2.1.1植物细胞工程（第一课时）课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

课前记忆 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。 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。 细胞→完整个体或其他各种细胞 1.全能性定义： 2.具有全能性的原因： 3.全能性的体现 ： 4.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。 5.植物组织培养概念：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。 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 植物体细胞杂交技术 3 高考链接 植物体细胞杂交与遗传结合 植物组织培养中激素使用 高考题考查形式以选择题为主，重点考查植物体细胞杂交，结合遗传、植物激素等进行考查。 【课程标准】1. 阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2. 概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。 【学习目标】 1.通过对菊花组织培养流程的学习，能说出植物组织培养的原理和基本流程。 2.通过对植物体细胞杂交技术的学习，能说出植物体细胞杂交技术的原理、流程和意义。 细胞的全能性 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 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。 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。 细胞→完整个体或其他各种细胞 1.全能性定义： 2.具有全能性的原因： 3.全能性的体现 ： 4.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。 6 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： 脱分化 再分化 2、原理： 植物细胞的全能性 外植体 植物组织培养技术 01 在___________________条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为_____________，进而形成_________的过程。 一定的激素和营养等 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 愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 再分化： 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。 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 防止杂菌生长。 杂菌与培养物竞争营养；并产生有害物质危害培养物。 为什么进行无菌操作？ 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。 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 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 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。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 接种外植体时，不要倒插！（将“形态学上端”朝上） 一、植物组织培养常用的培养基配方 P116 添加蔗糖的目的？ 提供合成其他有机物的原料和能源；维持细胞渗透压；多数微生物不能直接利用蔗糖，能起到一定的抑菌效果。 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 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 置于黑暗 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 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 培养15~20天后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 置于光照！ 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 为什么先诱导生芽再诱导生根？ 目的是让其尽快进行光合作用，提高成活率；芽尖产生生长素，促进生根。 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。 炼苗后再移栽入土。 每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 炼苗！ 移栽！ 观察！ 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 原理： 生殖方式： 分裂方式： 无性生殖 有丝分裂 植物细胞的全能性 进一步探究 若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响， 则应如何设计对照实验？ ① 空白对照：不加任何激素； ② 实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1； ③ 实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1； ④ 实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。 使用比例 实验结果 生长素 细胞分裂素 > 生长素 细胞分裂素 < 生长素 细胞分裂素 ＝ 有利于根的分化 有利于芽的分化 促进愈伤组织的形成 17 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 18 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？得到杂种细胞后，如何培育成植株？ 19 植物体细胞杂交技术 02 2.过程 去壁 ① 去壁 ① 融合 ② 再生 新壁 ③ 脱分化 ④ 再分化 ⑤ 移栽 原生质体融合 植物组织培养 植物体细胞杂交 马铃薯 细胞 番茄细胞 马铃薯 原生质体 番茄原生质体 杂种细胞 杂种植株 20 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 21 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 22 植物体细胞杂交技术 02 （4）植物体细胞杂交完成的标志： 培育成新植物体 （3）植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁 植物体细胞杂交技术的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 23 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: 细胞两两融合后，共有 种细胞类型？ 融合细胞有 种，符合要求的是 ？ 思考: 5 3 AB 24 合作探究 (4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,依据的原理是_______________________,其中过程④表示____________过程,过程⑤涉及的细胞分裂方式为________________。  (5)若番茄细胞内含m条染色体,马铃薯细胞内含n条染色体,则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含____________条染色体。  (6)科学家曾经设想通过体细胞杂交获得一种可以地上结番茄地下有马铃薯的新植株，结果没有成功，你认为可能的原因有哪些？ 植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 m+n 杂种植株的细胞中具有两种植物的遗传物质，这些遗传物质的表达相互干扰，不能正常有序的表达。 25 练习与应用 一、概念检测 1.A 2.纤维素酶和果胶酶 二、拓展应用 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。 1.乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵反应式 2.腐乳的制作多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 3.泡菜坛为什么只能装八成满？（P6） a.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；b.防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。 4.葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ a.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出 b.酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵； 5.性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 6.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 7.如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 $$