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

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。 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 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 概念 细胞工程 细胞器、细胞或组织 植物细胞工程和动物细胞工程 “其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨（dài）夫花开，凝晴滚露，万态千妍，薰（xūn）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（zhānɡ）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？ 【导】 植物组织培养技术 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 一、植物细胞工程的基本技术 植物细胞工程的理论基础是什么？ 什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？ 本节聚焦 1 2 3 怎样进行菊花的组织培养？ 学习目标 1.通过阅读课本，简述植物组织培养技术的原理和过程。（生命观念） 2.结合具体实例，尝试设计菊花组织培养的流程简图。（科学探究） 3.通过描述植物体细胞杂交技术的原理和过程，了解组织培养的进展和尚待解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。（科学思维） 【思】 一、细胞全能性概念、原因 二、植物组织培养概念、原理、过程及36页结果分析与评价 三、外植体、愈伤组织、脱分化、再分化概念 四、植物体细胞杂交技术概念、过程 五、原生质体间的融合原理 下图为植物体细胞杂交过程示意图,请思考回答: (1)植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么? (2)获得原生质体时,应在 (填“低渗”或“等渗或略高渗”)溶液中进行,理由是 。 (3)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后,经一定的方法促融,若只考虑两两融合,可以形成几种融合细胞?符合要求的杂种细胞是哪种? (4)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么? (5)二倍体番茄和二倍体马铃薯经体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组,是几倍体? (6)如何设计对照试验，分别探究不加任何植物激素，生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1、比值大于1以及比值小于1时，对植物组织培养技术实验结果的影响？ 【议】 (1)植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么? (2)获得原生质体时,应在 (填“低渗”或“等渗或略高渗”)溶液中进行,理由是： (3)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后,经一定的方法促融,若只考虑两两融合,可以形成几种融合细胞?符合要求的杂种细胞是哪种? (4)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么? (5)二倍体番茄和二倍体马铃薯经体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组,是几倍体? 【展】 提示:细胞膜的流动性和植物细胞的全能性;植物细胞的全能性。 等渗或略高渗 低渗溶液中原生质体易吸水涨破 提示:3种(AA、BB、AB)。AB。 提示:杂种细胞再生出细胞壁;培育出杂种植株。 提示:有四个染色体组;是四倍体。 1. 接种3~4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，试分析它们被污染的可能原因。 2. 从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？ 3. 培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？ 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 生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。 一般使用无土栽培方法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。 菊花的组织培养 结果分析与评价 【预设展】 4. 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。 菊花的组织培养 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，抑制根的分化 促进愈伤组织生长 【预设展】 1.全能性定义： 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。 2.具有全能性的原因： 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。 3.体现全能性的标志： 细胞→ 完整个体或其他各种细胞 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，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 4.不体现全能性的实例： 芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶 5.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 细胞的全能性 【评】 01 6.全能性大小的比较： ①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞； ②植物细胞>动物细胞。 随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐 。 【评】 降低 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽等 试管苗 驯化移栽 完整植株 1.概念： 3.一般过程： 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。 移栽成活 2.理论基础： 植物细胞的全能性 外植体 生殖方式：无性生殖 分裂方式：有丝分裂 02 植物组织培养技术 【评】 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。 愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 （1）离体状态 （2）无菌操作 （3）种类齐全、比例适合的营养物质 （4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 （5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等） 脱分化： 愈伤组织： 再分化： 适宜的培养条件： 【评】 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 移栽 外植体的消毒 外植体的切段 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。 【评】 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 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。 注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！ （将“形态学上端”朝上，下端朝下） 接种外植体 【评】 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 移栽 诱导愈伤组织 培养基及培养条件： 激素比例1：1、置于黑暗、 提供有机碳源（蔗糖） 【评】 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 移栽 诱导生芽生根 注意：先诱导生芽，再诱导生根！ 生芽过程： 生根过程： 生长素比例少、有机营养、不需光照； 生长素比例多、无机营养、需光照。 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。 【评】 19 根、芽 植物体 脱分化 再分化 培养条件： ①无菌 ②营养物质 ③适宜环境条件（温度、PH、光等） ④植物激素： 细胞分裂素 生长素 如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药… 植物组织培养技术--过程 遮光 一定的光照 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 排列不规则，高度液泡化，呈不定形状态的薄壁细胞 愈伤组织 离体的植物器官、组织或细胞（外植体） 愈伤组织重新分化为芽、根等器官 失去特有结构和功能转变成未分化的细胞 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？ 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离 03 植物体细胞杂交技术 【评】 2.融合实例: 1.概念： 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。 4.步骤说明: 1）酶解法去壁： 细胞壁 纤维素酶、果胶酶 原生质体 2）理化法促融： 物理法：电融合法、离心法 化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+ —高PH融合法等 3）融合的原生质体再生出细胞壁为杂种细胞，可诱导形成愈伤组织 5.意义: 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 3.理论基础： 细胞膜的流动性和细胞全能性 植物体细胞杂交技术 【评】 课堂小结 练习与应用 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 √ 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 "番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，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。 练习与应用 一、概念检测 "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? 二、拓展应用 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.53(gap_fixed:False) $$