202X_202X學(xué)年高中生物2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件新人教版選修3

1、2 2. .1 1. .1 1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)1.簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)技術(shù)。2.簡(jiǎn)述植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。一二三一、細(xì)胞的全能性1.概念具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能,即每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。2.原理細(xì)胞內(nèi)含有該種生物生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部遺傳信息。3.影響全能性表現(xiàn)的原因在特定的時(shí)間和空間條件下,細(xì)胞中的基因會(huì)有選擇性地表達(dá)出各種蛋白質(zhì),從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。植物的種子發(fā)育成完整植株,是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性?為什么?提示:不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。因?yàn)榉N子中的胚已完成了早期發(fā)育,相當(dāng)于新植物體的幼體,這一過程并沒有體現(xiàn)出

2、細(xì)胞的全能性。一二三二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成完整的植株。2.原理細(xì)胞的全能性。已分化的植物細(xì)胞,仍具有形成完整植株所需要的全部基因。3.過程高度分化的植物器官、組織、細(xì)胞,在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素等條件下,經(jīng)過脫分化形成愈傷組織,將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上,就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽,進(jìn)而發(fā)育成完整植株。一二三三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成

3、新的植物體的技術(shù)。2.過程(1)去除細(xì)胞壁:利用果膠酶和纖維素酶去除細(xì)胞壁,獲得原生質(zhì)體。(2)人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合:人工誘導(dǎo)的方法分為物理法和化學(xué)法。物理法包括離心、振動(dòng)、電激等,化學(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合。(3)雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后,再通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株。一二三3.意義克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。在白菜體細(xì)胞與紫甘藍(lán)體細(xì)胞雜交的過程中,只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況,除了形成白菜甘藍(lán)雜種細(xì)胞外,還能形成什么類型的融合細(xì)胞?提示:體細(xì)胞間的融合是隨機(jī)的,只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況,還能形成白菜白菜細(xì)胞和甘藍(lán)甘藍(lán)細(xì)胞兩種類型的融合細(xì)胞。一二三一、細(xì)胞的全能

4、性1.細(xì)胞全能性的表現(xiàn)(1)細(xì)胞全能性的實(shí)質(zhì)已經(jīng)分化的體細(xì)胞(或細(xì)胞核)仍具有本物種個(gè)體發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì),即每個(gè)細(xì)胞都有發(fā)育成本物種個(gè)體所需要的全套基因。(2)全能性表現(xiàn)的條件:離體狀態(tài);環(huán)境條件適宜(營(yíng)養(yǎng)、激素、溫度和光照等)。一二三2.細(xì)胞全能性大小的比較細(xì)胞分化不會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質(zhì),因而都具有全能性。但一般來說,細(xì)胞分化程度越高,全能性越難以實(shí)現(xiàn),細(xì)胞分化程度越低,全能性就越高。(1)植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞(動(dòng)物細(xì)胞只有細(xì)胞核具有全能性)。(2)受精卵生殖細(xì)胞(精子、卵細(xì)胞)體細(xì)胞。(3)體細(xì)胞:分化程度低的分化程度高的;細(xì)胞分裂

5、能力強(qiáng)的細(xì)胞分裂能力弱的;幼嫩的細(xì)胞衰老的細(xì)胞。(4)隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸降低。特別提醒全能性的體現(xiàn)一定是由一個(gè)細(xì)胞(或細(xì)胞核)發(fā)育成完整個(gè)體,否則,不能體現(xiàn)全能性。如將一個(gè)干細(xì)胞培育成某一器官,其過程不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。一二三二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.流程特別提醒在植物組織培養(yǎng)過程中,一定要對(duì)離體的植物材料的表面進(jìn)行消毒。2.培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基為固體或半固體培養(yǎng)基,大多數(shù)都由無機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、激素和瓊脂四部分組成。其中無機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分主要是水、礦質(zhì)元素;有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分主要是蔗糖、氨基酸、維生素;激素主要是細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素。一二三3.影響因素材料的種類、年

6、齡和保存時(shí)間的長(zhǎng)短,植物激素的濃度、使用順序和用量比例,以及pH、溫度、光照等都會(huì)影響植物組織培養(yǎng)的結(jié)果。4.植物組織培養(yǎng)中脫分化與再分化過程的比較一二三5.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用 一二三三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.流程一二三特別提醒(1)植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的形成,而植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是培育出雜種植株,而不是形成雜種細(xì)胞。(2)雜種植株細(xì)胞中含有兩種植物的遺傳物質(zhì),因而具備兩種植物的遺傳特征。2.通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的植物的染色體組數(shù)(1)染色體組數(shù)目=甲、乙兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。(2)植物體細(xì)胞雜交后的植物,有幾個(gè)染色體組就稱為幾倍體。(3)舉例:二倍體白

