植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

1、導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課20世紀(jì)世紀(jì)60年代，一些年代，一些科學(xué)家提出這樣一個(gè)科學(xué)家提出這樣一個(gè)設(shè)想：培養(yǎng)出地上部設(shè)想：培養(yǎng)出地上部分結(jié)番茄果實(shí)，地下分結(jié)番茄果實(shí)，地下部分結(jié)馬鈴薯塊莖的部分結(jié)馬鈴薯塊莖的植株。如果要實(shí)現(xiàn)這植株。如果要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為可以一設(shè)想，你認(rèn)為可以采用哪些方法？采用哪些方法？體細(xì)胞雜交體細(xì)胞雜交視頻：視頻：植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交專題專題2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 2.1.1 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)2.1植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程1、簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。、簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2、列舉植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用。、列舉植物細(xì)胞

2、工程的實(shí)際應(yīng)用。1、能夠讓學(xué)生更好地理解先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。、能夠讓學(xué)生更好地理解先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。2、有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。、有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 通過次專題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)同科通過次專題的學(xué)習(xí)，使學(xué)生認(rèn)同科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生探學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生探索生命科學(xué)奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科索生命科學(xué)奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。學(xué)精神。 1 、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2、 植物體細(xì)胞雜交的原理。植物體細(xì)胞雜交的原理。3、 植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實(shí)例。植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實(shí)例。植物組織培養(yǎng)的實(shí)

3、驗(yàn)。植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)植 物 細(xì) 胞 工 程植 物 細(xì) 胞 工 程 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 技術(shù)手段技術(shù)手段植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交一、一、 細(xì)細(xì) 胞胞 的的 全全 能能 性性全能性大?。喝苄源笮。褐参矬w細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件？植物體細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件？定義：定義：生物體的細(xì)胞，具有使后代細(xì)胞發(fā)育生物體的細(xì)胞，具有使后代細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。成完整個(gè)體的潛能。原因：原因：生物的每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種所特生物的每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。有的全套遺傳物質(zhì)。受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞

4、無(wú)機(jī)成分：無(wú)機(jī)成分：水水 、無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)鹽適宜的，無(wú)菌空氣，適宜的，無(wú)菌空氣，適時(shí)的光照適時(shí)的光照生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素條件條件 離體的細(xì)胞、組織或器官離體的細(xì)胞、組織或器官 無(wú)菌的環(huán)境無(wú)菌的環(huán)境 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 激素激素 其他的外界條件其他的外界條件有機(jī)分子：有機(jī)分子：蔗糖、氨基酸蔗糖、氨基酸 、 維生素等維生素等 二二 、 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)2、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性1、植物組織培養(yǎng)的概念、植物組織培養(yǎng)的概念 在無(wú)菌和人工控制的條件下在無(wú)菌和人工控制的條件下,將離體的植將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工控制的培物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人

5、工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生養(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。愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。外植體外植體幼幼 苗苗完整植株完整植株愈傷組織愈傷組織脫分化脫分化CTK/IAA比例適合比例適合再分化再分化CTK/IAA比例先增比例先增大在減小大在減小3、植物組織培養(yǎng)過程示意圖、植物組織培養(yǎng)過程示意圖細(xì)胞排列細(xì)胞排列疏松而無(wú)規(guī)則疏松而無(wú)規(guī)則，是一種，是一種高度液高度液泡化泡化的呈的呈無(wú)定形無(wú)定形狀態(tài)的狀態(tài)的薄壁薄壁細(xì)胞。細(xì)胞。4、植物組織培養(yǎng)技術(shù)名詞解釋、植物組織培養(yǎng)技術(shù)名詞解釋愈傷組織：愈傷組織：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞由高

