2.1植物細胞工程課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修32

第1節(jié)

植物細胞工程第二章

細胞工程

細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。動物細胞工程植物細胞工程原理操作水平目的植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交細胞工程的概述書P32細胞工程的發(fā)展歷程

是指將離體的植物器官、組織或細胞等，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)其形成完整植株的技術(shù)。外植體植物細胞的全能性原理生殖方式無性生殖分裂方式有絲分裂植物組織培養(yǎng)每一個細胞含有控制該生物發(fā)育的全部基因原因1）受精卵＞胚胎干細胞＞生殖細胞＞體細胞2）植物細胞＞動物細胞比較為什么生物體內(nèi)細胞并不都表現(xiàn)全能性？在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性表達必修1-P121細胞全能性：細胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能如何才能讓細胞表現(xiàn)出全能性？植物組織培養(yǎng)離體；一定的營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素；適宜的溫度、pH、無菌等外界條件種子萌發(fā)成幼苗，能否體現(xiàn)細胞的全能性？不能。種子萌發(fā)形成幼苗是自然生長的結(jié)果。植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方

書P116⑴培養(yǎng)基名稱：

；⑵物理性質(zhì)：

；⑶碳源：

。包括無機營養(yǎng)成分(水和無機鹽)、有機營養(yǎng)成分(蔗糖、氨基酸、維生素等)、特定濃度和比例的激素(主要是生長素和細胞分裂素)作為碳源，提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)的流程：脫分化：已分化細胞，失去其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞過程。愈傷組織：不定形的薄壁組織團塊。再分化：愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。有細胞增殖（有絲分裂），沒有細胞分化。既有細胞增殖（有絲分裂），又有細胞分化。脫分化接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織再分化誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活植物組織培養(yǎng)書P36菊花的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)如何對外植體進行消毒？①制備外植體目的是？防止雜菌生長。一方面與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng)；另一方面產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。書P36菊花的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)接種操作在哪里進行？②接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基酒精燈火焰旁、超凈工作臺該過程稱為_________；

____________光照倒插接種時注意外植體的方向，

不要________脫分化不需要書P36菊花的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)③接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基

→誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根該過程稱為_________；

_________給予適當(dāng)時間和強度的光照再分化需要原因是？促進葉綠素的形成，以進行光合作用書P36菊花的組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)④移栽細胞分裂素生長素芽分化愈傷組織根分化巧記：高根低芽中愈傷生長素用量/細胞分裂素用量結(jié)果比值≈1比值＞1比值＜1促進根的分化促進芽的分化促進愈傷組織的形成生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。它們的濃度、比例都會影響植物細胞的發(fā)育方向。決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？植物組織培養(yǎng)書P37進一步探究2.培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。被污染的培養(yǎng)基書P36結(jié)果分析與評價1.接種3~4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。植物組織培養(yǎng)書P36注意1.實驗中使用的培養(yǎng)基和所用的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。通過該方法獲得的植株，在遺傳特性上與親本相比有什么特點？

該種繁殖方式是有性繁殖還是無性繁殖？遺傳物質(zhì)與親本相同無性繁殖根、芽植物體再分化培養(yǎng)條件：①無菌②營養(yǎng)物質(zhì)③適宜條件（溫度、pH、光等）④植物激素脫分化愈傷組織離體的植物器官、組織或細胞（外植體）愈傷組織重新分化為芽、根等器官失去特有結(jié)構(gòu)和功能轉(zhuǎn)變成未分化的細胞生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵。生長素和細胞分裂素的比例和濃度會影響植物細胞的發(fā)育方向。不定形的薄壁組織團塊植物組織培養(yǎng)光照芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照冊P49例1、2通過有性雜交能實現(xiàn)嗎？為什么？西紅柿土豆×不能，不同種物種間存在生殖隔離植物體細胞雜交技術(shù)：將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的方法。有沒有方法可以打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？植物體細胞雜交技術(shù)植物體細胞雜交技術(shù)閱讀課本37—38頁內(nèi)容，思考并小組討論以下問題：1、植物體細胞雜交技術(shù)的原理是什么？2、為什么要去除細胞壁？

用什么方法可以溫和地去除細胞壁而不傷害原生質(zhì)體？3、誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？4、如何將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株？誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有哪些？植物細胞融合完成的標(biāo)志？原生質(zhì)體融合的原理是什么？A細胞B細胞去壁物理法：電融合法、離心法等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）融合法等A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁技術(shù)流程：正在融合的原生質(zhì)體再生細胞壁植物體細胞雜交技術(shù)為什么要去除細胞壁？

用什么方法可以溫和地去除細胞壁而不傷害原生質(zhì)體？細胞壁若不去除，會阻礙細胞之間的雜交纖維素酶和果膠酶（酶解法）融合后的原生質(zhì)體再生出細胞壁細胞膜的流動性必修一：人-鼠細胞融合實驗（熒光標(biāo)記實驗）細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡細胞核

