第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术 课件2-2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课件PPT（人教版2019）

第1节 一 植物细胞工程的 基本技术 第2章　细胞工程 生物 学习目标 ①说明植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理;以流程图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的过程。 ②尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。 教学重难点 重点： 1.植物组织培养的原理和过程。 2.植物体细胞杂交技术的原理。 难点 植物组织培养的实验。 导入新课 “其芽茸茸， 其叶青青， 犹绿衣郎， 挺节独立， 可敬可慕。迨夫花开， 凝晴濃露， 万态千妍， 薰风自来， 四坐芬郁， 岂非入兰室乎！ 岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》(宋·赵时庚)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？ 问题思考 提示：可以利用植物组织培养技术繁育兰花。 一、细胞全能性 新课讲授 新课讲授 什么叫细胞全能性？体现全能性的标志是什么？请举出相关的实例。 [探究一]细胞的全能型 胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 提示：细胞全能性的定义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 标志：细胞发育为完整个体或分化成其他各种细胞。 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或蜂王，卵细胞发育成雄蜂；用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株。 用叶子繁殖成新的植株 新课讲授 植物细胞具有全能性的根本原因是什么？通过实例说明细胞在植物体中不体现全能性的原因。 [探究一]细胞的全能型 提示：植物细胞具有全能性的根本原因：植物体的每一个细胞都包含该物种所特有的全套遗传物质。 细胞在植物体中不体现全能性的实例：芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 细胞在植物体中不体现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。 二、植物组织培养技术 新课讲授 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 提示：植物组织培养：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。 1.植物组织培养 什么是植物组织培养技术？ 植物组织培养技术 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 提示：植物组织培养技术的理论基础：细胞具有全能性。 植物组织培养技术的理论基础是什么？分析讨论植物组织培养的一般过程。 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 试管苗 移栽 完整植株 根、芽等 一般过程： 移栽成活 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 提示：外植体：离体的植物器官、组织或细胞。如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药等。 愈伤组织：已经分化的细胞经过脱分化形成的不定形的薄壁组织团块。 脱分化：已经分化的细胞，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。 什么是外植体？什么是愈伤组织？什么叫脱分化？ 植物组织培养技术 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 提示：再分化：愈伤组织重新分化为芽、根等器官的过程。 需要光的原因：叶肉细胞中叶绿素的合成过程需要光照。 什么叫再分化？再分化后为什么需要光照？ 植物组织培养过程需要的条件有哪些？ 提示：植物组织培养过程需要的条件：①无菌；②种类齐全、比例合适的营养物质；③适宜的环境条件(温度、pH、光等)；④植物激素(主要是生长素和细胞分裂素)诱导和调节。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 2.菊花的组织培养 菊花的组织培养过程是怎样的？ 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 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 阅读教材，菊花组织培养的实验目的有哪些？植物组织培养有哪些步骤？ 提示：实验目的：(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、用量的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。 实验步骤：(1)制备外植体、消毒；(2)接种到诱导愈伤组织的培养基中；(3)接种到诱导生芽的培养基上；(4)接种到诱导生根的培养基上，形成试管苗；(5)试管苗移栽。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 如何制备外植体？ 提示：用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的菊花茎段)用体积分数为70%的酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2~3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2~3次。将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5~1 cm长的小段。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 如何将外植体接种到诱导愈伤组织分化的培养基上？诱导愈伤组织期间是否需要光照？ 提示：在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。培养过程需要避光，温度是18~22 ℃。　 再分化时为什么先诱导生芽，再诱导生根？ 提示：因为先诱导芽的分化，植物能进行光合作用，积累有机物，有利于分化进行。 在培养过程中生长素与细胞分裂素的比值是固定不变的吗？ 提示：不是。形成愈伤组织时，生长素和细胞分裂素比值为1；诱导生芽时，生长素与细胞分裂素的比值小于1；诱导生根时，生长素与细胞分裂素的比值大于1。 