2.1 植物细胞工程回归课本知识点 课件 2025—2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2.1植物细胞工程 1、细胞的全能性定义：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。体现全能性的标志：细胞→ 完整个体或其他各种细胞 2、具有细胞的全能性原因：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。 3、全能性大小比较：分化程度低的＞分化程度高的，分裂能力强的＞分裂能力弱的，受精卵＞生殖细胞（如精子、卵细胞）＞体细胞，植物细胞＞动物细胞。 4、哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞不具有全能性。（均无细胞核，无遗传物质）。植物种子种的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，没有体现出细胞具有发育成完整植株的潜能。 5、细胞没有体现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。 6、植物组织培养是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。 生殖方式：无性生殖，分裂方式：有丝分裂，原理：植物细胞的全能性，植物组织培养成功的关键：无菌操作。 7、胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。 8、植物组织培养常用的培养基的名称：MS培养基 属于固体培养基，蔗糖在培养基中作为碳源、提供能量、植物可少量吸收，调节渗透压。微生物培养基以有机营养为主。 与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，含有植物生长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。 2.1植物细胞工程 9、菊花的组织培养 材料用具：外植体：幼嫩的菊花茎段(细胞分裂能力 强，容易诱导形成愈伤组织) 体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体 进行消毒 质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。无菌水：清洗外植体 方法步骤（1）消毒①双手和超净工作台台面:用酒精擦拭。②外植体: （2）外植体切段:外植体置于无菌的培养皿 中→用无菌滤纸吸去表面水分→用解剖刀将 外植体切成0.5～1cm长的小段.（3）接种外植体:在超净工作台酒精灯火焰旁，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） （4）诱导愈伤组织（脱分化）培养基： ①生长素、细胞分裂素比例≈1：1 有利于促进愈伤组织的形成. ②提供有机碳源（蔗糖）提供营养、调节渗透压. 培养条件：①一般不需要光照:有光时，往往容易形成导管和筛管等，而不易形成愈伤组织②培养温度：18-220C 2.1植物细胞工程 9、菊花的组织培养 （6）移栽培养：①炼苗：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。 ②移栽：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。 特殊的植物组织培养——花药离体培养:得到单倍体植株。生殖方式为特殊的有性生殖，培养过程中只涉及有丝分裂. 单倍体：植株矮小、高度不育 10、植物细胞工程的应用：（1）植物繁殖的新途径：快速繁殖概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象称为快速繁殖技术。 生殖方式：一般为无性生殖，细胞分裂方式：有丝分裂，原理：植物细胞的全能性 过程： 优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②不受自然生长季节的限制，培养周期短； ③选材少，繁殖率高，便于自动化管理，实现产业化生产；④无性繁殖，亲、子代细胞DNA相同，所以可以保持优良的遗传特性。 应用：快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。 （1）植物繁殖的新途径：作物脱毒，脱毒原因:进行无性繁殖的植物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内积累，导致作物产量降低品质变差。 2.1植物细胞工程 选材部位:植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）原因:植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。（植物分生区细胞繁殖较快，无维管束，病毒难以进入） 过程: 脱毒苗：是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，但不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴；抗毒苗：是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴。 作物脱毒优点:脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物 11、植物细胞工程的应用：（2）作物新品种的培育：单倍体育种 过程： 优势：①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。②后代一般都是纯合子，能稳定遗传。③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 2.1植物细胞工程 12、（2）作物新品种的培育：突变体的利用 13、细胞产物的工业化生产：是指利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。 植物的代谢产物：初生代谢：生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。 初生代谢物如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 次生代谢：不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。次生代谢产物应用多、产量低 2.1植物细胞工程 14、植物细胞培养：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 选材：一般培养到愈伤组织即可。此时细胞分裂旺盛，代谢快，有利于产物生成。 培养基：液体培养液（有利于培养的细胞与营养物质充分接触）原理：细胞增殖 过程： 植物体细胞杂交技术的过程 （1）去除细胞壁①去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合） ②方法：酶解法(纤维素酶和果胶酶)③纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体形态正常 2.1植物细胞工程 14、植物细胞培养：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 选材：一般培养到愈伤组织即可。此时细胞分裂旺盛，代谢快，有利于产物生成。 培养基：液体培养液（有利于培养的细胞与营养物质充分接触）原理：细胞增殖 过程： 15、植物体细胞杂交技术的过程 （1）去除细胞壁①去壁原因：细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合） ②方法：酶解法(纤维素酶和果胶酶)③纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体形态正常 16、植物体细胞杂交是指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。原理细胞膜具有一定的流动性（原生质体融合）、植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植株）两个标志：植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁、植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体 优势：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 育种方法 原理 主要过程 优点 快速繁殖 突变体 的利用 单倍体 育种 植物体细 胞杂交 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性 基因突变、 植物细胞的全能性 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高突变率，获得优良性状 染色体变异、 植物细胞的全能性 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 明显缩短育种年限 细胞膜的流动性、 植物细胞的全能性 原生质体融合、 杂种细胞组织培养 打破生殖隔离，实现远缘杂交 四种育种方法的比较 10 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 原理     过程 应用 植物细胞的全能性 细胞增殖 获得植物体 获得细胞产物 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 植物细胞培养 vs 植物组织培养 11 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 生殖方式 原理 步骤 意义 联系 无性生殖 细胞的全能性 ①脱分化 ②再分化 保持优良性状，繁殖速度快 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 打破生殖隔离， 克服不同种生物远缘杂交的障碍 ①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养 细胞膜的流动性、细胞的全能性 无性生殖 植物组织培养 vs 植物体细胞杂交 12 1.植物体细胞杂交： 白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的 细胞染色体数为 ，属于 倍体。 36 （异源）四 2.不同物种的有性杂交： 白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）进行杂交（相互授粉）所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。 （异源）二 18 基因重组 染色体数目变异 同源染色体， 正常联会， 育 同源染色体， 正常联会， 育 拓展：有性杂交与植物体细胞杂交的比较 变异类型： 变异类型： 植物体细胞杂交 杂交育种 含有 能 可 不含 不能 不可 看减数分裂联会、配对能否正常进行！ 13 $