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

选择性必修3生物技术与工程 2019 细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首只体细胞克隆哺乳动物多莉羊(Dolly)诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？ 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展，培育克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来，细胞工程领域成果迭出，方兴未艾。 第2章细胞工程 科技探索之路 细胞工程的发展历程 1902年，哈伯兰特(G.Haberlandt，1854-1945)提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功 1958年，斯图尔德(F.C.Steward，1904-1993)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。 1960年，科金(E.C.Cocking，1931-)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。 1964年，古哈(S.Guha，1938-2007)等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。 1971年，卡尔森(P.S.Carlson，1944-2017)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。 1974年，土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。 植物细胞工程 32 第2章 细胞工程 第2章细胞工程 科技探索之路 细胞工程的发展历程 动物细胞工程(含胚胎工程) 科技探索之路 33 1890年，希普(W.Heape，1855-1929)将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。 1907年，哈里森(R.G.Harrison，1870-1959)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。 1951年，张明觉(1908-1991)等发现了哺乳动物精子的获能现象。 1958年，格登(J.Gurdon，1933-)用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。同一时期，我国科学家童第周(1902-1979)等开展了鱼 类细胞核移植工作。 1959年，试管家兔诞生。之后，多种试管动物相继出生。 1975年，米尔斯坦 (C.Milstein，1927-2002)和科 勒(G.Köhler，1946-1995)等创立了单克隆抗体技术。 1978年，小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。 1996年，世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。 1981年，埃文斯(M.J.Evans，1941-)等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞。 2006年，山中伸弥(S.Yamanaka，1962-)等获得了诱导多能干细胞。我国科学家用这种 细胞培育出了小鼠。 2014年，世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。 2017年,我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 第2章细胞工程 “其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫开也，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱--金漳兰谱》的跋文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；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、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？ 国画作品--兰 从社会中来 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40% 34 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 必修1-P121--细胞经分裂和分化后，仍具 有产生完整有机体或分化成其他各种细胞 的潜能和特性。 (1)细胞具有全能性的原因：高度分化的 细胞仍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。 ①体细胞全能性与细胞分化程度/分裂能力：分化程度低＞分化程度高；分裂能力强＞分裂能力弱 ②不同类型细胞的全能性：受精卵＞ 生殖细胞＞体细胞；受精卵＞干细胞＞体细胞 ③不同生物细胞的全能性：植物细胞>动物细胞 34 第2章 细胞工程 1. (2) 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 34 第2章 细胞工程 1. (2) (3)体现细胞的全能性的标志：细胞→完整个体或其他各种细胞 ①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 ②受精卵发育成个体(动植物) ③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 ④用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 第1节 植物细胞工程 35 2. (1)定义 (2)理论基础：植物细胞的全能性 (3)① 植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药是常用的 外植体 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 第1节 植物细胞工程 35 脱分化 (3)②过程 再分化 试管苗 完整植株 移栽 已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而 转变成未分化细胞的过程。(遮光) 思考：若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体?为什么？ 不含有叶绿体。因为培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞 ③无叶绿体，可进行有丝分裂 (4)生殖方式：无性生殖 分裂方式：有丝分裂 影响因素 生长素和细胞分裂素的比值 微生物；培养基的离子平衡 pH值；温度 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 第1节 植物细胞工程 35 脱分化 (3)②过程 再分化 试管苗 完整植株 移栽 (5)植物组织培养的条件：离体、无菌、适宜的外界条件、培养基(固体；蔗糖：提供能量、调节渗透压) 配制合适的培养基：包括有机营养成分、无机营养成分、适宜浓度和比例的激素。 (4)生殖方式：无性生殖 分裂方式：有丝分裂 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 第1节 植物细胞工程 35 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 36 第2章 细胞工程 避光(有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。) 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 若先生根后面就不易生芽 培育的试管苗能直接移栽到露地吗？ 应如何操作？ 第1节 植物细胞工程 37 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 36 第2章 细胞工程 避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养,同时防止有些杂菌危害培养物的生长 培养基、接种工具灭菌不彻底； 外植体消毒不彻底； 操作过程不符合无菌操作要求等。 2周左右 与生长素的极性运输有关； 生长素含量多的部分容易生出不定根，含量少的部分生出不定芽，一般而言，容易长不定芽的是形 态学上端，容易长不定根的是形态学下端，因此应该将形态学上端朝上，下端朝下，若倒插，外植体不易存活。 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 空白对照：不加任何激素 实验组1：生长素/细胞分裂素=1；实验组2：生长素/细胞分裂素>1；实验组3：生长素/细胞分裂素<1。 生长素 细胞分裂素 结果 =1 促进愈伤组织的形成 >1 有利于根的分化，抑制芽的形成 <1 有利于芽的分化，抑制根的形成 第1节 植物细胞工程 37 第1节 植物细胞工程 第2章细胞工程 $$