6、度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。產(chǎn)生愈傷組織的過程。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織重新分化成脫分化產(chǎn)生的愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程。根或芽等器官的過程。脫分化：脫分化：再分化：再分化：通過上面實(shí)驗(yàn)，我們總結(jié)出通過上面實(shí)驗(yàn)，我們總結(jié)出:植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 就是在就是在無(wú)菌無(wú)菌和和人工控制人工控制條件下將條件下將離體的器官、組織、細(xì)胞離體的器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的，培養(yǎng)在人工配制的培培養(yǎng)基養(yǎng)基上，給予適宜的上，給予適宜的培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成組織、叢芽，最終形成完整的植株完整的植株。切取切取接種接種愈傷組織的形成愈傷組織

7、的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽此操作過程需要注意什么事項(xiàng)？此操作過程需要注意什么事項(xiàng)？ 討論討論 提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長(zhǎng)，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長(zhǎng)，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長(zhǎng)的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，而且這些雜菌生長(zhǎng)的過程中會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用機(jī)械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作？用機(jī)械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作？ 提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、 花）也能培養(yǎng)再生形成小植株

8、，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。可以參考利用胡蘿卜根進(jìn)行組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，嘗試設(shè)計(jì)出利用胡蘿卜的莖、葉、花進(jìn)行組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)流程。 胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎？用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎？ 討論討論 請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過程，概括出請(qǐng)根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。 討論討論視頻：視頻：植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)20世紀(jì)世紀(jì)60年代，一些科學(xué)家提出這樣一個(gè)設(shè)想：年代，一些科學(xué)家提出這樣一個(gè)設(shè)想：2、如果要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，、如果要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，你認(rèn)為

9、可以采用哪些方法？你認(rèn)為可以采用哪些方法？ 三 、 植 物 體 細(xì) 胞 雜 交三 、 植 物 體 細(xì) 胞 雜 交1、讓番茄與馬鈴薯雜交，、讓番茄與馬鈴薯雜交，培育出地上結(jié)番茄果實(shí)，地培育出地上結(jié)番茄果實(shí)，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。（一）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（一）植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 將將不同種的植物體細(xì)胞不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下，在一定條件下融融 合成雜種細(xì)胞合成雜種細(xì)胞，并且把雜種細(xì)胞培育成新，并且把雜種細(xì)胞培育成新 植物體植物體的方法。的方法。n定義定義： n原理原理： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和和植物細(xì)胞的全能性。植物細(xì)胞的全能性。1、分離原生質(zhì)體、分離原生質(zhì)

10、體-酶解法酶解法2、原生質(zhì)體融合、原生質(zhì)體融合-物理或化學(xué)法物理或化學(xué)法3、新細(xì)胞壁形成、新細(xì)胞壁形成4、植物組織培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)要使兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融要使兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融 合，合，將會(huì)遇到什么障礙？將會(huì)遇到什么障礙？(1)(1)(2)(3)(4)(5)（二）植物體細(xì)胞雜交過程示意圖（二）植物體細(xì)胞雜交過程示意圖雜雜種種植植株株融合的融合的原生質(zhì)原生質(zhì)體體ab產(chǎn)產(chǎn)生生新新的的細(xì)細(xì)胞胞壁壁脫脫分分化化愈愈傷傷組組織織再再分分化化 植物體細(xì)胞雜交過程示意圖二植物體細(xì)胞雜交過程示意圖二植物細(xì)胞植物細(xì)胞a原生質(zhì)體原生質(zhì)體b原生質(zhì)體原生質(zhì)體a雜種雜種細(xì)胞細(xì)胞ab去去 壁壁去去

11、 壁壁植物細(xì)胞植物細(xì)胞b人工誘導(dǎo)人工誘導(dǎo)( (三）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)三）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)還不能完全按照人們的意愿表達(dá)親代的優(yōu)良性狀還不能完全按照人們的意愿表達(dá)親代的優(yōu)良性狀n未解決的問題：未解決的問題： n優(yōu)勢(shì)：優(yōu)勢(shì)：（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） 克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答以下問題結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答以下問題.物理和化學(xué)方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合物理和化學(xué)方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的基本原理是什么？的基本原理是什么？ 1、化學(xué)融合的機(jī)制化學(xué)融合的機(jī)制：常用化學(xué)融合方法有高：常用化學(xué)融合方法有高pH高高 Ca2+法和聚乙二醇（法和聚乙二醇（P

