人教版高中生物选修3 专题2 细胞工程 2.1.1 植物 细胞工程的基本技术

(共33张PPT)

如何用一片花瓣培育出完整的植株呢
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一个设想
20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：培养出地上部分结番茄果实，地下部分结马铃薯块茎的植株。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？

甘蓝
白菜－甘蓝
白菜



体细胞杂交
专题2 细胞工程

2.1.1 植物细胞工程的基本技术
2.1植物细胞工程

1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2、列举植物细胞工程的实际应用。
1、能够让学生更好地理解先进技术的应用价值。
2、有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。
知识目标
能力目标
教学目标
通过次专题的学习，使学生认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。
情感态度与价值观
1 、植物组织培养的原理和过程。

2、 植物体细胞杂交的原理。

3、 植物细胞工程应用的实例。
植物组织培养的实验。

重点
难点

教学重难点

植物细胞工程
理论基础
技术手段

植物细胞的全能性


植物组织培养

植物体细胞杂交
一、 细 胞 的 全 能 性
全能性大小：
植物体细胞表现出全能性的条件？
定义：
生物体的细胞，具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。
原因：
生物的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
①无机成分：水 、无机盐

适宜的Ｔ，ＰＨ，无菌空气，适时的光照
生长素和细胞分裂素
条件

离体的细胞、组织或器官
无菌的环境
营养物质
激素
其他的外界条件
②有机分子：蔗糖、氨基酸 、 维生素等





二 、 植物组织培养
2、理论基础：
细胞的全能性
1、植物组织培养的概念
在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。


外植体
幼 苗

完整植株
愈伤组织
脱分化
CTK/IAA比例适合
再分化
CTK/IAA比例先增大在减小
3、植物组织培养过程示意图



细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。
4、植物组织培养技术名词解释
愈伤组织：
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。
脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。
脱分化：
再分化：

通过上面实验，我们总结出:
植物组织培养 就是在无菌和人工控制条件下将离体的器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
切取

接种

愈伤组织的形成

试管苗的形成

培养室

移栽
此操作过程需要注意什么事项？

讨论
提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
在组织培养实验中，为什么要强调所用机械的灭菌和实验人员的无菌操作？


提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、 花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？

讨论
请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。

讨论
20世纪60年代，一些科学家提出这样一个设想：
2、如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？
三、植物体细胞杂交
1、让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。
（一）植物体细胞杂交技术
将不同种的植物体细胞，在一定条件下融
合成杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新
植物体的方法。
定义：
原理：
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。















1、分离原生质体---酶解法
2、原生质体融合---物理或化学法
3、新细胞壁形成
4、植物组织培养
要使两个来自不同植物的体细胞完成融 合，将会遇到什么障碍？








(1)
(1)







(2)






(3)




(4)









(5)

（二）植物体细胞杂交过程示意图
杂种植株
融合的原生质体ab

产生新的细胞壁
脱分化
愈伤组织

再分化
植物体细胞杂交过程示意图二
植物细胞a
原生质体b
原生质体a





杂种细胞ab

去 壁
去 壁
植物细胞b
人工诱导
(三）植物体细胞杂交技术优缺点
还不能完全按照人们的意愿表达亲代的优良性状
未解决的问题：
优势：（与有性杂交方法比较）
克服远源杂交不亲和的障碍
结合所学知识，回答以下问题

ⅰ.物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理是什么？
1、化学融合的机制：常用化学融合方法有高pH—高 Ca2+法和聚乙二醇（PEG）法
2、物理融合的机制：常用方法为电融合法
ⅱ.杂种细胞的筛选方法有哪些？
2、利用物理特异性差异的选择方法：这是利用两个原生质体物理特异性差异的一种选择，包括原生质体的大小、颜色、浮密度等的不同来选择；
3、利用生长特异性差异的选择方法。
1、细胞系互补的选择方法，包括叶绿素缺失互补、营养缺陷互补和抗性互补等；
ⅲ. 体细胞杂种的鉴定方法有哪些？
2、细胞学鉴定。理论上讲如果染色体不丢失，杂种细胞中染色体数目应为双亲染色体数目之和。也可以用基因组原位杂交的分子细胞学方法进行鉴定；
4、分子生物学鉴定。
3、同功酶鉴定。杂种细胞中的同功酶谱一般是双亲酶谱之和，但有时也会出现双亲没有的新带；
1、形态学鉴定。如叶片大小与形状，花的形状与颜色、叶脉、叶柄、花梗及表皮毛有无等；
原理 培养基 结果 培养目的

固体
蔗糖
植物激素

细胞全能性
培养成植株
快速繁殖
培养无病毒植株
1、植 物 组 织 培 养

课堂小结
2、植物体细胞杂交的过程及意义
过程：
包括原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种植株再生以及杂种植株鉴定等步骤。
意义：
植物体细胞杂交是克服植物有性杂交不亲和性、打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围的一种手段 。
1、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（ ）
A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调
节渗透压
B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤
组织的生长和分化
C. 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化
才能形成愈伤组织
D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培
养获得的愈伤组织基因相同
D

针对性练习
1、若用“① ② ③ ④”
表示植物组织培养的过程。请回答：

（1） ①表示 ，
被培养成为④的根本原因是


（2） ②表示 ，其细胞特点
是 。


脱分化
再分化

离体的植物组织器官、组织或细胞
植物细胞具有全能性
具有分生能力的薄壁细胞

愈伤组织

课堂练习
2、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（ ）
A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生
长和分化
C. 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成
愈伤组织
D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的
愈伤组织基因相同
D
3、有关细胞全能性的含义，正确的是（ ）
A. 每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能
B. 生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能
C. 生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能
D. 生物体的每个细胞经过产生、分裂、分化、生长、
衰老、都死亡的全过程
C