2020-2021学年高二生物人教版选择性必修三2.1.1.植物细胞工程的基本技术课件36张
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高二生物人教版选择性必修三2.1.1.植物细胞工程的基本技术课件36张 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 17.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-04-13 21:29:12 | ||
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文档简介
第1课时 植物细胞工程的基本技术
第1节
细胞工程发展历程
1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1958年斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞
2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞
1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
1971年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物
1960年科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。
2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
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？
植物细胞的全能性
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
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
---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。
植物细胞的全能性
---多肉进行叶插繁殖
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
植物细胞的全能性
一、植物组织培养技术
一、植物组织培养技术
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
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
根、芽
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
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
一、植物组织培养技术
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
归纳---细胞表现全能性的条件
一、植物组织培养技术
探究-实践
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
一、植物组织培养技术
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
消毒与无菌水冲洗
切割与接种
一、植物组织培养技术
菊花的组织培养
超净工作台或接种箱
（2）接种到诱导愈伤组织培养基
脱分化 避光
形成愈伤组织
愈伤组织培养
培养温度：18-220C
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
一、植物组织培养技术
（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
一、植物组织培养技术
幼 苗
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
植物组织培养过程示意图
完整植株
外植体
一、植物组织培养技术
二、植物体细胞杂交技术
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
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
二、植物体细胞杂交技术
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。
1、概念：
2、融合实例:
二、植物体细胞杂交技术
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
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
3、步骤说明:
4、意义:
二、植物体细胞杂交技术
谢谢观看！
第2课时 植物细胞工程的应用
第1节
一、植物繁殖的新途径
运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自单一的个体，可以保持优良品种的遗传特性。例如一株葡萄一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到400万株。
1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。
培养
无籽西瓜
接种
1、快速繁殖
实际应用：
快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。
石斛
百年牡丹树
连翘
一、植物繁殖的新途径
优点：
①繁殖率高，可大批量生产
②保持亲本的优良性状（无性繁殖 ）
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
一、植物繁殖的新途径
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
背景资料
一、植物繁殖的新途径
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。
脱毒苗不等于抗毒苗，与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
脱毒草莓
普通草莓
原因：
方法：
一、植物繁殖的新途径
2、作物脱毒
脱毒产品
甘蔗
香蕉
马铃薯
菠萝
一、植物繁殖的新途径
选择亲本
有性杂交
F1代
花粉离体培养
单倍体植株
诱变
染色体加倍
可育纯合子
选择所需类型
后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。
(1)方法：
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍，选择稳定遗传优良品种
(3)优点：
(2)过程：
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋 水 仙 素
第2年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
单倍体育种
第1年
二、作物新品种的培育
选择矮秆抗病即为新品种
（4）应用
水稻
小麦
烟草
柏树
二、作物新品种的培育
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
外植体
新品种
筛选培育
愈伤组织
脱分化
多种突变体
诱导分化
诱变处理
白三叶草
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
抗病、
抗盐、
含高蛋白、高产
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
缺点：
产生：
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
利用：
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
二、作物新品种的培育
2.一般组织培养到愈伤组织即可，
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类：
植物细胞工程的应用
一、植物繁殖的新途径
二、作物新品种的培育
三、细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
药物，香料，蛋白质等
2.作物脱毒
1.微型繁殖
谢谢观看！
第1节
细胞工程发展历程
1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1958年斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞
2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞
1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
1971年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物
1960年科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。
2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
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？
植物细胞的全能性
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
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
---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。
植物细胞的全能性
---多肉进行叶插繁殖
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
植物细胞的全能性
一、植物组织培养技术
一、植物组织培养技术
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
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
根、芽
植物体
脱分化
再分化
培养条件：
①无菌
②营养物质
③适宜环境条件（温度、PH、光等）
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞
失去特有结构和功能转变成未分化的细胞
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
一、植物组织培养技术
（1）离体状态
（2）无菌操作
（3）种类齐全、比例适合的营养物质
（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
归纳---细胞表现全能性的条件
一、植物组织培养技术
探究-实践
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
一、植物组织培养技术
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
消毒与无菌水冲洗
切割与接种
一、植物组织培养技术
菊花的组织培养
超净工作台或接种箱
（2）接种到诱导愈伤组织培养基
脱分化 避光
形成愈伤组织
愈伤组织培养
培养温度：18-220C
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
一、植物组织培养技术
（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
一、植物组织培养技术
幼 苗
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
植物组织培养过程示意图
完整植株
外植体
一、植物组织培养技术
二、植物体细胞杂交技术
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
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
二、植物体细胞杂交技术
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。
1、概念：
2、融合实例:
二、植物体细胞杂交技术
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
打破生殖隔离，实现远源杂交育种，培育植物新品种。
3、步骤说明:
4、意义:
二、植物体细胞杂交技术
谢谢观看！
第2课时 植物细胞工程的应用
第1节
一、植物繁殖的新途径
运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自单一的个体，可以保持优良品种的遗传特性。例如一株葡萄一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到400万株。
1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。
培养
无籽西瓜
接种
1、快速繁殖
实际应用：
快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。
石斛
百年牡丹树
连翘
一、植物繁殖的新途径
优点：
①繁殖率高，可大批量生产
②保持亲本的优良性状（无性繁殖 ）
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
一、植物繁殖的新途径
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
背景资料
一、植物繁殖的新途径
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。
脱毒苗不等于抗毒苗，与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
脱毒草莓
普通草莓
原因：
方法：
一、植物繁殖的新途径
2、作物脱毒
脱毒产品
甘蔗
香蕉
马铃薯
菠萝
一、植物繁殖的新途径
选择亲本
有性杂交
F1代
花粉离体培养
单倍体植株
诱变
染色体加倍
可育纯合子
选择所需类型
后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。
(1)方法：
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍，选择稳定遗传优良品种
(3)优点：
(2)过程：
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋 水 仙 素
第2年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
单倍体育种
第1年
二、作物新品种的培育
选择矮秆抗病即为新品种
（4）应用
水稻
小麦
烟草
柏树
二、作物新品种的培育
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
外植体
新品种
筛选培育
愈伤组织
脱分化
多种突变体
诱导分化
诱变处理
白三叶草
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
抗病、
抗盐、
含高蛋白、高产
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
缺点：
产生：
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
利用：
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
二、作物新品种的培育
2.一般组织培养到愈伤组织即可，
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类：
植物细胞工程的应用
一、植物繁殖的新途径
二、作物新品种的培育
三、细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
药物，香料，蛋白质等
2.作物脱毒
1.微型繁殖
谢谢观看！