2.1.1 植物细胞工程的基本技术课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

原理和方法 操作水平 目的 分类 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 植物细胞工程和动物细胞工程 细胞工程 概念. 分析 P31 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 ----植物细胞工程的基本技术 2 目录 /CONTENTS 01 02 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 微生物的纯培养 3 从社会中来 P34 兰花 灰绿色 世上最贵的兰花,没有之一 ！ 市场价格： 1500万每株！ 5 I have a dream! 细胞的全能性 已分化的细胞 完整生物体或分化成其他各种细胞 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。 1.全能性定义： 3.具有全能性的原因： 2.全能性的大小： 受精卵 生殖细胞 体细胞 ＞ ＞ 植物体细胞 ＞动物体细胞 分化程度低的 〉分化程度高的； 分裂能力强的 〉分裂能力弱的 细胞的全能性 实例： 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 从一粒玉米种子长成一棵植株 4.体现全能性的标志 ： 5.体内细胞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。 √ √ × 发育成完整生物体或分化成其他各种细胞 具有全能性≠体现(实现)全能性 具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性； 细胞的全能性 6.全能性表达（植物组织培养）的条件： 离体细胞、组织或器官 提供一定的营养、激素等 适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等 11 植物组织培养技术 01 1、概念：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。 3、大致过程： 2、理论基础： 植物细胞的全能性 细胞工程 12 植物组织培养技术 01 已分化的细胞 未分化的细胞 (愈伤组织) 不定形的薄壁组织团块。 脱分化： 愈伤组织： 相关概念 （芽、根等器官） 再分化： 外植体： 指离体培养的植物器官、组织或细胞。 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 完整植株 未分化的细胞 已分化的细胞 (愈伤组织) 脱分化 关键操作 和 再分化 细胞工程 启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素是 。 探究•实践 使用比例 实验结果 有利于根的分化 有利于芽的分化 促进愈伤组织的形成 生长素/细胞分裂素比值高 生长素和细胞分裂素 生长素/细胞分裂素比值低 生长素/细胞分裂素比值适中 菊花的组织培养 流水冲洗 →酒精消毒30s →无菌水清洗2～3次 →次氯酸钠溶液处理30min →无菌水清洗2～3次。 消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽、生根 炼苗、移栽 探究•实践 双手、超净工作台： 外植体： 酒精消毒 菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 将消过毒的外植体置于无菌培养皿中 →用无菌滤纸吸去表面的水分 →用解剖刀将外植体切成 0.5～1cm长的小段。 探究•实践 Expand 01 拓展 一、植物组织培养常用的培养基配方 P116 二、MS培养基配过程 提供C源； 维持培养基的渗透压； 抑制细菌的生长繁殖。 菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 探究•实践 接种外植体时，不要倒插！ （将“形态学上端”朝上） 在酒精灯火焰旁进行 诱导愈伤组织的培养基： 生长素/细胞分裂素比值适中 菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 探究•实践 诱导形成愈伤组织时置于黑暗。 原因：无光照有利于愈伤组织的形成 菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 探究•实践 置于光照！ 芽发育成叶，光照有利于 叶肉细胞中叶绿素的合成 先诱导生芽： 生长素/细胞分裂素比值低 后诱导生根： 生长素/细胞分裂素比值高 菊花的组织培养 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。 用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。 探究•实践 炼苗！ 移栽！ 回顾实验 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导生芽生根 ⑥炼苗、移栽 探究.实践：百合的组织培养 https://mp.weixin.qq.com/s/lKo7_qrWXuL6_nHfxqCLJw 23 植物体细胞杂交技术 02 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？ 不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ “番茄-马铃薯”的假想图 细胞工程 24 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。 植物体细胞杂交技术 02 1.概念： 参考动物细胞融合，若是植物细胞之间的杂交，则应先做什么？ 细胞工程 25 植物体细胞杂交技术 02 2.过程 去壁 ① 去壁 ① 融合 ② 再生 新的 细胞壁 ③ 脱分化 ④ 再分化 ⑤ 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 植物体细胞杂交 细胞A 细胞B 原生质体A 原生质体B 杂种细胞 杂种植株 细胞工程 26 植物体细胞杂交技术 02 (1)去除细胞壁 ①去壁原因： ②方法： ③相关酶： 细胞壁阻碍着细胞间的杂交 酶解法 纤维素酶和果胶酶 细胞工程 27 植物体细胞杂交技术 02 （2）原生质体 间的融合 ①理论基础： ②方法： 细胞膜具有流动性 物理方法：电融合法、离心法 化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法 细胞工程 植物体细胞杂交技术 02 （3）植物组织培养 理论基础： 植物细胞的全能性 细胞工程 29 植物体细胞杂交技术 02 （5）植物体细胞杂交完成的标志： 形成杂种植株 （4）植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁 细胞工程 植物体细胞杂交技术 02 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等 3、意义： 融合实例: 细胞工程 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。 "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? Expand 02 拓展 （3）变异类型 植物体细胞杂交：染色体变异 有性杂交：基因重组 项目 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 过程 1．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 结果 完整植株 杂种植株 繁殖植物意义 繁殖速度快、“高保真”、不受自然生长季节限制 克服远缘杂交不亲和性 一、概念检测 1. 下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是( ) A.进行a处理时能用胰蛋白酶 B.b是诱导融合后得到的杂种细胞 C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽 D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中 A 练习与应用 2. 科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？ 纤维素酶和果胶酶 Tissue culture of Chrysanthemum 01 菊花的组织培养 固体基质型，含水量高、 蓄水性强、透性好，适合栽培 珍珠岩 ,珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，有弧形或圆形裂隙，如珍珠的结构，所以被命名为珍珠岩 。 蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的矿物。它是一种比较少见的矿物，属于硅酸盐。 1．植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 (1)诱导产生的细胞(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B) ①未融合的细胞：A和B。 ②两两融合的细胞：AA、BB和AB。 ③多细胞融合体。 (2)检测方法：对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。 ①若得到的是一种植物的性状，说明是未融合细胞。 ②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。 ③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。 ④若得到的是一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。 3．杂种植物遗传物质的变化 (1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。 (2)染色体组数 ①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。 ②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。 ③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。 4．对不同物种植物体细胞杂交和有性杂交的比较 (1)结果不同 ①体细胞杂交：不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加。 ②植物有性杂交：先减半再相加。 (2)适用的定律不同 ①有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律。 ②植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律。 Lavf58.29.100 $$