人教版選修3 2.1.1 植物細胞工程的基本技術(shù) 課件（49張）.pptxVIP

2 1 1植物細胞工程的基本技術(shù) 專題22 1植物細胞工程 1 以胡蘿卜的組織培養(yǎng)為例 簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理和過程 2 結(jié)合教材圖2 5 描述植物體細胞雜交技術(shù)的原理和過程 目標導(dǎo)航 重難點擊 1 植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理和過程 2 植物體細胞雜交技術(shù)的原理和過程 方式一 君子 蘭的快速繁殖 課堂導(dǎo)入 春風(fēng)欲擅秋風(fēng)巧 催吐幽蘭繼落梅 素有 天下第一香 之稱的蘭花 以其優(yōu)美高雅的葉片和芳香艷麗的花朵 成為自古以來文人墨客吟詩作賦的對象 但是 蘭花在自然條件下播種繁殖的難度很大 需要較長時間才能獲得少量幼苗 如何才能滿足人們對蘭花的需求呢 科學(xué)家在細胞全能性的理論基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了蘭花快速繁殖的技術(shù) 植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)是植物細胞工程的核心技術(shù) 植物細胞工程的基本技術(shù)還有哪些 這些基本技術(shù)的一般操作程序是怎樣的 讓我們通過本節(jié)來學(xué)習(xí)探討吧 方式二 山東省金鄉(xiāng)縣是全國聞名的大蒜之鄉(xiāng) 該縣農(nóng)科所與中國農(nóng)科院聯(lián)合成功開發(fā)和培育出的品質(zhì)好 產(chǎn)量高的新品種 脫毒大蒜 是植物細胞工程的又一成果 什么是細胞工程 細胞工程是如何發(fā)展起來的 包括哪些基本技術(shù) 在哪些方面得到了應(yīng)用 一 細胞工程和細胞的全能性 二 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 三 植物體細胞雜交技術(shù) 內(nèi)容索引 對點訓(xùn)練當堂檢測自查自糾 一 細胞工程和細胞的全能性 1 細胞工程的含義 細胞 知識梳理 答案 分子 細胞 細胞器 遺傳物質(zhì) 細胞產(chǎn)品 植物 動物 2 細胞的全能性 1 定義 具有某種生物的任何一個細胞 都具有發(fā)育成的潛能 2 表達時兩個重要的過程 脫分化 讓已經(jīng)分化的細胞 經(jīng)過誘導(dǎo)后 失去其特有的而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程 再分化 脫分化產(chǎn)生的在一定的培養(yǎng)條件下 再分化出 形成完整的小植株 全部遺傳信息 答案 完整生物體 結(jié)構(gòu)和功能 愈傷組織 幼 根和芽 1 理論上每種植物的活細胞都具有全能性 原因是什么 答案正常的植物細胞具有發(fā)育成該物種個體所需的全部遺傳物質(zhì) 2 配子 卵和精子 中染色體數(shù)比正常體細胞減少了一半 配子是否還有全能性 為什么 答案有 因為體細胞中染色體成對存在 配子染色體數(shù)雖減半 但仍含有完整的染色體組 具有控制生物性狀的全部基因 答案 合作探究 3 分析實例是否體現(xiàn)了細胞的全能性并給出原因 1 植物花藥離體培養(yǎng)獲得植株 答案是 花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株 體現(xiàn)了花藥細胞的全能性 2 利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)紫草素 答案否 發(fā)育成完整生物個體才能體現(xiàn)細胞的全能性 而生產(chǎn)紫草素只是將紫草細胞培養(yǎng)成愈傷組織 答案 3 紫色糯性玉米種子培育成植株 答案否 種子的胚已是新植物的幼體 發(fā)育成完整植株的過程 相當于植物長大 活學(xué)活用 1 判斷正誤 1 植物體的細胞發(fā)育成完整個體才體現(xiàn)了全能性 2 高度分化的植物細胞只有處于離體狀態(tài)時才有可能表現(xiàn)出全能性 3 植物體內(nèi)某些體細胞沒有表現(xiàn)出全能性 其原因是所含基因不同 4 隨著細胞的生長 細胞的全能性越來越強 答案 2 植物細胞的全能性是指 a 具有核 膜 質(zhì) 細胞結(jié)構(gòu)完整 