【課件】2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件高二下學(xué)期生物人教版(2019)選擇性必修3

第2章

細(xì)胞工程第1節(jié)

植物細(xì)胞工程第一課時(shí)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)對(duì)蘭花進(jìn)行觀察并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

從古至今,我國(guó)人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征,很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是,蘭花種子通常發(fā)育不全,在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問題,如果靠自然繁殖,蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖,從而走入尋常百姓家呢?【情境思考】1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下,將離體的植物器官、組織和細(xì)胞等在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織,并重新分化,最終形成完整植株的過程2.概述植物體細(xì)胞雜交是指將不同來源的植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,繼而培育成新植物體的技術(shù)1.結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)，交流討論，嘗試設(shè)計(jì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。（科學(xué)探究）2.結(jié)合“菊花的組織培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)，了解組織培養(yǎng)技術(shù)已取得的進(jìn)展和尚未解決的問題，認(rèn)同科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學(xué)生探索科學(xué)奧秘的興趣。（社會(huì)責(zé)任）一、植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)1．細(xì)胞工程的含義項(xiàng)目?jī)?nèi)容原理、方法

生物學(xué)、

生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的原理和方法操作水平

水平、

水平或組織水平目的有目的地獲得特定的細(xì)胞、

、個(gè)體或其產(chǎn)品分類

細(xì)胞工程和

細(xì)胞工程細(xì)胞分子細(xì)胞器細(xì)胞組織、器官植物動(dòng)物【探究導(dǎo)學(xué)】2．細(xì)胞的全能性(1)概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生

或分化成其他

的潛能，即細(xì)胞具有全能性。(2)特點(diǎn)：在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都能表現(xiàn)出

。(3)影響全能性表達(dá)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)

。完整生物體各種細(xì)胞全能性選擇性地表達(dá)1．為什么理論上每種植物的活細(xì)胞都具有全能性？正常的植物細(xì)胞具有該生物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖所需的全套的遺傳物質(zhì)。2．是否所有的活細(xì)胞都具有全能性？試舉例說明。不是。例如，哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞無細(xì)胞核，不具有全能性。3．細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度有什么關(guān)系？一般情況下，細(xì)胞分化程度越高，細(xì)胞的全能性越低。4．植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件有哪些？①離體；②提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物、無機(jī)物)；③提供激素(生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等)；④提供其他適宜條件(溫度、無菌等)。2．細(xì)胞全能性大小的比較(1)植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞(通常只能體現(xiàn)細(xì)胞核的全能性)。(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。1．細(xì)胞全能性(1)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性的標(biāo)志：①發(fā)育成完整個(gè)體而不是形成某種組織或者器官。②能夠分化形成各種細(xì)胞。(2)體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)。

【歸納提升】【例1】在植物體內(nèi)，莖的頂端分生組織的細(xì)胞具有細(xì)胞周期，但不能表現(xiàn)出全能性，是因?yàn)?

)A．細(xì)胞核失去了全能性B．不同細(xì)胞中的基因是不同的C．細(xì)胞中基因的表達(dá)有選擇性D．細(xì)胞核中的基因發(fā)生了不同的變異莖頂端分生組織的細(xì)胞，其細(xì)胞核沒有失去全能性，A錯(cuò)誤；同一個(gè)體的所有體細(xì)胞都是由同一個(gè)受精卵經(jīng)有絲分裂形成的，都具有相同的遺傳物質(zhì)，B、D錯(cuò)誤；由于細(xì)胞中基因的選擇性表達(dá)，使得莖頂端分生組織的細(xì)胞具有細(xì)胞周期，但不能表現(xiàn)出全能性，C正確。C二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1．植物組織培養(yǎng)：是指將

的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在

的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成

的技術(shù)。2．理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的

。離體完整植株全能性人工配制3．過程接種

(――→)

(――→)根、芽等(――→)植株。(1)脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過脫分化，即失去其特有的

