人教版高中生物选修三211《植物细胞工程的基本技术》课件.ppt

1、21植物细胞工程21.1植物细胞工程的基本技术 课程标准课程标准 简简述植物的组织培养。述植物的组织培养。课标解读课标解读 1.了了解细胞工程的含义。解细胞工程的含义。2.掌握植物组织培养技术的过程及用途。掌握植物组织培养技术的过程及用途。3.理解植物体细胞杂交技术的过程。理解植物体细胞杂交技术的过程。1细胞工程的含义细胞工程的含义植物组织培养技术 原理和方法原理和方法 和和 .操作水平操作水平 水平或水平或 水平水平目的目的按照人的意愿来改变细胞内的按照人的意愿来改变细胞内的 或或获得获得 .分类分类 细胞工程和细胞工程和 细胞工程细胞工程细胞生物学分子生物学细胞细胞器遗传物质细胞产品植物动

2、物 2.细胞的全能性细胞的全能性(1)定定义：具有某种生物义：具有某种生物 的任何一个的任何一个细胞，都具有发育成细胞，都具有发育成 的潜能。的潜能。(2)植物细胞全能性实现的条件：植物细胞全能性实现的条件：、提供适宜、提供适宜的营养条件。的营养条件。(3)影响全能性表达的原因：在特定的时间和空间影响全能性表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种蛋白地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。质，从而构成生物体的不同组织和器官。全部遗传信息完整生物体离体选择性3植物组织培养植物组织培养(1)理理论基础：论基础：。(2)前提：前提：的植

3、物器官、组织、细胞。的植物器官、组织、细胞。(3)条件：条件：和人工控制条件下、人工配制的和人工控制条件下、人工配制的培养基上、适宜的营养条件。培养基上、适宜的营养条件。(4)结果：诱导产生结果：诱导产生 ，最终形成，最终形成完整植株。完整植株。植物细胞的全能性离体无菌愈伤组织、丛芽思维激活思维激活1 为为什么在生物的生长发育过程中，细胞什么在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性？植物的种子能发育成完整的并不会表现出全能性？植物的种子能发育成完整的植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？提示提示在特定的时间和空间条件下，细胞内的基在特定的时间和空间条

4、件下，细胞内的基因进行选择性表达；植物的种子发育成完整植株并因进行选择性表达；植物的种子发育成完整植株并未体现细胞的全能性，因为种子中的胚已完成了早未体现细胞的全能性，因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，发育成完整植株期发育，相当于新植物体的幼体，发育成完整植株的过程，相当于植物的长大。的过程，相当于植物的长大。1植物细胞的全能性植物细胞的全能性(1)原原因：分化的体细胞因：分化的体细胞(或细胞核或细胞核)具有本物种个具有本物种个体发育所需要的全部基因。体发育所需要的全部基因。(2)体现：在适合条件体现：在适合条件(如离体状态等如离体状态等)下，有些分下，有些分化的细胞能恢复

5、分裂、重新分化并发育成完整的新化的细胞能恢复分裂、重新分化并发育成完整的新个体。个体。(3)全能性大小比较：全能性大小比较：受精卵受精卵(全能性最高全能性最高)卵细胞卵细胞(也具有较高的潜也具有较高的潜在全能性在全能性)体细胞体细胞(全能性较低全能性较低)。未分化或分化程度低的细胞分化程度高的体未分化或分化程度低的细胞分化程度高的体细胞。细胞。植物细胞动物细胞；增殖细胞不增殖的细植物细胞动物细胞；增殖细胞不增殖的细胞。胞。随着细胞分化的程度不断提高，细胞的全能性随着细胞分化的程度不断提高，细胞的全能性逐渐减小。逐渐减小。名称名称过程过程形成体特点形成体特点培养基培养基光光脱分化脱分化由外植体脱

6、由外植体脱分化为愈伤分化为愈伤组织组织排列疏松、高排列疏松、高度液泡化的薄度液泡化的薄壁细胞团壁细胞团生长素与生长素与细胞分裂细胞分裂素的比例素的比例适中适中避光避光再分化再分化由愈伤组织分由愈伤组织分化为幼苗或胚化为幼苗或胚状结构状结构有根、芽或有生有根、芽或有生根发芽的能力根发芽的能力上述比上述比例小例小需光需光营养生长营养生长生殖生长生殖生长发育成完整的发育成完整的植物体植物体由根、茎、叶、由根、茎、叶、花、果实、种子花、果实、种子组成组成自身产自身产生各种生各种激素激素需光需光 3.组织培养的影响因素组织培养的影响因素(1)灭灭菌菌所有的实验用具严格灭菌。所有的实验用具严格灭菌。接种过

