2020年高中生物人教选修3专题2课件：2．1．1 植物细胞工程的基本技术（共44张PPT）
文档属性
| 名称 | 2020年高中生物人教选修3专题2课件：2．1．1 植物细胞工程的基本技术（共44张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2020-06-01 15:24:11 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
2020年高中生物人教选修3
2.1.1
植物细胞工程的基本技术
2.1植物细胞工程
核心素养目标
1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2.理解植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交的原理。
3.尝试进行植物组织培养。
核心素养
1.科学探究：结合具体实验，与同学交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。
2.科学思维：结合“胡萝卜的组织培养”实验，了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程，激发探索科学奥秘的兴趣。
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物--克隆羊多利诞生于英国。
这样的生物技术属于何种生物工程？
细胞工程
导入新课
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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们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。
什么叫细胞工程？包括哪两大领域？
植物细胞工程和动物细胞工程
细胞水平或细胞器水平
细胞生物学和分子生物学
按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
细胞工程概念：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,
后者是分子水平上的生物技术。
克隆多莉羊技术是
水平上的技术，
培育抗虫棉是
水平上的技术。
细胞工程与基因工程相比：
细胞
分子
思考:
植物细胞工程
探究：
为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
植物细胞具有全能性。
1、定义：
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个体的潜能。
生物体的每一个细胞都含有该生物都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
3、差异：
（1）受精卵的全能性最高
一、细胞的全能性
（2）生殖细胞的全能性较高
2、原因：
（3）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。
探究：
怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株？（教材P33）
花瓣
愈伤组织
幼根
和芽
完整的
小植株
脱分化
再分化
1、脱分化
就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未分化细胞的过程。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质:
恢复细胞的全能性过程。
结果:
形成愈伤组织。
？
？
？
花瓣
愈伤组织
幼根
和芽
完整的
小植株
脱分化
再分化
？
？
？
2、愈伤组织特点
排列疏松、高度液泡化的无定形状态薄壁细胞团，具有分生能力
3、再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。
要把一块组织通过培养得到一株完整植株,
应该如何操作呢?
请同学们阅读教材实验：
1.实验原理：
2.实验步骤：
3.
讨论教材问题。
脱分化
再分化
转接到分化培养基
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
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。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，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？
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。
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、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。
二、植物组织培养
1、概念
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
胚状体
或丛芽
植物体
外植体
A、脱分化
B、再分化
2、植物组织培养过程
植物组织培养过程中决定脱分化、
再分化的关键因素？
(无菌接种)
3、植物组织培养条件：
离体、植物激素、含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
4、植物组织培养的原理：
强调几个概念：
外植体经过脱分化，形成一团没有特定形态、结构和功能，并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞的全能性过程。
结果是形成愈伤组织。
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。
人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。
这个幻想可能实现吗？
反馈练习
1.下列属于组织培养的是（
）
A.花粉培养成单倍体植株
B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区
D.未受精的卵发育成雄蜂
A
2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（
）
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
C
3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（
）
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
C
4、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，
又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：
A、脱分化
B、去分化
C、再分化
D、脱分化或去分化
1.植物组织培养属于哪种生殖方式？
2.植物组织培养得到的植物体细胞中染色体数目？
3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来自
个亲本？（1个，2个）
请同学们讨论如何实现？
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。
1.概念：
将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的方法。
三、植物体细胞杂交
2.过程
再生出细胞壁
脱分化
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
去壁
去壁
人
工
诱
导
纤维素酶和果胶酶(酶解法)
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
融合完成的
标志
筛选
①植物体细胞杂交过程中运用了植物细胞工程中的哪些技术？
②你认为植物体细胞杂交技术利用了哪些生物学基本原理？
?
③你认为用植物体细胞杂交技术有何现实意义？
细胞膜具有一定的流动性；细胞具有全能性
打破生殖隔离，实现远源杂交。
植物细胞融合、植物组织培养
科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是为什么呢？
生物基因虽然是遗传物质的结构与功能的基本单位，具有一定的独立性；但它的表达不是孤立的，它们之间是互相调控、互相影响的。杂种植株的细胞中含有两个物种的遗传物质由于相互干扰，使双方的基因都不能有序正常的表达。
4、成果和尚未解决的问题：
成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株
未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
3、意义
克服远缘杂交不亲和的障碍
1.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？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：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。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
小结：
1、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：
A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体
B、将杂种细胞培育成植株
C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性
D、尚未培育出属间杂种植物
课堂素养达标
2、不能人工诱导原生质体融合的方法是
A、振动
B、电刺激
C、PEG试剂
D、重压
3、植物细胞表现出全能性的必要条件是??????
A.
给予适宜的营养和外界条件
B.
导入其他植物细胞的基因
C.
脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.