能進行各種生理活動b 只具有膜和質(zhì) 同樣能進行各種生理活動c 植物體細胞所具有的發(fā)育成完整個體的潛能d 具有本物種全套遺傳物質(zhì)的特定細胞 c 解析答案 解析具有某種植物全套遺傳信息的任何一個細胞 都有發(fā)育成完整新植物體的潛能 也就是說 每個植物細胞都具有全能性 細胞全能性大小的分析 1 體細胞全能性與細胞分化程度 分化程度低的 分化程度高的 2 體細胞全能性與細胞分裂能力 分裂能力強的 分裂能力弱的 3 不同類型細胞的全能性 受精卵 生殖細胞 體細胞 4 不同生物細胞的全能性 植物細胞 動物細胞 返回 歸納總結(jié) 二 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1 理論基礎(chǔ) 2 前提 的植物器官 組織 細胞 3 條件 和人工控制條件下 人工配制的培養(yǎng)基上 適宜的 條件 4 結(jié)果 脫分化形成愈傷組織 再誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽 最終形成完整植株 植物細胞的全能性 知識梳理 答案 離體 無菌 營養(yǎng) 消毒后選取根的部位 切取1cm3左右的小塊 因為該部位容易誘導(dǎo)形成愈傷組織 5 胡蘿卜的組織培養(yǎng)過程 形成層 答案 將組織塊接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上 誘導(dǎo)出 在23 26 恒溫條件下培養(yǎng)一段時間 再將愈傷組織轉(zhuǎn)接到培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導(dǎo)出試管苗 將試管苗移栽到大田 培養(yǎng)成正常植株 愈傷組織 避光 分化 1 在植物組織培養(yǎng)過程中 為什么要進行一系列的消毒 滅菌 并且要求無菌操作 答案避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長消耗營養(yǎng) 且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長 2 為什么切取胡蘿卜根的形成層 其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎 答案胡蘿卜根的形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織 其他部分如葉 花也能培養(yǎng)成小植株 只是稍微困難些 答案 合作探究 3 若培養(yǎng)物取自植物的幼莖 葉片等含有葉綠體的部位 愈傷組織中是否會含有葉綠體 答案培養(yǎng)物經(jīng)過誘導(dǎo)后 失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞 故愈傷組織中不會含有葉綠體 4 植物組織培養(yǎng)中的脫分化階段 培養(yǎng)的組織細胞是自養(yǎng)型還是異養(yǎng)型 為什么 答案脫分化過程中細胞營異養(yǎng)生活 因為此時細胞沒有葉綠體 并且一般要避光培養(yǎng) 無法進行光合作用 答案 5 植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中 在脫分化和再分化過程中起關(guān)鍵作用的激素是什么 答案生長素和細胞分裂素 答案 3 判斷正誤 1 植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 2 胡蘿卜的組織培養(yǎng)只能選擇韌皮部部分 其他部分如莖 葉則不能用于組織培養(yǎng) 3 同一植物的不同體細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生的植株基因不同 4 生物體內(nèi)的細胞分化和植物組織培養(yǎng)過程中的再分化的實質(zhì)是一樣的 都是基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果 活學(xué)活用 答案 4 下圖表示四倍體蘭花葉片通過植物組織培養(yǎng)形成植株的過程 相關(guān)敘述中正確的是 c 答案 問題導(dǎo)析 a 和 階段會發(fā)生減數(shù)分裂b 階段需生長素而 階段需細胞分裂素c 階段有細胞增殖但無細胞分化d 此蘭花的花藥離體培養(yǎng)所得植株為二倍體 1 圖中 是 是 和 階段會發(fā)生分裂 