7、程严格的无菌操作。接种过程严格的无菌操作。(2)严格控制光照严格控制光照在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的阶段一定要有光照。因为愈伤组织诱导阶段的再生的阶段一定要有光照。因为愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化，产生愈伤组织，若有光暗培养有利于细胞的脱分化，产生愈伤组织，若有光照则容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤照则容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤组织。组织。(3)植物激素比值的控制植物激素比值的控制 诱导分化的重要激素是细胞分裂素和生长素。细胞分诱导分化的重要激素是细胞分裂素和生长素。细胞分裂素与生长素的比值：

8、小于裂素与生长素的比值：小于1时：促进根的形成；大时：促进根的形成；大于于1时：促进芽的形成；等于时：促进芽的形成；等于1时：愈伤组织不分化，时：愈伤组织不分化，继续形成新的愈伤组织。继续形成新的愈伤组织。特别提醒特别提醒在植物组织培养过程中，如果发现培养物在植物组织培养过程中，如果发现培养物被污染，特别是真菌污染，不要直接打开瓶盖进行清被污染，特别是真菌污染，不要直接打开瓶盖进行清理，而要先经过高压蒸汽灭菌后，再打开培养瓶进行理，而要先经过高压蒸汽灭菌后，再打开培养瓶进行清理。清理。【巩固巩固1】1858年年，美国科学家斯图尔德应用植物，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜

9、韧皮部的一些细胞组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株进行离体培养，最终发育成完整的新植株(如右图如右图)。下列关于这一科学事实叙述中，错误的是下列关于这一科学事实叙述中，错误的是 ()。该实验证明了植物细胞具有全能性该实验证明了植物细胞具有全能性此种生此种生殖产生的后代有广泛的变异殖产生的后代有广泛的变异韧皮部细胞通过减韧皮部细胞通过减数分裂增加数目数分裂增加数目此种生殖产生的后代能保持亲此种生殖产生的后代能保持亲本的性状本的性状A B C D 解析解析体细胞组织培养属于无性生殖，其后代能保持体细胞组织培养属于无性生殖，其后代能保持亲本的性状，变异性

10、小；体细胞不能进行减数分裂。亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。答案答案B1概念概念将将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成成 ，并把杂种细胞培养成新的，并把杂种细胞培养成新的 的技术。的技术。2过程过程(1)原原生质体的制备：去除生质体的制备：去除 ，分离出有活力的分离出有活力的 (去除细胞壁后的植物去除细胞壁后的植物细胞细胞)。目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法，。目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法，即用即用 、等分解植物细胞的细胞壁。等分解植物细胞的细胞壁。植物体细胞杂交技术 杂种细胞植物体细胞壁原生质体纤维素酶果胶酶细胞膜的流动性物理

11、电激聚乙二醇杂种细胞再生出细胞壁杂种植株3意义意义克克服了服了 的障碍。的障碍。思维激活思维激活2 科科学家通过体细胞杂交培育而成的学家通过体细胞杂交培育而成的“白白菜菜甘蓝甘蓝”为什么能表现出两种植物的遗传性状？融为什么能表现出两种植物的遗传性状？融合成的杂种细胞内染色体组成有何特点？合成的杂种细胞内染色体组成有何特点？提示提示体细胞杂交培育而成的体细胞杂交培育而成的“白菜白菜甘蓝甘蓝”具具有两个亲本的遗传物质，因此能表现出两种植物的有两个亲本的遗传物质，因此能表现出两种植物的遗传性状；植物体细胞杂交后，染色体组数是两个遗传性状；植物体细胞杂交后，染色体组数是两个物种的总和，形成异源多倍体。

12、因为细胞内每条染物种的总和，形成异源多倍体。因为细胞内每条染色体仍然有其同源染色体，因此从理论上讲均是可色体仍然有其同源染色体，因此从理论上讲均是可育的，但育性会降低。育的，但育性会降低。远缘杂交不亲和1植物体细胞杂交的原理植物体细胞杂交的原理细细胞膜的流动性胞膜的流动性(植物体细胞杂交植物体细胞杂交)、植物细胞的、植物细胞的全能性全能性(植物组织培养植物组织培养)。2操作流程操作流程步骤步骤图解图解做法做法原生质体原生质体的获得的获得酶解法酶解法(纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶)去除去除细胞壁，得到原生质体细胞壁，得到原生质体杂种细胞杂种细胞的形成的形成通过一定的技术手段通过一定的技术手段