将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
4、植物体细胞融合完成的标志是
A．产生新的细胞壁
B．细胞膜发生融合
C．细胞质发生融合
D．细胞核发生融合
5、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指
A．不同植物的精子和卵细胞的融合
B．不同植物的原生质体的融合
C．完整的两个体细胞的融合
D．植物花粉细胞的两两融合
A
B
练习：
如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入
试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题：
⑴要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括
和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和
两类植物激素。
⑵此过程依据的原理是
。A和B阶段主要进行的分裂方式是__
，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞
等。
⑶此过程要无菌操作，主要是指对
进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是
。
⑷试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因
的结果。
答案⑴无机物
生长素
⑵细胞的全能性
有丝分裂
分化
⑶培养基
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
⑷选择性表达
2020年高中生物人教选修3
2.1.1
植物细胞工程的基本技术
2.1植物细胞工程
核心素养目标
1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2.理解植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交的原理。
3.尝试进行植物组织培养。
核心素养
1.科学探究：结合具体实验，与同学交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。
2.科学思维：结合“胡萝卜的组织培养”实验，了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程，激发探索科学奥秘的兴趣。
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物--克隆羊多利诞生于英国。
这样的生物技术属于何种生物工程？
细胞工程
导入新课
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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们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。
什么叫细胞工程？包括哪两大领域？
植物细胞工程和动物细胞工程
细胞水平或细胞器水平
细胞生物学和分子生物学
按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
细胞工程概念：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术,
后者是分子水平上的生物技术。
克隆多莉羊技术是
水平上的技术，
培育抗虫棉是
水平上的技术。
细胞工程与基因工程相比：
细胞
分子
思考:
植物细胞工程
探究：
为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
植物细胞具有全能性。
1、定义：
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个体的潜能。
生物体的每一个细胞都含有该生物都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
3、差异：
（1）受精卵的全能性最高
一、细胞的全能性
（2）生殖细胞的全能性较高
2、原因：
（3）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？
在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。
探究：
怎样把植物的一个花瓣培育成完整的植株？（教材P33）
花瓣
愈伤组织
幼根
和芽
完整的
小植株
脱分化
再分化
1、脱分化
就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未分化细胞的过程。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质:
恢复细胞的全能性过程。
结果:
形成愈伤组织。
？
？
？
花瓣
愈伤组织
幼根
和芽
完整的
小植株
脱分化
再分化
？
？
？
2、愈伤组织特点
排列疏松、高度液泡化的无定形状态薄壁细胞团，具有分生能力
3、再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。
要把一块组织通过培养得到一株完整植株,
应该如何操作呢?
请同学们阅读教材实验：
1.实验原理：
2.实验步骤：
3.
讨论教材问题。
脱分化
再分化
转接到分化培养基
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
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。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，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？
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。
植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、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。
二、植物组织培养
1、概念
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
胚状体
或丛芽
植物体
外植体
A、脱分化
B、再分化
2、植物组织培养过程
植物组织培养过程中决定脱分化、
再分化的关键因素？
(无菌接种)
3、植物组织培养条件：
离体、植物激素、含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。
4、植物组织培养的原理：
强调几个概念：
外植体经过脱分化，形成一团没有特定形态、结构和功能，并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞的全能性过程。
结果是形成愈伤组织。
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯块茎生长在土壤中。
人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。
这个幻想可能实现吗？
反馈练习
1.下列属于组织培养的是（
）
A.花粉培养成单倍体植株
B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区
D.未受精的卵发育成雄蜂
A
2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（
）
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
C
3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（
）
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
C
4、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，
又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：
A、脱分化
B、去分化
C、再分化
D、脱分化或去分化
1.植物组织培养属于哪种生殖方式？
2.植物组织培养得到的植物体细胞中染色体数目？
3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来自
个亲本？（1个，2个）
请同学们讨论如何实现？
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。
1.概念：
将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的方法。
三、植物体细胞杂交
2.过程
再生出细胞壁
脱分化
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
去壁
去壁
人
工
诱
导
纤维素酶和果胶酶(酶解法)
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
融合完成的
标志
筛选
①植物体细胞杂交过程中运用了植物细胞工程中的哪些技术？
②你认为植物体细胞杂交技术利用了哪些生物学基本原理？
?
③你认为用植物体细胞杂交技术有何现实意义？
细胞膜具有一定的流动性；细胞具有全能性
打破生殖隔离，实现远源杂交。
植物细胞融合、植物组织培养
科学家历尽艰辛，实现了马铃薯和番茄两个物种之间的杂交，可惜这株超级杂种植物既不结番茄，也不长马铃薯。这是为什么呢？
生物基因虽然是遗传物质的结构与功能的基本单位，具有一定的独立性；但它的表达不是孤立的，它们之间是互相调控、互相影响的。杂种植株的细胞中含有两个物种的遗传物质由于相互干扰，使双方的基因都不能有序正常的表达。
4、成果和尚未解决的问题：
成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株
未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状
3、意义
克服远缘杂交不亲和的障碍
1.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？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：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。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。
小结：
1、植物体细胞杂交尚未解决的问题有：
A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体
B、将杂种细胞培育成植株
C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性
D、尚未培育出属间杂种植物
课堂素养达标
2、不能人工诱导原生质体融合的方法是
A、振动
B、电刺激
C、PEG试剂
D、重压
3、植物细胞表现出全能性的必要条件是??????
A.
给予适宜的营养和外界条件
B.
导入其他植物细胞的基因
C.
脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.
将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
4、植物体细胞融合完成的标志是
A．产生新的细胞壁
B．细胞膜发生融合
C．细胞质发生融合
D．细胞核发生融合
5、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指
A．不同植物的精子和卵细胞的融合
B．不同植物的原生质体的融合
C．完整的两个体细胞的融合
D．植物花粉细胞的两两融合
A
B
练习：
如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入
试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题：
⑴要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括
和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和
两类植物激素。
⑵此过程依据的原理是
。A和B阶段主要进行的分裂方式是__
，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞
等。
⑶此过程要无菌操作，主要是指对
进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是
。
⑷试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因
的结果。
答案⑴无机物
生长素
⑵细胞的全能性
有丝分裂
分化
⑶培养基
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
⑷选择性表达