指的是脫去細胞壁的細胞。動物細胞也可看做是原生質(zhì)體。原生質(zhì)體成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細胞質(zhì)。原生質(zhì)層區(qū)分原生質(zhì)體與原生質(zhì)層【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層技術(shù)流程：植物體細胞雜交技術(shù)A細胞B細胞去壁正在融合的原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁再生細胞壁如何將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株？植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理：植物細胞具有全能性脫分化再分化移栽雜種植株愈傷組織移栽后的植株植物體細胞雜交完成的標(biāo)志意義：打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種假設(shè)A細胞、B細胞均為二倍體，體細胞染色體數(shù)分別為20、18。通過植物體細胞雜交技術(shù)獲得的雜種植株，體細胞染色體數(shù)目是多少？有多少染色體組？植物體細胞雜交技術(shù)38從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？染色體數(shù)目變異異源多倍體4書P38二、“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯的主要原因是什么？植物體細胞雜交技術(shù)生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以番茄—馬鈴薯雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達。冊P50例3、4植物細胞工程的應(yīng)用——植物繁殖的新途徑鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)植物細胞工程的應(yīng)用——植物繁殖的新途徑1、快速繁殖，也叫微型繁殖，是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。①原理：植物細胞的全能性②優(yōu)點：高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性③過程：植物組織培養(yǎng)（書P35圖2-1）冊P631.下列屬于生物的快速繁殖技術(shù)的是()A.蘭花的芽尖組織培育成蘭花幼苗

B.水稻種子萌發(fā)并長成新個體C.扦插的葡萄枝長成新個體

D.柳樹芽發(fā)育成枝條A*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)植物細胞工程的應(yīng)用——植物繁殖的新途徑為什么馬鈴薯繁殖多代之后產(chǎn)量會下降？用無性繁殖的方式進行繁殖的作物，感染的病毒很容易傳給后代，并在作物體內(nèi)逐年積累，會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。2、作物脫毒（培育脫毒苗）①選材部位：頂端分生區(qū)附近（如莖尖）選材原因：分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒③優(yōu)點：脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物②原理：植物細胞的全能性植物細胞工程的應(yīng)用——植物繁殖的新途徑脫毒產(chǎn)品香蕉脫毒草莓普通草莓甘蔗菠蘿植物細胞工程的應(yīng)用——作物新品種的培育書P42二、1.紫色非甜玉米（基因型AASuSu）和白色甜玉米（基因型aasusu）雜交（Su和su代表一對等位基因），得到的F1（AaSusu）再進行自交，F(xiàn)2會有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫色甜玉米？P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×F2A_ss第2年連續(xù)自交紫色甜玉米將獲得的紫色甜玉米進行連續(xù)自交，即將每次自交后代的紫色甜玉米選育后再進行自交，直至自交后代中不再出現(xiàn)白色甜玉米為止。這種方法比較煩瑣，耗時也較長。如何解決育種時間過長的問題？植物細胞工程的應(yīng)用——作物新品種的培育1、單倍體育種①過程：花藥離體培養(yǎng)誘導(dǎo)染色體加倍二倍體植株單倍體植株二倍體植株（純合子）（秋水仙素處理）②原理：染色體數(shù)目變異、植物細胞的全能性書P42二、1.紫色非甜玉米（基因型AASuSu）和白色甜玉米（基因型aasusu）雜交（Su和su代表一對等位基因），得到的F1（AaSusu）再進行自交，F(xiàn)2會有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫色甜玉米？植物細胞工程的應(yīng)用——作物新品種的培育單倍體育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aass紫色非甜玉米AaSs↓配子：ASAsaSas花藥離體培養(yǎng)F1單倍體幼苗：ASAsaSas純合體:AASSAAssaaSSaass選擇紫甜玉米即為新品種人工誘導(dǎo)染色體加倍優(yōu)點：①極大地縮短了育種的年限。②大多數(shù)單倍體植株的細胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)，是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。植物細胞工程的應(yīng)用——作物新品種的培育冊P61B母體延伸：（1）題中過程①②包括哪兩個階段？

（2）單倍體植株經(jīng)秋水仙素誘導(dǎo)處理后得到的植株都是純合子嗎？脫分化、再分化不一定。對于二倍體形成的單倍體來說，是正確的。

對于多倍體來說，不正確。如四倍體植株（基因型AAaa）形成的單倍體幼苗（基因型：AA、aa、Aa3種），經(jīng)秋水仙素處理后，基因型為AAAA、aaaa、AAaa，其中AAaa為雜合子。植物細胞工程的應(yīng)用——作物新品種的培育愈傷組織細胞不斷分裂，細胞要進行DNA分子復(fù)制，因此更易發(fā)生突變。2.突變體的利用①產(chǎn)生原因：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。②過程：外植體脫分化愈傷組織再分化突變體篩選培育新品種誘變處理的對象？為什么？產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？不一定，因為突變是不定向的。誘變處理③原理：突變(基因突變和染色體變異）和植物細胞的全能性。植物細胞工程的應(yīng)用——細胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用多、產(chǎn)量低一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）初生代謝物：生物生長生存所必需的代謝活動如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等次生代謝物：不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定條件下才進行。紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧書P41相關(guān)信息：植物細胞工程的應(yīng)用——細胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)細胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)：利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物。植物細胞培養(yǎng)：在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)①篩選出高產(chǎn)紫杉醇的細胞②人參皂苷的生產(chǎn)植物細胞工程的應(yīng)用育種方法原理過程優(yōu)點快速繁殖

脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性突變