13、(电激、聚电激、聚乙二醇诱导等乙二醇诱导等)进行人工诱导实进行人工诱导实现原生质体的融合现原生质体的融合杂种植株杂种植株的产生的产生对杂种细胞，用植物组织培养对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育的方法进行培育 3.应用应用植植物体细胞杂交克服了植物远缘杂交不亲和的障物体细胞杂交克服了植物远缘杂交不亲和的障碍，在培育作物新品种方面具有广阔的应用前景。如碍，在培育作物新品种方面具有广阔的应用前景。如科学家已经培育出了白菜科学家已经培育出了白菜甘蓝、烟草甘蓝、烟草海岛烟草等种海岛烟草等种间杂种。间杂种。特别提醒特别提醒(1)植物体细胞杂交的目的是培育杂种植株；植物体细胞杂交的目的是培育杂种植株；

14、细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。参与细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。参与细胞壁再生的细胞器有高尔基体、线粒体等。细胞壁再生的细胞器有高尔基体、线粒体等。(2)植物体细胞杂交育种的优点是克服了远缘杂交不亲植物体细胞杂交育种的优点是克服了远缘杂交不亲和的种间或属间障碍，缺点是目前仍有许多理论与技和的种间或属间障碍，缺点是目前仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状。要的所有性状。(3)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无

15、性生殖，变异类型应殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异。是染色体数目的变异。【巩固巩固2】利利用体细胞杂交技术获得了用体细胞杂交技术获得了“番茄番茄马马铃薯铃薯”杂种植株，实验过程如下图所示，遗憾的是杂种植株，实验过程如下图所示，遗憾的是该杂种植株并非是想象中的地上长番茄，地下结马该杂种植株并非是想象中的地上长番茄，地下结马铃薯的铃薯的“超级作物超级作物”。(1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用到原生质材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用到原生质体融合和体融合和_技术，该技术的理论基础是技术，该技术的理论基础是_。(2)图中图中步骤所示植物细胞用步骤所示植物细胞

16、用_除去细胞壁，除去细胞壁，分离出有活力的原生质体。分离出有活力的原生质体。(3)图中图中过程细胞两两融合时，可出现过程细胞两两融合时，可出现_种融种融合细胞，要促进杂种细胞分裂生长，培养基中应有合细胞，要促进杂种细胞分裂生长，培养基中应有_和和_两类激素。两类激素。(4)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的_和和_过程。其中过程。其中过程必须给予过程必须给予光照，其原因是光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。试管苗生长发育。(5)利用马铃薯和番茄的利用马铃薯和番茄的_得到单倍体植株，然得到单倍体植株，然后取单倍

17、体植株细胞进行体细胞杂交，再用后取单倍体植株细胞进行体细胞杂交，再用_处理之后也可得到可育的处理之后也可得到可育的“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株。杂种植株。解析解析(1)植物体细胞杂交最终得到杂种植株，要应用植物体细胞杂交最终得到杂种植株，要应用到植物组织培养技术，其理论基础是植物细胞的全能到植物组织培养技术，其理论基础是植物细胞的全能性。性。(2)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此除去细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此除去细胞壁时，为分离出有活力的原生质体，利用酶的专一性，壁时，为分离出有活力的原生质体，利用酶的专一性，即用纤维素酶和果胶酶可以特异性地去除细胞壁。即用纤维素酶和果胶

18、酶可以特异性地去除细胞壁。(3)甲、乙两种细胞融合时，可能会出现三种情况：甲、甲、乙两种细胞融合时，可能会出现三种情况：甲、甲融合，乙、乙融合，甲、乙融合，其中甲、乙融合甲融合，乙、乙融合，甲、乙融合，其中甲、乙融合类型的细胞才是最终需要的杂种细胞，植物组织培养类型的细胞才是最终需要的杂种细胞，植物组织培养过程中需要的激素主要是生长素和细胞分裂素。过程中需要的激素主要是生长素和细胞分裂素。(4)杂种细胞经脱分化和再分化过程形成完整植株，愈杂种细胞经脱分化和再分化过程形成完整植株，愈伤组织再分化成幼苗时需要光照合成叶绿素以进行光伤组织再分化成幼苗时需要光照合成叶绿素以进行光合作用。合作用。(5)