三、植物体细胞杂交技术 新课讲授 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 三、植物体细胞杂交技术 科学家希望培育出一种地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 提示：不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 什么是植物体细胞杂交？植物体细胞杂交过程具体如何操作？ 提示：定义：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。 植物体细胞杂交过程包括植物细胞融合和植物组织培养。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 细胞A 细胞B 人工诱导融合 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 原生质体B 原生质体A 去壁 去壁 植物细胞融合 植物组织培养 植物体细胞杂交过程： 酶解法 移栽 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 酶解法怎么进行？如何诱导原生质体融合？ 提示：酶解法去壁是通过纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，形成原生质体。诱导原生质体融合可通过物理法、化学法进行。物理法：电融合法、离心法等；化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+_高pH融合法等。融合后原生质体再生出细胞壁成为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织。 植物体细胞杂交有何意义？ 提示：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 新课讲授 [探究二]植物组织培养技术 你能够解释白菜—甘蓝的融合培养过程吗？ 1.植物组织培养的理论基础：植物细胞全能性。 2.植物组织培养的条件： ①离体；②无菌；③培养基；④适宜的培养条件。 3.体现细胞全能性的条件 新课讲授 [核心归纳] 材料 离体的细胞、组织或器官 培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素 外界条件 ①无菌操作； ②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照 4.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响 新课讲授 [核心归纳] 生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果 比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 新课讲授 5.植物体细胞杂交过程 [核心归纳] 步骤 图解 技术 原生质体的获取   酶解法：纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 原生质体的融合 原理：细胞膜的流动性   杂种植株的形成 植物组织培养 新课讲授 [核心归纳] 6.植物体细胞杂交与植物组织培养的比较 (1)原理 ①植物体细胞杂交的原理： a.细胞膜的流动性； b.植物细胞的全能性。 ②植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。 (2)过程 植物体细胞杂交包括原生质体融合和植物组织培养等过程。 (3)繁殖方式 植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交。 【练习1】 当堂训练 下列有关植物细胞全能性的说法，错误的是（ ） A.体细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.高度分化的细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C.植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一 D.从一粒玉米种子长成一棵植株体现了细胞具有全能性 D 【练习2】 当堂训练 利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，下列相关叙述不正确的是（ ） A.组成花瓣的细胞具有全能性 B.花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质 C.利用花瓣培育出完整的植株涉及细胞分裂和细胞分化 D.在生物的生长发育过程中，细胞都能表现出全能性 D 【练习3】 当堂训练 如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是( ) A.实验中②试管中细胞全能性最高 B.④试管中培育出的个体都是纯合子 C.①→②过程需要光照 D.①→④过程培养基保持不变 A 【练习4】 当堂训练 如图是甲、乙两种植物体细胞杂交的过程，下列有关分析不正确的是( ) A.过程①表示用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 B.过程②的原理为细胞膜的选择透过性 C.过程③是杂种细胞再生出细胞壁的过程 D.过程④和⑤分别表示脱分化、再分化过程 B 【练习5】 当堂训练 菊花的组织培养过程中体现无菌操作的有( ) ①用体积分数为70%的酒精擦拭超净工作台台面　②自来水冲洗菊花茎段　③无菌水清洗外植体　④将外植体在次氯酸钠溶液中处理30min　 ⑤无菌吸水纸处理　⑥培养基灭菌　⑦不经灭菌的培养基 A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤⑥ C.①②④⑤⑥ D.①②④⑤⑦ B 【练习6】 当堂训练 下图表示菊花茎段细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题： (1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和_________两类植物激素。 (2)此过程依据的原理是___________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是___________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞______等。 无机物 生长素 植物细胞的全能性 有丝分裂 分化 【练习6】 当堂训练 (3)此过程要无菌操作，主要是指对_________进行灭菌处理。B阶段需要光照，原因是____________________________________________________。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因_____________的结果。 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 选择性表达 培养基 课堂小结 谢谢大家 $$