2 階段和 階段都需 只是二者比例不同 3 此蘭花的花藥離體培養(yǎng)所得植株為 脫分化 問題導(dǎo)析 答案 返回上頁 再分化 有絲 生長素和細胞分裂素 單倍體 歸納總結(jié) 植物組織培養(yǎng)中的五點注意事項 1 取材 植物組織培養(yǎng)時應(yīng)該選擇幼嫩的植物組織 如根尖 莖尖 形成層細胞等 易于脫分化 2 無菌 植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵是避免微生物的污染 所有實驗用具要嚴格滅菌 接種過程進行嚴格的無菌操作 3 營養(yǎng)比 培養(yǎng)基中必須含有植物生長發(fā)育所需要的全部營養(yǎng)物質(zhì) 其中生長素和細胞分裂素用量的比例對器官的生成起決定作用 比值高 促進根的分化 抑制芽的形成比值適中 促進愈傷組織的形成比值低 促進芽的分化 抑制根的形成 返回 4 光照時期 脫分化產(chǎn)生愈傷組織時需要避光培養(yǎng) 愈傷組織再分化時需要在光照條件下培養(yǎng) 5 培養(yǎng)順序 要先進行生芽培養(yǎng) 再進行生根培養(yǎng) 試管苗培養(yǎng)要在光照條件下進行 三 植物體細胞雜交技術(shù) 1 概念 將不同種的植物體細胞 在一定條件下融合成 并把 培育成新的的技術(shù) 2 過程 雜種細胞 知識梳理 答案 雜種細胞 植物體 細胞壁 細胞壁 雜種細胞 1 去壁 用去除植物細胞壁 獲得原生質(zhì)體 2 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法 物理法 等 化學(xué)法 用誘導(dǎo) 3 意義 克服了不同生物的障礙 纖維素酶和果膠酶 答案 離心 振動 電激 聚乙二醇 peg 遠緣雜交不親和 1 去除植物細胞壁為什么要用纖維素酶和果膠酶 答案因為植物細胞壁的化學(xué)成分主要是纖維素和果膠 酶具有專一性 纖維素酶和果膠酶能夠催化分解細胞壁 而對細胞膜沒有破壞作用 2 將兩個不同種的植物細胞a和b去除細胞壁后 經(jīng)一定的方法促融 只考慮兩兩融合 可以形成幾種融合細胞 哪種融合細胞才是符合要求的 答案三種 ab才是符合要求的 答案 合作探究 3 回答下列關(guān)于植物體細胞雜交產(chǎn)生的 白菜 甘藍 的相關(guān)問題 1 用傳統(tǒng)的雜交方法可否產(chǎn)生 白菜 甘藍 答案不能 因為不同物種之間存在生殖隔離 2 白菜 甘藍 為什么能表現(xiàn)出兩種植物的遺傳性狀 答案體細胞雜交培育而成的 白菜 甘藍 具有兩個親本的遺傳物質(zhì) 因此能表現(xiàn)出兩種植物的遺傳性狀 答案 3 融合成的雜種細胞內(nèi)染色體組成有何特點 答案植物體細胞雜交后 染色體組數(shù)是兩個物種的總和 形成異源多倍體 因為細胞內(nèi)每條染色體仍然有其同源染色體 因此從理論上講均是可育的 但育性會降低 4 與傳統(tǒng)有性雜交相比 植物體細胞雜交技術(shù)的優(yōu)點是什么 答案克服植物遠緣雜交不親合的障礙 打破了物種之間的生殖隔離 答案 5 利用體細胞雜交技術(shù)獲得了 番茄 馬鈴薯 雜種植株 實驗過程如圖所示 遺憾的是該雜種植株并非是想象中的地上長番茄 地下結(jié)馬鈴薯的 超級作物 請依據(jù)材料分析回答下列問題 活學(xué)活用 1 材料中所用到的植物體細胞雜交技術(shù)應(yīng)用到原生質(zhì)體融合和 技術(shù) 該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是 2 圖中 步驟所示為用 除去植物細胞細胞壁 分離出有活力的原生質(zhì)體 3 圖中 過程細胞融合時 可出現(xiàn) 種融合細胞 只考慮細胞兩兩融合的情況 要促進雜種細胞分裂生長 培養(yǎng)基中應(yīng)有 和 兩類激素 答案 植物組織培養(yǎng) 植物細胞的全能性 纖維素酶和果膠酶 3 細胞分裂素 生長素 4 由雜種細胞培育成試管苗 需要經(jīng)過細胞的 和 過程 其中 過程必須給予光照 其原因是 能利用光能制造有機物 供試管苗生長發(fā)育 5 利用馬鈴薯和番茄的 得到單倍體植株 然后取單倍體植株細胞進行體細胞雜交 再用 處理之后也可得到可育的 番茄 馬鈴薯 雜種植株 脫分化 答案 問題導(dǎo)析 再分化 葉綠體 花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 1 植物體細胞雜交要應(yīng)用技術(shù)才能得到雜種植株 