2.1 植物细胞工程 课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

植物细胞工程 （植物细胞工程的基本技术） 植物小百科 合作探究一 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 阅读学案上的2则发展史资料，讨论回答每则资料后的问题。 要求 ① 限时5分钟，请小组所有成员全力以赴 ② 确定小组发言人，做好展示准备，并做好点评准备 1902年，哈伯兰特提出高等植物的器官和组织可以不断地分割，直至单个细胞。植物体细胞在适宜的条件下，有发育成完整植株的潜力。为了证实这一观点，他在克诺普培养液（含大量元素和铁）中离体培养野芝麻、凤眼兰的栅栏组织和虎眼万年青属植物的表皮细胞。但是他只观察到细胞的增长，并没有观察到细胞分裂。 虽然他的实验失败了，但他仍然发表论文《植物细胞离体培养实验》，提出植物细胞全能性的设想。 细胞全能性：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 资料一 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 哈伯兰特提出植物细胞全能性设想的理论基础是什么？ 哈伯兰特的实验没有获得再生植株，关于植物细胞的全能性只是设想。这么做有何意义？他失败的原因可能是什么？ 如果让你来设计条件实现细胞的全能性，你会考虑哪些因素？ 细胞中含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。 为其他科学家的研究指明了方向，奠定了基础。 选择的材料分化程度高，全能性低，实验难度大；培养基成分简单，不能满足细胞分裂分化的需求。 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 2 一定的营养物质 3 植物激素诱导和调节 4 适宜的外界条件（温度、pH、光照 等） 5 无菌操作 1 离体 细胞全能性实现的条件 时间 科学家 实验材料 培养基成分 成果 1933年 李继侗 3mm以上的银杏胚 加入胚乳汁 促进离体胚的成长 1934年 美国怀特（White） 番茄根 无机盐、酵母浸出液、蔗糖 建立了第一个活跃生长的无性繁殖系 1934年 法国高特里特（Gautheret） 山毛榉、 黑杨形成层 含葡萄糖和盐酸半胱氨酸的克诺普溶液、IAA和B族维生素等生长因子 组织不断增殖、生长大为增加 1937年 美国怀特 （White） 小麦根尖 无机盐、B族维生素（硫胺素、烟酸、吡哆醇 ）、蔗糖 建立了第一个由已知化合物组成的综合培养基 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 根据上述实验结果，你认为植物细胞全能性的实现需要哪些营养条件？ 科学家们对培养基成分的研究取得了什么进展？ 资料二 1956 Miller等人发现了细胞分裂素-激动素 1957 Skoog和Miller提出植物生长调节剂控制器官形成的概念，指出通过改变培养基中生长素和细胞分裂素的比例，可以控制器官的分化 1958 Steward等以胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为人工体细胞胚，最终得到完整小植株，为细胞全能性理论提供了强有力的支持 拓展 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 无机营养成分(水和无机盐) 有机营养成分(蔗糖、氨基酸、维生素等) 特定浓度和比例的激素(主要是生长素和细胞分裂素) 1962年Murashibe和Skoog 培养基成分： 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 生长素用量 / 细胞分裂素用量 结果 比值≈1 比值＞1 比值＜1 促进根的分化 促进芽的分化 促进愈伤组织的形成 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 细胞分裂素类 生长素类 根据课本P35图2-1及探究·实践第一自然段内容，以小组为单位，完成以下任务。 ①明晰外植体、愈伤组织、脱分化、再分化的概念 ②归纳绘制植物组织培养流程图 ③利用黑板上的图片构建植物组织培养流程模型 合作探究二 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 优点： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 胚状体 或根、芽 试管苗（移栽到大田） 脱分化： 已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。 愈伤组织： 细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。 再分化： 愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。 注意：该培养过程一般不需要光照 注意：该培养过程需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用 外植体： 离体的植物器官、组织或细胞 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 原理： 植物细胞的全能性 保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 可实现产业化生产 提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 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。 斯图尔德 1902 1958 哈伯兰特 金线兰的叶——观赏价值 铁皮石斛的茎——药用价值 杂交育种？ 生殖隔离 提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 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。 斯图尔德 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。 1902 1958 1960 卡尔森 1971 诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。 哈伯兰特 Takebe 1971 首次在烟草上由原生质体获得了再生植株，证实了原生质体同样具有全能性。 体细胞杂交技术：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 植物细胞融合遇到的第一个障碍是什么？如何解决？ 如何诱导两个原生质体的融合？与细胞膜的什么特性有关？ 植物细胞融合完成的标志是什么？融合细胞形成后需要筛选吗？ 得到目标杂种细胞后，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 植物体细胞杂交的过程可分为几个步骤，尝试完成流程图。 植物体细胞杂交属于有性生殖吗？该技术有何重要意义？ 合作探究三 根据课本P37-38讨论回答下列问题 番茄 × 马铃薯 "番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄、地下长马铃薯，这是为什么？ 主要原因是∶生物体内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"番茄—马铃薯"杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 白菜 白菜－甘蓝 甘蓝 “白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。 课堂小结 提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 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。 斯图尔德 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。 1902 1958 1960 卡尔森 1971 诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。 哈伯兰特 Takebe 1971 首次在烟草上由原生质体获得了再生植株，证实了原生质体同样具有全能性。 学 以 致 用 以下为植物体细胞杂交技术流程图,其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞,所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析回答: （1）①过程使用了_______________酶，以去除细胞壁获得原生质体；此处使用的溶液浓度较大，保证植物的细胞会发生_________，以保护原生质体不被破坏。 （2）在采用化学法进行过程②时,一般是用________________作为诱导剂 （3）④过程中，细胞的分化程度会______(填“升高”“降低”或“不变”）。愈伤组织经过⑤过程重新分化成根和芽的过程叫_________。常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是_____________________________。 （4）将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养,再经过②和③,c的细胞类型有______________________________(填染色体组成，不考虑3个或3个以上的细胞融合)。 （5）⑥过程要将幼苗先移植到______________________中，待其长壮后再移栽入土。 纤维素酶、果胶 质壁分离 聚乙二醇（PEG） 降低 再分化 生长素和细胞分裂素的比例不同 AA、BB、AAAA、BBBB、AABB 消过毒的蛭石或珍珠岩 探究·实践 实验原理 材料用具 方法步骤 结果分析与评价 探究·实践 实验原理 材料用具 方法步骤 结果分析与评价 学 以 致 用 1.玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是(　　) A.从繁殖原理上分析，A→D属于无性生殖 B.植株D和G中的染色体组数不同 C.E→G不能体现细胞的全能性 D.E→F过程中获得的植株一般不用于大田生产 2.如图为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是 AA 和 BB。据图分析，下列叙述正确的是 A.经过程①获得的 a、b 称为原生质体， 过程②利用了细胞膜的流动性 B.c 细胞只有 AABB 这一种类型 C.过程③和④分别是脱分化和再分化 D.获得的植物 d，即使在减数分裂时 同源染色体能正常配对，在理论上也是不可育的 学 以 致 用 3.某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列叙述正确的是 A.外植体消毒的过程：酒精消毒30 s→次氯酸钠溶液处理30 min→无菌水清洗 2～3次 B.愈伤组织是一种不定形的薄壁组织团块，诱导产生愈伤组织时每日应给予适时光照 C.诱导生芽的培养基与诱导生根的培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比例和用量更高 D.打开封口膜后直接用流水冲洗掉幼苗根部培养基，再移植到消毒的蛭石环境中炼苗处理 学 以 致 用 $$