2020-2021学年高二生物人教版选修三：2.1.1 植物细胞工程的基本技术 课件（共计26张PPT）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高二生物人教版选修三：2.1.1 植物细胞工程的基本技术 课件（共计26张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 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 | 2021-03-06 20:12:25 | ||
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文档简介
“超级细菌”的培育过程
方法二：如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
细胞工程
方法一：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。
基因工程
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
细胞工程的概念
指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，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。
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
细胞整体水平或细胞器水平
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
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。
蛋白质工程是 水平上的技术。
细胞工程与基因工程相比：
细胞
分子
思考:
分子
细胞工程
讨论：科学家怎样利用菊花的花瓣培养出的菊花？
植物组织培养技术
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
植物组织培养技术
2、原理
细胞的全能性
1、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。
细胞的全能性
1) 概念
①受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性，叫做细胞的全能性。
2) 原因
3) 全能性的比较
：理论上讲，每个细胞都包含该物种的全套遗传物质。
②植物细胞全能性一般比动物细胞
强
植物组织培养技术
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。
4)实质：
5)体内细胞未表现全能性的原因：
基因选择性表达的结果
6)全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：
内因：离体细胞、组织或器官
外因：1）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等
2）培养基（一定的营养物质、激素、琼脂）
植物细胞工程的理论基础---细胞全能性
植物组织培养技术
植物组织培养技术
下列属于植物组织培养的是（ ）
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.受精卵发育成植株
即时应用
A
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：有机物 无机盐 水分
③一定的外界条件
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规
则，高度液泡化的
呈无定形状态的薄
壁细胞，无叶绿体
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
3、植物组织培养技术的过程
由高度分化的植物组织或细胞在一定条件下，经过诱导后形成愈伤组织
愈伤组织重新分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫再分化
植物组织培养技术
无菌接种
试管苗的形成
愈伤组织的形成
移栽大田，培养成正常植株
胡萝卜的组织培养
取材（形成层）
消毒
脱分化
再分化
(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？
①防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；②杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时为什么强调要切取含有形成层部分？
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。
(3)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？
因为这部分容易诱导形成愈伤组织。
植物组织培养技术
(4)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
植物组织培养技术
植物组织培养技术
保持优良性状；
繁殖速度快、大规模生产；
提高经济效益
4、意义：
问题探讨：
×
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
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。
背景资料
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。
植物体细胞杂交
1、 概念
不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，杂种细胞发育成新的植物体的方法。
植物体细胞杂交
小组合作讨论（3min）：
（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁？
（3）怎样诱导两个原生质体的融合？
（4）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？
脱分化 （细胞分裂）
①
②
③
④
⑤
融合的原生质体
原生质体B
原生质体A
去壁
去壁
植物A细胞
植物B细胞
诱导融合
再生出细胞壁
杂种细胞
愈伤组织
再分化
杂种植株
植物
组织
培养
植物
细胞
融合
植物体细胞杂交
2 、过程
方法：离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
融合完成的标志
植物体细胞杂交
3 、理论基础
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合
4 意义：
克服了远源杂交不亲和性的障碍
5 未解决的问题：还不能让杂种植物按照人们的要求表现出亲代性状。
甘蓝
白菜
白菜—甘蓝
失败
即时应用
1、在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( )
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株
D．利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
A
P38 思考与探究1
主要原因：
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。
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？
P38 思考与探究2
自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——绿眼虫，这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，请尝试设计出具体的实验方案。
比较
植物组织培养
植物体细胞杂交技术
相同点
原理
步骤
意义
联系
无性繁殖
细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状
繁殖速度快、大规模生产
提高经济效益
植物体细胞杂交技术应用了组织培养
克服不同种生物远源杂交的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
膜流动性、细胞全能性
方法二：如果将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？
细胞工程
方法一：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。
基因工程
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
细胞工程的概念
指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，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。
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
细胞整体水平或细胞器水平
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
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。
蛋白质工程是 水平上的技术。
细胞工程与基因工程相比：
细胞
分子
思考:
分子
细胞工程
讨论：科学家怎样利用菊花的花瓣培养出的菊花？
植物组织培养技术
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
植物组织培养技术
2、原理
细胞的全能性
1、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。
细胞的全能性
1) 概念
①受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性，叫做细胞的全能性。
2) 原因
3) 全能性的比较
：理论上讲，每个细胞都包含该物种的全套遗传物质。
②植物细胞全能性一般比动物细胞
强
植物组织培养技术
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。
4)实质：
5)体内细胞未表现全能性的原因：
基因选择性表达的结果
6)全能性表达的条件（植物组织培养的条件）：
内因：离体细胞、组织或器官
外因：1）适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等
2）培养基（一定的营养物质、激素、琼脂）
植物细胞工程的理论基础---细胞全能性
植物组织培养技术
植物组织培养技术
下列属于植物组织培养的是（ ）
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.受精卵发育成植株
即时应用
A
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：有机物 无机盐 水分
③一定的外界条件
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规
则，高度液泡化的
呈无定形状态的薄
壁细胞，无叶绿体
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
3、植物组织培养技术的过程
由高度分化的植物组织或细胞在一定条件下，经过诱导后形成愈伤组织
愈伤组织重新分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫再分化
植物组织培养技术
无菌接种
试管苗的形成
愈伤组织的形成
移栽大田，培养成正常植株
胡萝卜的组织培养
取材（形成层）
消毒
脱分化
再分化
(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？
①防止各种杂菌感染和培养物争夺营养；②杂菌生长过程中所产生的对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时为什么强调要切取含有形成层部分？
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。
(3)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？
因为这部分容易诱导形成愈伤组织。
植物组织培养技术
(4)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
植物组织培养技术
植物组织培养技术
保持优良性状；
繁殖速度快、大规模生产；
提高经济效益
4、意义：
问题探讨：
×
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。
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。
背景资料
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。
植物体细胞杂交
1、 概念
不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞，杂种细胞发育成新的植物体的方法。
植物体细胞杂交
小组合作讨论（3min）：
（1）要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？
（2）怎样通过比较温和的方法去掉细胞壁？
（3）怎样诱导两个原生质体的融合？
（4）如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？
（5）如何将杂种细胞培育成杂种植株？
脱分化 （细胞分裂）
①
②
③
④
⑤
融合的原生质体
原生质体B
原生质体A
去壁
去壁
植物A细胞
植物B细胞
诱导融合
再生出细胞壁
杂种细胞
愈伤组织
再分化
杂种植株
植物
组织
培养
植物
细胞
融合
植物体细胞杂交
2 、过程
方法：离心、振动、电刺激、
聚乙二醇（PEG）
融合完成的标志
植物体细胞杂交
3 、理论基础
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
利用电激法将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合
4 意义：
克服了远源杂交不亲和性的障碍
5 未解决的问题：还不能让杂种植物按照人们的要求表现出亲代性状。
甘蓝
白菜
白菜—甘蓝
失败
即时应用
1、在下列选项中，不需要采用植物组织培养技术的是( )
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培养抗棉铃虫的棉花植株
D．利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
A
P38 思考与探究1
主要原因：
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。
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？
P38 思考与探究2
自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——绿眼虫，这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，请尝试设计出具体的实验方案。
比较
植物组织培养
植物体细胞杂交技术
相同点
原理
步骤
意义
联系
无性繁殖
细胞全能性
①脱分化
②再分化
保持优良性状
繁殖速度快、大规模生产
提高经济效益
植物体细胞杂交技术应用了组织培养
克服不同种生物远源杂交的障碍
①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养
膜流动性、细胞全能性