其理論基礎(chǔ)是植物細胞的 2 細胞壁的主要成分是 因此用可以特異性地去除細胞壁 3 甲 乙兩種細胞融合時 可能會出現(xiàn)三種情況 甲 甲融合 乙 乙融合 融合 其中融合類型的細胞才是最終需要的雜種細胞 植物組織培養(yǎng)過程中需要的激素主要有兩種 和 植物組織培養(yǎng) 答案 返回上頁 問題導(dǎo)析 全能性 纖維素和果膠 纖維素酶和果膠酶 甲 乙 甲 乙 生長素 細胞分 裂素 4 雜種細胞經(jīng)過程形成完整植株 愈傷組織再分化成幼苗時需要光照合成葉綠素以進行光合作用 5 利用得到的二倍體的單倍體植株一般不可育 需用 處理使染色體加倍才可育 脫分化和再分化 答案 返回上頁 花藥離體培養(yǎng) 秋水 仙素 依據(jù)上圖判斷 1 植物體細胞雜交的最大優(yōu)點是可以克服遠緣雜交不親和的障礙 2 雜種細胞經(jīng)過 和 過程可以培育成雜種植株說明雜種細胞具有全能性 3 盡管愈傷組織可以進行光合作用 但其培養(yǎng)基中仍需要糖類 氨基酸等有機營養(yǎng) 4 若馬鈴薯的基因型為rr 番茄的基因型為yy 則最終形成的雜種植株的基因型為rryy 5 雜種細胞形成的標志是雜種細胞再生出細胞壁 在此過程中活躍的細胞器是核糖體 答案 一題多變 植物細胞的全能性 返回 答案 課堂小結(jié) 脫分化 再分化 對點訓(xùn)練當堂檢測自查自糾 1 下列哪種細胞的全能性最容易得到表達 a 青蛙的皮膚細胞b 胡蘿卜的韌皮部細胞c 小白鼠的肝臟細胞d 人皮膚的生發(fā)層細胞 解析細胞分化程度越高 全能性越低 皮膚細胞和生發(fā)層細胞是高度分化的細胞 全能性較低 動物細胞實現(xiàn)全能性的能力比植物細胞低 所以全能性最高的細胞是胡蘿卜的韌皮部細胞 b 1 2 3 4 5 解析答案 a b試管中細胞全能性最高b d試管中培育出的個體都是純合子c a b的過程不需要光照d a d的細胞分裂方式都是有絲分裂 2 如圖為植物組織培養(yǎng)過程 有關(guān)說法不正確的是 解析試管中的試管苗來源相同 都是通過植物組織培養(yǎng)培育而成的 植株的基因型相同 但不一定是純合子 b 解析答案 1 2 3 4 5 3 1858年 美國科學(xué)家斯圖爾德應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù) 將二倍體胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行離體培養(yǎng) 最終發(fā)育成完整的新植株 下列關(guān)于這一科學(xué)事實的敘述中 錯誤的是 該實驗證明了植物細胞具有全能性 此種生殖產(chǎn)生的后代有廣泛的變異 韌皮部細胞通過減數(shù)分裂增加數(shù)目 此種生殖產(chǎn)生的后代能保持親本的性狀a b c d 解析體細胞組織培養(yǎng)屬于無性生殖 其后代能保持親本的性狀 變異性小 體細胞不能進行減數(shù)分裂 b 解析答案 1 2 3 4 5 4 植株甲是二倍體水稻 利用植株甲獲得了植株乙 而后利用植株甲和乙又獲得植株丙和丁 培養(yǎng)過程如圖所示 下列有關(guān)敘述正確的是 解析答案 1 2 3 4 5 a 用秋水仙素處理植株甲的雌蕊柱頭可獲得植株乙b 植株丙與植株丁的體細胞中染色體組的數(shù)目相同c 植株甲與植株乙正交和反交所得種子的胚乳的基因型不同d 獲得植株丙和植株丁的過程都屬于有性生殖 解析用秋水仙素處理植株甲萌發(fā)的種子或幼苗可得到植株乙 圖示丙植株體細胞中染色體組數(shù)應(yīng)為3 而丁植株體細胞中染色體組數(shù)應(yīng)為6 獲得植株丙的過程為有性生殖 獲得植株丁的過程為無性生殖 答案c 1 2 3 4 5 5 科學(xué)家利用細胞工程培育了 白菜 甘藍 雜種植株 如圖所示 請據(jù)圖回答下列問題 1 2 3 4 5 1 由d形成f過程所依據(jù)的原理是 從本質(zhì)上講 白菜 甘藍 雜種植株具有的性狀是 的結(jié)果 解析d f的過程說明細胞具有全能性 雜種植株具有的性狀是基因選擇性表達的結(jié)果 細胞的全能性 1 2 3 4 5 解析答案 基因選擇性表達 2 若 白菜 甘藍 雜種植株為四倍體 則該植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株是 倍體 解析凡是由未受精的配子發(fā)育而成的個體都是單倍體 單 3 白菜 甘藍 雜種植株的食用部分是葉 但葉又易受昆蟲危害而影響產(chǎn)量 科