，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞，進(jìn)而形成不定形的薄壁組織團(tuán)塊。(2)再分化：愈傷組織能重新分化成

等器官，該過程稱為再分化。脫分化外植體愈傷組織再分化發(fā)育結(jié)構(gòu)和功能芽、根4．菊花的組織培養(yǎng)(1)滅菌①用酒精擦拭雙手和

臺(tái)面。②將流水充分沖洗后的

(幼嫩的莖段)用

消毒30s，然后立即用無菌水清洗2～3次；再用

溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次。(2)取材：用解剖刀將消過毒的外植體切成

cm長(zhǎng)的小段。(3)接種：在酒精燈火焰旁，將外植體的

插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。超凈工作臺(tái)外植體酒精次氯酸鈉0.5～11/3～1/2(4)培養(yǎng)：①將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于

℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。②將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到

的培養(yǎng)基上。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到

的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。(5)移栽：將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其

再移栽入土。18～22誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根長(zhǎng)壯后觀察菊花植物組織培養(yǎng)流程圖，回答問題：1.選用菊花的外植體時(shí)，一般選用形成層細(xì)胞或組織塊，其原因是什么？形成層細(xì)胞由于分裂旺盛，全能性高，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，其他部分如葉、花全能性低，不易培養(yǎng)成小植株。對(duì)植物組織培養(yǎng)流程進(jìn)行分析并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。3．為什么說從繁殖方式上看，植物組織培養(yǎng)的繁殖方式是無性繁殖？2．植物組織培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中，在脫分化和再分化中起關(guān)鍵作用的激素是什么？細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素。植物組織培養(yǎng)是在細(xì)胞有絲分裂和細(xì)胞分化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，此過程并沒有生殖細(xì)胞的產(chǎn)生，所以是無性繁殖?！纠?】植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別是(

)①細(xì)胞全能性②離體植物器官、組織或細(xì)胞等③根、芽④生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素⑤生長(zhǎng)素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨植物體A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④植物組織培養(yǎng)技術(shù)依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性，即①；植物組織培養(yǎng)的過程是將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等經(jīng)脫分化過程形成愈傷組織，再經(jīng)再分化過程形成根、芽，最終發(fā)育成完整植物體，即②⑧⑥⑦③⑨；決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例，即④，故A正確。A[歸納提升]生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的使用順序及用量的比例對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響1.使用的順序不同，結(jié)果不同使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂又分化同時(shí)使用分化頻率提高以上關(guān)系可簡(jiǎn)記為：先“生”，分裂不分化；后“生”，分裂又分化；同“使”分化頻率高2.用量的比例不同，結(jié)果也不同生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值作用效果比值高時(shí)促進(jìn)根的分化、抑制芽的形成比值低時(shí)促進(jìn)芽的分化、抑制根的形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成以上關(guān)系可簡(jiǎn)記為：“高根低芽中愈傷”

對(duì)植物組織培養(yǎng)過程中激素的使用進(jìn)行歸納概括，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．過程A細(xì)胞B細(xì)胞去掉細(xì)胞壁A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體AB雜種原生質(zhì)體融合AB雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁愈傷組織雜種植株(1)去壁：用

去除植物細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法：①物理法：

、離心法等。②化學(xué)法：

等。

纖維素酶和果膠酶電融合法聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法2．概念植物體細(xì)胞雜交是指將

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

的技術(shù)。3．意義植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破

，實(shí)現(xiàn)

雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。不同來源新植物體生殖隔離遠(yuǎn)緣1．植物體細(xì)胞雜交實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)分別是什么？細(xì)胞膜的流動(dòng)性。植物細(xì)胞的全能性。2．要想讓A和B兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？如何處理？都具有細(xì)胞壁，阻礙融合。利用纖維素酶和果膠酶處理去掉A、B的細(xì)胞壁(酶解法)。3．將兩個(gè)不同種的植物細(xì)胞A和B去除細(xì)胞壁后，經(jīng)一定的方法促進(jìn)融合，若只考慮兩兩融合，可以形成幾種融合細(xì)胞？符合要求的雜種細(xì)胞是哪種？3種(AA、BB、AB)。AB。5．二倍體番茄和二倍體馬鈴薯細(xì)胞雜交得到的“番茄—馬鈴薯”有多少個(gè)染色體組，是幾倍體？4．細(xì)胞融合完成的標(biāo)志和植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志分別是什么？雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。培育出雜種植株。四。四。6．植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生新個(gè)體屬于哪種生殖方式？無性生殖。對(duì)植物體細(xì)胞雜交過程進(jìn)行分析并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。7．從結(jié)果上看雜種植株在遺傳上有什么特點(diǎn)？從雜種植株的染色體組成上看屬于哪種變異類型？遺傳物質(zhì)來自兩個(gè)親本，具有雙親的遺傳性狀。染色體數(shù)目變異。8．從新品種培育的角度分析，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？打破生殖隔離，使不同種植物雜交成為可能?！纠?】甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．為了培育該新型藥用植物，取甲和乙的葉片，先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁B．用化學(xué)誘導(dǎo)劑PEG或高Ca2＋—高pH誘導(dǎo)二者融合C．形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成愈傷組織，之后形成整個(gè)植株，這一過程中進(jìn)行了植物組織培養(yǎng)D．上述雜種植株屬于二倍體植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，根據(jù)酶的專一性原理，利用纖維素酶和果膠酶可以去除植物細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體，A正確；誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合可用化學(xué)誘導(dǎo)劑PEG或高Ca2＋—高pH等，B正確；形成的融合細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)，脫分化形成愈傷組織，之后形成植株，C正確；甲、乙都是二倍體，體細(xì)胞雜交得到的是四倍體，D錯(cuò)誤。D[歸納提升]植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理過程

植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性離體的植物器官、組織或細(xì)胞等項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交注意事項(xiàng)①取材：選取根尖、莖尖、形成層等容易誘導(dǎo)形成

的部位；②光照：在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng)(有利于細(xì)胞的

產(chǎn)生愈傷組織)。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時(shí)，一定要有光照(有利于葉片內(nèi)

的合成)①去除細(xì)胞壁的方法：酶解法(所用的酶是

和果膠酶)；②人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法：a.物理法——離心法、電融合法；b.化學(xué)法——聚乙二醇融合法或高Ca2＋—高pH融合法愈傷組織脫分化葉綠素纖維素酶概念植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交技術(shù)特點(diǎn)體內(nèi)細(xì)胞不表現(xiàn)全能性的原因概念過程意義細(xì)胞全能性植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程理論基礎(chǔ)概念【課堂小結(jié)】1．下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述，不正確的是()

A．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體，因此全能性最高B．生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化，全能性不能表達(dá)C．卵細(xì)胞與受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性最高D．植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性C受精卵是未分化的細(xì)胞，在自然條件下能形成完整個(gè)體，全能性最高，A正確；生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化，基因選擇性表達(dá)程度高，因此全能性不能表達(dá)，B正確；卵細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞，卵細(xì)胞的全能性相較于受精卵低，兩者全能性不同，C錯(cuò)誤；植物細(xì)胞在離體狀態(tài)及適宜的條件下培養(yǎng)能夠形成完整的植株個(gè)體，具有全能性，D正確?！倦S堂訓(xùn)練】2．下面關(guān)于植物組織培養(yǎng)過程，說法不正確的是(

)A．上述植物組織培養(yǎng)的過程依據(jù)的生物學(xué)原理是植物細(xì)胞具有全能性B．在配制培養(yǎng)基時(shí)，需要添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素C．若外植體是月季的花藥，脫分化過程不需要光照D．若外植體是菊花的根尖組織，因細(xì)胞中沒有葉綠體，故培養(yǎng)成的新植株葉片