2027届高三生物一轮复习课件 植物细胞工程

该高中生物学高考复习课件聚焦“植物细胞工程”专题，覆盖细胞全能性、植物组织培养、体细胞杂交及应用等高考核心考点，依据高考评价体系分析考点权重，如细胞全能性原理占30%、组织培养过程占40%，归纳选择题、实验设计题等常考题型，构建系统复习框架。 课件亮点在于“对比分析+真题演练+素养提升”策略，通过植物组织培养与体细胞杂交技术对比表，培养科学思维和探究实践素养，以“单倍体育种流程分析”为例解析答题模板，针对脱分化光照条件等易错点设警示，助力学生掌握得分技巧，教师可精准指导复习。

第2章细胞工程 第1节植物细胞工程 aD 多 植新体知胞培养产生完整植株示意图 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 只4再.= 植物细胞工程的发展历程： (P33 -1974年6.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P72 -1971年5.卡尔森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P38 1964年4.古哈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。必2.P89 1960 3.科金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 年 体。 958年2.斯图尔德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。！ 必1.P121 1902年1.哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。 二、植物细胞工程的理论基础及其基本技术： (P34— 38 1.理论基础 细胞的全能性： 2.基本技术 植物组织培养： 3.基本技术 植物体细胞杂交： 珍稀植物特别的多 1500万/株 1.理论基础 细胞的全能性： (1) 概念：细胞分裂和分化后，仍然具有产完整生物体 或分化成衡弛细胞 的潜能。 (2)实例： (3)原因： (4)细胞全能性大小比较： (5)细胞没有体现全能性的原因： 弟四届化生 1.理论基础 细胞的全能性： (1) 概念：细胞分裂和分化后，仍然具有产完整生物体 或分化成衡弛细胞 的潜能。 (2)实例组织培养、克隆、孤雌生殖等。 受精卵 胚胎细胞 蜂后 叶子 花瓣 受精卵 未受精卵 二倍体)】 (单倍体) 新的植物体 雌性后代 雄性后代 生 8 花粉 工蜂或蜂后 雄蜂 888 细胞 第四届化生 1.理论基础 细胞的全能性： (3)原因： 高度分化的细胞含有本物种个体发育所需的全套遗传物质。 (4)细胞全能性大小比较： ①受精卵、生殖细胞、体细胞？ ②植物细胞、动物细胞？ ③细胞全能性高低与细胞分裂能力、分化程度关系？ ( 受精卵 胚胎细胞 X 弟四届化生 1.理论基础 细胞的全能性： 思考：生物体内所有细胞都能表现出全能性吗？体现的条件？ (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。 > 不同细胞的遗产信息的执行情况不同。 细胞总DNA(基因) 蛋白质 同一个体 呼吸酶基因 血红蛋白基因 抗体基因 呼吸酶 血红蛋白 不同细胞 抗体 肌细胞 红细胞 B细胞 第四届化生 2.基本技术 植物组织培养： 外植体 (1) 概念：离体的植器官、组织或细胞 等，培养在人工 配锦基 上， 给予养条件 ，诱导宾整慎株 的技术。 植物细胞的全能性 有丝分裂一无性生殖 （2)原理： (3)基本过程： (概念图) (4)培养条件： (5)具体步骤： 8 植物体细能培养产生完熊植株示意图 弟四届花生 2.基本技术 植物组织培养：思考：3个培养基、条件一样吗？ 离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结 (3)基本过程 构和功能，转变成未分化的细胞，重新获得分裂能力。 脱分化 不需要光照 ①接种外植体 ⑤移栽成活 ③诱导生芽 再分化 适宜光照 ④诱导生根 ②诱导愈伤组织 不定形的薄壁组织团块。 重新分化成芽、根等器官。 弟四庙化生 植物组织培养常用的培养基配方 p116思考：微生物可以生长吗？ MS培养的配方(1L的用量)） >无菌操作 NHNO,(硝酸铵 1650mg KNO,（硝酸钾 氮源 1900mg KH,PO,(磷酸二氢钾) 170mg MgS047H,0( 七水合硫酸镁) 370mg CaCl22H,0(二水合氯化钙) 440mg MnS0,4H,0(四水合硫酸锰) 22.3mg ZnS044H,0(四水合硫酸锌)8.6mg H,BO3（硼酸) 无机盐：大量、 微量元素 KI(碘化钾) 0.83mg NaMoO,2H2O (二水合钼酸钠)0.25mg CuS0,5H,0（五水合硫酸铜) 0.025mg C0C1,6H,0(水合氯化钻) 0.025mg 甘氨酸 2mg 盐酸硫胺素（乌 生素B) 01mg 盐酸吡哆醇（维生素B。)】 0.5mg 烟酸 有机物：维生素、 蔗糖等 肌醇 100mg 蔗糖 作为碳源、提供能量、 调节渗透压 琼脂 10g 整合铁盐* 弟届化生 不同培养阶段培养基的区别 p116 细胞分裂素类调节剂 诱导菊花愈伤组织的培养基：在MS培养基中加入BA (苄基腺嘌 吟)和NAA（萘乙酸)，质量浓度均为0.5mg/L (BA和NAA 的浓度 可以根据菊花的品种进行调整)】 生长素素类调节剂 诱导菊花生芽的培养基：在MS 培养基中加入BA和NAA,质量浓 度分别为2~3mg/L和0.02~0.3mg/L。 诱导菊花生根的培养基：将上述 MS 培养基中 NH4NO3 KNO3 KH2PO4、MgsO4·7H2O 和CaC12·2H2O 的用量减半，并添 加NAA或IAA (1哚乙酸)，质量浓度均为0.1mg/L。 >生根分芽中愈伤 弟四届化生 决定植物脱分化、再分化的关键因素： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 生芽 生根一→移栽成活 关键激素 生长素和细胞分裂素 生长素：促进细胞的伸长生长和根的分化； >生根分芽中愈伤 细胞分裂素： 促进细胞分裂或促进芽的分化。 生长素用量 生长素 根分化 细胞分裂素用量 结果 愈伤组织 比值≈1 芽分化 促进愈伤组织的形成 比值<1 促进芽的分化 比值>1 促进根的分化 细胞分裂素 弟四届化生 2.基本技术 植物组织培养： ®脱分化 再分化 (4)培养条件： 接种外植体 诱导生芽 移栽成活 ①离体； 诱导愈伤组织 诱导生根 ② 一定的营养物质、植物激素： 无机盐（大量、微量元素)；有机物 (蔗糖、维生素等)、水、氨源等。 ③适宜的温度、pH、光照等外界条； ④无菌条件。 -,MS培养基的配方(1L的用量 NHNO(球验按) 1650▣ KNO,(用酸年) 10 KH.PO,(酸二年) 170mg M50,7阳0（七水合减酸接）3阳号 CC2H0(二水合氧化精) MhS0,4H0(床合酸猛) 223吗 ZS0,用，0《时水合城酸转)K6m四 HB0,(网装) 62g K(确化抑) 03g NMo0,2H0《二衣会藏的)025m吧 思考：回顾植物组织培养概念、思考具体操作步骤？ CS0,5H0(至本会或制)25mg CcC,.0(六术合量您估)025m 酸 2m里 监酸硫酸老（维生素B,) 01g 公酸呢醇（生素品】 0.5mg 05m吗 肌鲜 10的g 产储 30g 感音 10g 第四届化生 2.基本技术 植物组织培养： (5)具体步骤： 材料：幼嫩的菊花茎段、培养基、 体积分数为70%的酒精、质量分数 为5% 左右的次氯酸钠溶液和无菌水等。 用具： 50mL锥形瓶（或植物组织培养瓶)、烧杯、酒精灯、超净工 作台（或接种箱)、高压蒸汽灭菌锅、培养箱、封口膜、滤纸、标签、消 毒用酒精棉球、培养皿、解剖刀和镊子等。 菊花 用四庙化生 2.基本技术 植物组织培养： (5)具体步骤： 脱分化 消毒三→切段三→接种 愈伤 再分化 生芽 移栽 组织 生根 a. 双手和超净工作台台面：用酒精擦拭 ①消毒b.外植体： 流水 酒精 无菌 次氯酸 无菌 冲洗 消毒 水洗 钠溶液 水洗 30s 23次 30min 23次 c.目的：防止杂菌生长；与培养物竞争营养， 产生有害物质危害培养物。 弟四届化生 2.基本技术 植物组织培养：思考：} 实验中外植体被污染的原因。 （5)具体步骤： 脱分化 愈伤 再分化 生芽 消毒一→切段一→接种 组织 生根 移栽 ②切段：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中→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：在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3~1/2插入伤组织 的培漠+瓶盖■或■ 封盖瓶口，并在培养瓶上作 好标记。 ①消毒 ②切段③接种 形态学下端 第四届 2.基本技术 植物组织培养： (5)具体步骤： 脱分化 愈伤 再分化 生芽 消毒一→切段一→接种 组织 生根 移栽 a.培养基：生长素、细胞分裂素比例≈1： ④愈伤 1;提供有机碳源 (蔗糖)。 组织 b.培养条件：18-22℃、一般不需要光照。 ①消毒 ②切段③接种 ④愈伤组织 2.基本技术 植物组织培养： （5)具体步骤： 脱分化 愈伤 再分化 生芽 消毒→切段→接种 组织 生根 →移栽 a.时间：培养15~20d ⑤生芽 b. 培养基后生长素少→多。 生根 c.培养条件：给予适当时间和强度的光照。 (利于叶绿素的形成，促进光合作用。) ①根的质地较硬，更换培养基时可能会 导致根的损伤或断裂；②先生芽有利于 导管、筛管等的对接和形成，为后续生 ④愈伤组织 ⑤生芽 生根 根过程中物质的运输和分配提供便利。 弟四届化王 2.基本技术 植物组织培养： (5)具体步骤： 脱分化 愈伤 再分化 生芽 消毒→切段→接种 组织 生根 移栽 ⑥移栽：先打开封口膜瓶盖， 让试管苗在培养箱内生长几日 →流水 消过毒 用 清部的培养基→移植到 的蛭石或珍珠岩等 环境中→待其 再移栽入土。 移栽 ⑤生芽生根 弟四届化生 植物组织培养相关思考： 2.在整个操作过程中，是如何来实现无菌环境的？ ①培养基的灭菌（高压蒸汽灭菌） ②外植体的消毒（酒精、次氯酸钠） ③接种的无菌操作（酒精、酒精灯） ④无菌箱中的培养； ⑤移栽到消过毒的环境中生存一段时间。 菊花 小结： 离体的植物器官、组织或细胞 (外植体) 脱分化 遮光 培养条件： ①无菌 有光时，往往容易形成 愈伤组织 ②营养物质 维管组织，而不易形成 ③适宜环境条件（温度、 愈伤组织。 PH、光等) 再分化 定的光照 ④植物激素： 细胞分裂素 生长素 胚状体 试管苗的光合作用能力弱， 在移栽前应给予较强光照闭 芽、根 芽发育成叶，叶肉细胞中 瓶炼苗，以促进幼苗向自养 叶绿素的合成需要光照 苗转化。 试管苗 奇思妙想： 思考1：利用传统有性杂交方法能实 现吗？为什么？ 番茄 不能。因为不同种物种之间存在 着生殖隔离。 思考2：有没有方法可以打破生殖隔 离，实现远缘杂交育种？ 马铃薯 基因工程、体细胞杂交技术 弟四届化生 二、植物细胞工程的理论基础及其基本技术： (P34- 38】 3.基本技术 植物体细胞杂交： (1) 基本过程（概念图） (2)原理： (3)概念： (4)应用： (5)优点： 弟四庙化王 3.基本技术 植物体细胞杂交：} 思考1：去壁的方法、原因、结果？ (1)基本过程： 思考2：诱导融合的方法、原理？ 电融合 ①去壁 参与的细胞 ②诱融 （关键环节) 思考 思考 6030 志？ A细 A原生质 体 真铁五瓷 正在融合的原生质体 ③再生 细胞壁 B细 B原生质 愈伤组织 杂种植株 ④脱分化 移栽后的植株 杂种细胞 植物细胞融合（细胞膜的流动性）] 植物组织培养（细胞的全能性） 弟届化生 3.基本技术 植物体细胞杂交： (1)基本过程 回· (2)原理细胞膜具有一 定的流动性、植物细胞的全能性。 (3) 概念：将不同来源 的植物体细胞，在一定条件下融合森种 细胞 新植物体 并把 “警位普通小麦一长穗偃麦草 强和易于贮藏 (4) 实例： 白菜 甘蓝 白菜甘蓝 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。 (5)优点 弟四届化生 思考："番茄一马铃薯"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？ 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。 假的！ (6)局限性①不一定按人们需要表达优良性状： ②技术复杂、操作繁琐、工作量大 弟四庙化生 植物体细胞杂交技术的相关思考： 思考1：诱导融合后获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗？ >原生质体融合后，培养基中有5种细胞类型→筛选AB细胞。 