7、菜和二倍體甘藍(lán)體細(xì)胞雜交得到的白菜甘藍(lán)有四個(gè)染色體組,為四倍體。特別提醒兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞,不管是染色體數(shù),還是染色體組數(shù),都可采用兩細(xì)胞相關(guān)數(shù)值直接相加的方法。題型一題型二題型三題型一 細(xì)胞的全能性【例1】 以下不能說明細(xì)胞具有全能性的是()A.由玉米花粉粒培育出植株B.由轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細(xì)胞培育出植株C.由燒傷病人的健康細(xì)胞培養(yǎng)出皮膚D.由胡蘿卜根尖細(xì)胞培育出胡蘿卜植株解析:細(xì)胞的全能性是指生物體的細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。由玉米花粉粒培育出植株、由向日葵細(xì)胞培育出植株、由胡蘿卜根尖細(xì)胞培育出胡蘿卜植株都是細(xì)胞具有全能性的體現(xiàn),只有C選項(xiàng)沒有得到完整個(gè)體,不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能

8、性。答案:C題型一題型二題型三反思領(lǐng)悟具有全能性實(shí)現(xiàn)全能性(1)理論上每個(gè)活細(xì)胞都具有全能性。(2)細(xì)胞只有發(fā)育為完整個(gè)體才能說實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞全能性,即實(shí)現(xiàn)全能性的終點(diǎn)是個(gè)體,而不是組織、器官等。題型一題型二題型三題型二 植物的組織培養(yǎng)【例2】 下頁左上圖表示植物組織培養(yǎng)過程。據(jù)圖分析下列敘述正確的是()A.植株根尖細(xì)胞的全能性比植株根尖細(xì)胞的強(qiáng)B.試管的培養(yǎng)基中含有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,不含有機(jī)物C.試管中的細(xì)胞能進(jìn)行減數(shù)分裂D.調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的比例可誘導(dǎo)產(chǎn)生不同的植物器官題型一題型二題型三解析:植株根尖細(xì)胞的全能性與植株根尖細(xì)胞的相同。試管的培養(yǎng)基中含有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和有機(jī)物等。試管中的

9、細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂。培養(yǎng)基中,當(dāng)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值高時(shí),誘導(dǎo)根的分化,當(dāng)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值低時(shí),誘導(dǎo)芽的分化。答案:D題型一題型二題型三題型三 植物體細(xì)胞雜交【例3】 據(jù)下圖回答下列問題。(1)過程是用處理細(xì)胞的細(xì)胞壁,后經(jīng)過程誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,實(shí)際融合的過程中原生質(zhì)體可能會(huì)形成種融合細(xì)胞(只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況)。是的過程,與此過程密切相關(guān)的細(xì)胞器主要是。題型一題型二題型三(2)在過程中,除了提供水分、無機(jī)鹽、糖類、維生素以及氨基酸外,還需要在培養(yǎng)基中加入 。同時(shí),在培養(yǎng)過程中,除必要的溫度、光照和氧氣等外界條件外,成功的另一個(gè)關(guān)鍵是操作過程中必須保證。(3)若番茄細(xì)胞內(nèi)含A條染色體

10、,馬鈴薯細(xì)胞內(nèi)含B條染色體,將番茄和馬鈴薯采用雜交育種方法培育(假設(shè)能成功),得到的后代應(yīng)含條染色體,還必須用來處理幼苗,才能得到可育的“番茄馬鈴薯”植株,此時(shí)體細(xì)胞中含有條染色體。(4)若番茄是二倍體,馬鈴薯是四倍體,則雜種植株為倍體。題型一題型二題型三解析:(1)分析題圖可知,圖中表示用酶解法去除細(xì)胞壁的過程,此過程中所用的酶是纖維素酶和果膠酶。過程是人工誘導(dǎo)細(xì)胞融合的過程,如果只考慮兩個(gè)細(xì)胞融合的情況,則會(huì)有“番茄番茄”細(xì)胞、“番茄馬鈴薯”細(xì)胞、“馬鈴薯馬鈴薯”細(xì)胞3種融合細(xì)胞;是融合后的原生質(zhì)體重新生出細(xì)胞壁的過程,植物細(xì)胞中的高爾基體與細(xì)胞壁的形成關(guān)系密切。(2)植物組織培養(yǎng)過程中除提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還需要提