导生芽。
(3)在菊花的组织培养过程中,脱分化形成愈伤组织的培养过程一般不需要光照,而再分化的培养过程需要一定的光照。
新课讲授
归纳提升
3.愈伤组织进行再分化时,一般要先诱导其生芽,然后诱导其生根,可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。
新课讲授
任务二、植物体细胞杂交技术
神舟四号飞船于2002年发射升空,绕地飞行108圈后,于2003年1月5日成功返回。30多万对“植物新人”——淡绿色的烟草叶细胞(黄花烟草和革新一号烟草叶细胞原生质体)),搭载神舟四号飞船去太空“旅行结婚”,它们的“太空结晶” —— 3万对成功融合的新细胞也平安返回。 一段时间后,我国首批“太空娃娃”顺利诞生。对照试验表明,细胞融合率明显提升。用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗?
新课讲授
活动 阅读教材第36~38“植物体细胞杂交技术”部分,思考并回答下列问题。
如图为植物体细胞杂交技术流程图,其中A和B分别表示两种二倍体植物细胞。请据图分析并回答下列问题:
任务二、植物体细胞杂交技术
1.图中过程:①为____________,②为__________________,④为_________,⑤为______________________,②中化学法有________________________等。
高Ca2+—高pH融合法
去除细胞壁
诱导原生质体融合
脱分化
聚乙二醇(PEG)融合法
新课讲授
任务二、植物体细胞杂交技术
2.应在_________(填“低渗”或“等渗”)溶液中获得原生质体时,理由是__________________________________________________。
3.将若干a和b等量混合后,经过程②得到的细胞类型有几种?若只考虑两两融合,则融合细胞有哪几种?
细胞类型有3种,即未融合的细胞、两两融合的细胞和多细胞融合体,其中两两融合的细胞为aa、bb和ab。
等渗
低渗溶液中原生质体易吸水涨破
新课讲授
任务二、植物体细胞杂交技术
异源四倍体。不一定,杂种植株具有两种亲本的遗传物质,但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,故其不一定能表现出两种亲本的优良性状。
4.从结果上看,杂种植株最终为几倍体?杂种植株一定能表现出两种亲本的优良性状吗?为什么?
新课讲授
【归纳提升】
(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是获得杂种植株。
(2)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液,且浓度略大于植物细胞液的浓度,如此不仅能为原生质体提供营养,而且还能维持一定的渗透压,使原生质体保持正常的形态。
(3)杂种植株遗传物质的变化:杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数之和,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。
课堂小结
谢谢大家