思考2：☐A染色体为 2a=20 ，基因型 AaBb B 染色体为2b=30 ,基因型 CcDd 1o 变异类型 染色体数目变异 2n 2m 2m A原生质体 染色体数 两亲本染色体数之和。2a+2b m 融合 染色体组数 两亲本染色体组数之和。2+2 (nm 杂种AB细胞 B原生质体 基因组成 两亲本基因型之和。AaBbCcDd 2n 2m 思考3： AB 属于几倍体？ 生殖方式无性生殖，不遵循孟德尔遗传定律 思考4： AB 可育吗？可育 植物组织培养Vs植物体细胞杂交 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 生殖方式 无性生殖 无性生殖 原理 细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞的全能性 ①脱分化 ①去除细胞壁 步骤 ②再分化 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养 意义 保持优良性状， 打破生殖隔离， 繁殖速度快 克服不同种生物远缘杂交的障碍 联系 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 弟四届化生 课堂小结： 原理：流动性、细胞的全能性 原理：细胞的全能性 植物细胞A、B 去除细胞壁 外植体 纤维素酶果胶酶 原生质体A、B 脱分化 植物 愈伤组织 植物 细胞 植物 物理法： 电融合法、离心法等 组织 体细 再分化 流程 工程 化学法： 聚乙二醇(PEG)融合法 培养 的基 胞的 (根、 技术 杂交 融合的原生质体 术 技术 再生细胞壁 完整植株 杂种细胞 菊花的组织培养技术 脱分化 再分化 愈伤组织 杂种植株 弟9庙 三、植物细胞工程的应用：（P39一41) 1.植物繁殖的新途径： (1)快速繁殖： (2)作物脱毒： 2.作物新品种的培育： (1)单倍体育种： (2)突变体的利用： 3.细胞产物的工厂化生产： 兰花 连翘 石斛 1.植物繁殖的新途径 快速繁殖、作物脱毒： (1)快速繁殖： ①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，也叫作微型繁殖 ②优点： 未经过脱分化、再分化→不属于微型繁殖。 ③应用： 弟四届化生 (1)快速繁殖： ②优点： a. 高效、快速地实现种苗的大量繁殖； b. 可以保持优良的遗传特性；（无性繁殖，亲、子代细胞DNA相 c. 选材少，繁殖率高，便于自同)管理，实现产业化生产； d.不受自然生长季节的限制，培养周期短。 ③应用：观赏植物、经济林木、无性繁殖植物、濒危植物等。 铁皮石斜 金花茶 君子当 红豆材 1.植物繁殖的新途径 快速繁殖、作物脱毒： (2)作物脱毒： ①原因： 感染的 无性 病毒很 病毒在 作物产量降低、 马铃薯 草莓 繁殖 容易传 作物体 香蕉 品质变差 给后代 内积累 ②原理：植物顶端分生区附近（如茎尖）→组织培养→脱毒苗 ③应用： 病毒极少， ④优点： 甚至无病毒 弟届化生 1.植物繁殖的新途径 快速繁殖、作物脱毒： (2)作物脱毒： ③应用：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物。 ④优点：产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 未脱毒马铃薯 未脱毒草莓 弟四届化生 2.作物新品种的培育： （1)单倍体育种： ①过程：（概念图） ②原理： ③优点： ④应用： 花药花粉 离体培养 纯合二倍体 选择 盖优良品种 单倍体 1人工诱导 y 染色体加倍 弟四庙化王 2.作物新品种的培育： (1)单倍体育种： ①过程： 花药中 离体培养 愈伤 单倍体 秋水仙素、 纯合体 筛选 优良性状 的花粉 脱分化 组织 再分化 幼苗 低温 二倍体 纯合体 花药离体培养 诱导染色体数目加倍 ②原理：生殖细胞的全能性 染色体数目变异 花药花粉 离体培养 纯合二倍体 选择 盖优良品种 单倍体 满人工诱导 染色体加倍 弟四庙花王 2.作物新品种的培育： 二倍体(2n) Aa (1)单倍体育种： 单倍体(n) a ③优点： 纯合二倍体(2n) AA aa a.明显缩短育种的年限，节约了人力和物力。 b.可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 ④应用：单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。 