19、二倍体的单倍体植株一般不可育，需用秋水仙素处二倍体的单倍体植株一般不可育，需用秋水仙素处理使染色体加倍才可育。理使染色体加倍才可育。答案答案(1)植植物组织培养植物细胞的全能性物组织培养植物细胞的全能性(2)纤维纤维素酶和果胶酶素酶和果胶酶(3)3细胞分裂素生长素细胞分裂素生长素(4)脱分脱分化化 再分化叶绿体再分化叶绿体(5)花药离体培养秋水仙素花药离体培养秋水仙素【例例1】如如图为植物组织培养过程，有关说法不正确图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是的是()。植物细胞的全能性 AB试管中细胞全能性最高试管中细胞全能性最高 BD试管中培育出的个体都是纯合子试管中培育出的个体都是纯合子 CA

20、B的过程不需要光照的过程不需要光照 DAD的细胞分裂都是有丝分裂的细胞分裂都是有丝分裂 思维导图思维导图：深度剖析深度剖析试管中的试管苗来源相同，都是通过植物试管中的试管苗来源相同，都是通过植物组织培养培育而成的，植株的基因型相同，但不一定组织培养培育而成的，植株的基因型相同，但不一定是纯合子。是纯合子。答案答案B【例例2】科科学家利用细胞工程培育了学家利用细胞工程培育了“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题。杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题。植物体细胞杂交技术(1)由由D形成形成F过程所依据的原理是过程所依据的原理是_，从本质上，从本质上讲，讲，“白菜白菜甘蓝甘蓝”

21、杂种植株具有的性状是杂种植株具有的性状是_的结果。的结果。(2)若若“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是花粉经离体培养得到的植株是_倍体。倍体。(3)“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的育出带有抗虫基因的“白菜白菜甘蓝甘蓝”植株，请你设计植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的

22、“白菜白菜甘蓝甘蓝”植植株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在_植株乙上。植株乙上。适宜条件下培养一段时间后，分别观察适宜条件下培养一段时间后，分别观察_的的生活情况。生活情况。若若_，说明甲植株的抗虫基因，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若未得到表达；若_，说明甲植株的抗，说明甲植株的抗虫基因得到表达。虫基因得到表达。思维导图：思维导图：深度剖析深度剖析(1)DF的过程说明细胞具有全能性，杂的过程说明细胞具有全能性，杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果。种植株具有的性状是基因选择性表达的结果。(2)凡是凡是由未受精的配子发育而成的个体

23、都是单倍体。由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。(3)应注应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。答案答案(1)细细胞的全能性基因选择性表达胞的全能性基因选择性表达(2)单单(3)长势相似的普通长势相似的普通“白菜白菜甘蓝甘蓝”昆虫幼虫昆虫幼虫甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(、其他答其他答案合理也可案合理也可)编后语 同学们在听课的过程中，还要善于抓住各种课程的特点，运用相应的方法去听，这样才能达到最佳的学习效果。

24、一、听理科课重在理解基本概念和规律 数、理、化是逻辑性很强的学科，前面的知识没学懂，后面的学习就很难继续进行。因此，掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解，同时，大家要开动脑筋，思考老师是怎样提出问题、分析问题、解决问题的，要边听边想。为讲明一个定理，推出一个公式，老师讲解顺序是怎样的，为什么这么安排？两个例题之间又有什么相同点和不同之处？特别要从中学习理科思维的方法，如观察、比较、分析、综合、归纳、演绎等。作为实验科学的物理、化学和生物，就要特别重视实验和观察，并在获得感性知识的基础上，进一步通过思考来掌握科学的概念和规律，等等。二、听文科课要注重在理解中记忆 文科多以记忆为主，比

25、如政治，要注意哪些是观点，哪些是事例，哪些是用观点解释社会现象。听历史课时，首先要弄清楚本节教材的主要观点，然后，弄清教材为了说明这一观点引用了哪些史实，这些史料涉及的时间、地点、人物、事件。最后，也是关键的一环，看你是否真正弄懂观点与史料间的关系。最好还能进一步思索：这些史料能不能充分说明观点？是否还可以补充新的史料？有无相反的史料证明原观点不正确。三、听英语课要注重实践 英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活动，珍惜课堂上的每一个练习机会。2022-10-6最新中小学教学课件35thank you!2022-10-6最新中小学教学课件36