12、EG）法）法2、物理融合的機(jī)制物理融合的機(jī)制：常用方法為電融合法：常用方法為電融合法 .雜種細(xì)胞的篩選方法有哪些？雜種細(xì)胞的篩選方法有哪些？2、利用物理特異性差異的選擇方法利用物理特異性差異的選擇方法：這：這是利用兩個(gè)原生質(zhì)體物理特異性差異的一是利用兩個(gè)原生質(zhì)體物理特異性差異的一種選擇，包括原生質(zhì)體的大小、顏色、浮種選擇，包括原生質(zhì)體的大小、顏色、浮密度等的不同來(lái)選擇；密度等的不同來(lái)選擇；3、利用生長(zhǎng)特異性差異的選擇方法利用生長(zhǎng)特異性差異的選擇方法。1、細(xì)胞系互補(bǔ)的選擇方法細(xì)胞系互補(bǔ)的選擇方法，包括葉綠素，包括葉綠素缺失互補(bǔ)、營(yíng)養(yǎng)缺陷互補(bǔ)和抗性互補(bǔ)等；缺失互補(bǔ)、營(yíng)養(yǎng)缺陷互補(bǔ)和抗性互補(bǔ)等； .

13、體細(xì)胞雜種的鑒定方法有哪些？體細(xì)胞雜種的鑒定方法有哪些？2、細(xì)胞學(xué)鑒定細(xì)胞學(xué)鑒定。理論上講如果染色體不丟失，。理論上講如果染色體不丟失，雜種細(xì)胞中染色體數(shù)目應(yīng)為雙親染色體數(shù)目雜種細(xì)胞中染色體數(shù)目應(yīng)為雙親染色體數(shù)目之和。也可以用基因組原位雜交的分子細(xì)胞之和。也可以用基因組原位雜交的分子細(xì)胞學(xué)方法進(jìn)行鑒定；學(xué)方法進(jìn)行鑒定；4、分子生物學(xué)鑒定分子生物學(xué)鑒定。3、同功酶鑒定同功酶鑒定。雜種細(xì)胞中的同功酶譜一。雜種細(xì)胞中的同功酶譜一般是雙親酶譜之和，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)雙親沒般是雙親酶譜之和，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)雙親沒有的新帶；有的新帶；1、形態(tài)學(xué)鑒定形態(tài)學(xué)鑒定。如葉片大小與形狀，花的形狀。如葉片大小與形狀，花的形

14、狀與顏色、葉脈、葉柄、花梗及表皮毛有無(wú)等；與顏色、葉脈、葉柄、花梗及表皮毛有無(wú)等；原理培養(yǎng)基結(jié)果培養(yǎng)目的 1、植、植 物物 組組 織織 培培 養(yǎng)養(yǎng)課堂小結(jié)課堂小結(jié)2、植物體細(xì)胞雜交的過程及意義、植物體細(xì)胞雜交的過程及意義過程：過程：包括原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、雜包括原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、雜種細(xì)胞篩選、雜種細(xì)胞培養(yǎng)、雜種植株種細(xì)胞篩選、雜種細(xì)胞培養(yǎng)、雜種植株再生以及雜種植株鑒定等步驟。再生以及雜種植株鑒定等步驟。 意義：意義：植物體細(xì)胞雜交是克服植物有性雜交植物體細(xì)胞雜交是克服植物有性雜交不親和性、打破物種之間的生殖隔離、不親和性、打破物種之間的生殖隔離、擴(kuò)大遺傳重組范圍的一種手段擴(kuò)大遺傳重組范圍的一種手段 。D高考鏈接高考鏈接1、若用、若用“ ” 表示植物組織培