第四届花生 2.作物新品种的培育： （2)突变体的利用： ①原因：植物组织培养过程的培养细胞一直处于不断增殖的状态 →易受到培养条件诱变因素 (如射线、化学物质等)的影响 十产塞变 (基因突变、染色体变异) ②过程： 诱变处理（紫外线，辐射）》 脱分化 再分化 筛选 外植体 愈伤组织 突变体植株 新品种 ③原理： 突变、植物细胞的全能性 ④应用： DNA聚合酶 以及蛋白质含量高的新品种！ 模板链 解旋酶 DNA聚合 模板链 抗病毒 抗盐碱的 抗除草剂 四种育种方法的比较 育种方法 原理 主要过程 优点 保持优良品种 快速繁殖 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 的遗传特性 突变体 突变、 对愈伤组织诱变 提高突变率， 的利用 植物细胞的全能性 处理后再筛选 获得优良性状 单倍体 染色体变异、 花药离体培养、 明显缩短育种年限 育种 植物细胞的全能性 秋水仙素诱导 植物体细 细胞膜的流动性、 原生质体融合、 打破生殖隔离， 胞杂交 植物细胞的全能性 杂种细胞组织培养 实现远缘杂交 弟四届化生 3.细胞产物的工厂化生产： (1)植物次生代谢产物： ①概念： ②产物： ③应用： ④缺点： (2)细胞产物的工厂化生产： 弟四届化生 3.细胞产物的工厂化生产： (1)植物次生代谢产物： ①概念：不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的 组织器官 定的环境 时间 或小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等) 。 ②产物：植物抗病、抗虫；药物、香料和色素等的重要来源。 ③应用：a.含量很低→从植物组织提取会大量破坏植物资源； ④缺点：b.有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。 紫老注射液 人参茎叶总皂苷片 w 3H 38313933949384888 第四届化生 (2)细胞产物的工厂化生产： ①概念：利用植物细胞培养 (离体 条件下薄个植物细胞■或 细胞团 进行培养殖 的技术。)相铲物 ②过程：外植体 脱分化 愈伤组织 分散、去壁 细胞悬液 培养、提取 细胞产牧 ③原理： 细胞增殖 (未体现全能性、液体培养基) ④优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制， 因此对于社会、经济、 环境保护具有重要意义。 ⑤应用： 紫草一紫草宁 红豆杉→紫杉醇 人参一人参皂苷培养的发生器 弟四届化生 工厂化生产人参皂苷干粉过程： 脱分化 人参根 愈伤组织 培养选择 增长速度快、人参皂苷干粉含量高的细胞 放入发酵罐 大量细胞 破碎细胞 提取人参皂苷干粉 细胞增殖 栽培6~7年 的人参 少 20~30天 人参细胞发酵罐 多 人参皂苷的工厂化生 用于植物细胞培养的反应器 产使产量大大增加 第四届化生 植物细胞培养Vs 植物组织培养 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 获得植物体 获得细胞产物 原理 植物细胞的全能 细胞增殖 性 脱分化 外植体 脱分化愈伤 细胞培养 外植体 愈伤组织 组织 细胞悬液← 过程 再分化 幼苗。—芽、根 细胞产物←一细胞群 应用 快速繁殖、作物脱毒、 细胞产物的工厂化生产，如紫 单倍体育种等 草宁、人参皂苷、紫杉醇等 弟四届化生 到社会中去： “手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基 的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温 度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能 在玻璃瓶中生长三四个月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意 做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以 根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价 值。 弟四届化生