2.1植物細(xì)胞工程課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程課標(biāo)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)[課標(biāo)內(nèi)容]1.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、作物脫毒、細(xì)胞產(chǎn)物的工化生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率2.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(guò)程3.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞,繼而培育成新植物體的技術(shù)[核心素養(yǎng)]生命觀念：基于對(duì)植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具體應(yīng)用的理解,形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念；生命觀念基于對(duì)植物組織培養(yǎng)的原理的理解闡明植物生命的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程科學(xué)思維：通過(guò)分析植物組織培養(yǎng)的影響因素培養(yǎng)分析與綜合的科學(xué)思維科學(xué)探究：通過(guò)快速繁殖、脫毒苗的實(shí)際操作，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力；社會(huì)責(zé)任：通過(guò)對(duì)快速繁殖、作物脫毒及細(xì)胞產(chǎn)物工廠(chǎng)化生產(chǎn)的認(rèn)識(shí),形成保護(hù)環(huán)境、珍惜瀕危植物的意識(shí)；[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.概述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理和過(guò)程2.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程的應(yīng)用有效提高了生產(chǎn)效率。3.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)[學(xué)習(xí)重點(diǎn)]1.植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理3.植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實(shí)例[學(xué)習(xí)難點(diǎn)]植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)課題：植物細(xì)胞工程細(xì)胞工程：指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的的獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器水平、細(xì)胞水平或組織水平獲得特定細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或產(chǎn)品概念分類(lèi)植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程胚胎工程問(wèn)題探討植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物繁殖的新技術(shù)作物新品種的培育細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)基本技術(shù)應(yīng)用考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)1選取多肉上健康、飽滿(mǎn)的葉片。2用剪刀切下整片葉片。也可以直接用手輕輕掰下葉片。3平躺放在沙床上，葉片間隔相聚2~3厘米。4葉片切口不要有碰臟，擺放通風(fēng)處2~3天，晾干。5待葉片晾干后移至半陰處養(yǎng)護(hù)。6約2~3周后生根，或從葉基處長(zhǎng)出不定芽。7葉插成功多肉進(jìn)行葉插繁殖為什么多肉葉片能發(fā)育成植株？需要具備哪些條件？從社會(huì)中來(lái)1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理（理論基礎(chǔ)）——細(xì)胞全能性生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個(gè)體的全套基因。③已分化的細(xì)胞為什么具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能？都來(lái)自同一個(gè)有受精卵的有絲分裂①為什么已分化的植物組織或細(xì)胞能培養(yǎng)成完整植物體？植物細(xì)胞一般具有全能性。②什么是細(xì)胞的全能性？細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能（理論上，每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)）體現(xiàn)全能性的標(biāo)志1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理（理論基礎(chǔ)）——細(xì)胞全能性在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因選擇性地表達(dá)④生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？離體條件;營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（水、無(wú)機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸和有機(jī)酸等）;激素（如細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素等）其他條件（無(wú)菌、適宜的溫度、光照和pH等）⑤細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？已經(jīng)定了分化發(fā)育方向1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理（理論基礎(chǔ)）——細(xì)胞全能性⑥全能性大?。篴.

的全能性最高;＞＞受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞b.植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞（）

c.＞＞受精卵d.分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞核的全能性高于細(xì)胞的全能性⑦細(xì)胞全能性表現(xiàn)的過(guò)程外植體愈傷組織芽脫分化再分化已經(jīng)分化的細(xì)胞在激素或營(yíng)養(yǎng)等條件誘導(dǎo)下，失去原有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程愈傷組織重新分化成根或芽等器官和植株的過(guò)程實(shí)質(zhì)：使細(xì)胞恢復(fù)旺盛的分裂能力，表現(xiàn)全能性植株根1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理（理論基礎(chǔ)）——細(xì)胞全能性生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化、再分化的關(guān)鍵激素濃度和比例影響方向已經(jīng)分化的細(xì)胞在激素或營(yíng)養(yǎng)等條件誘導(dǎo)下，經(jīng)脫分化，失去原有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞，進(jìn)而形成的不定形的薄壁組織團(tuán)塊誘導(dǎo)先芽后根，芽產(chǎn)生長(zhǎng)素利于生根離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞(1)概念1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)（最基本的植物細(xì)胞工程技術(shù)）將離體的植物器官、組織、細(xì)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)(2)過(guò)程外植體愈傷組織芽脫分化再分化植株根[思考]該過(guò)程中，發(fā)生基因選擇性表達(dá)的階段有哪些？脫分化、再分化都在發(fā)生外植體→流水沖洗→70%酒精消毒30S→無(wú)菌水沖洗2?3次→次氯酸鈉溶液處理30min→無(wú)菌水沖洗2?3次(3)操作步驟1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)（最基本的植物細(xì)胞工程技術(shù)）外植體消毒切取外植體無(wú)菌接種誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根誘導(dǎo)試管苗壯苗移栽18?22℃培養(yǎng)箱更換培養(yǎng)基酒精燈旁，外植體1/3或1/2插入誘導(dǎo)培養(yǎng)基（固體），封瓶口，標(biāo)記胚狀體更換培養(yǎng)基更換培養(yǎng)基更換培養(yǎng)基幼嫩組織：分裂能力強(qiáng)，全能性高思考：在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作？

防止雜菌污染

雜菌生長(zhǎng)快，會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)。雜菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害有毒的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。培養(yǎng)基也適合微生物生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)或寄生關(guān)系①植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無(wú)性繁殖技術(shù)，能保持遺傳性狀穩(wěn)定②全程需要嚴(yán)格的無(wú)菌操作

（其中70%酒精、20%次氯酸鈉溶液就是消毒試劑；培養(yǎng)基、器械要滅菌）

（原因：防止微生物消耗營(yíng)養(yǎng)和產(chǎn)生有害物質(zhì)）③選無(wú)性繁殖植物的幼嫩組織，切取帶形成層的組織,

（原因：此處分裂能力強(qiáng)，全能性高）④接種時(shí)注意外植體方向，不要倒插⑤脫分化實(shí)質(zhì)：使離體細(xì)胞恢復(fù)旺盛的分裂能力，表現(xiàn)全能性⑥早期誘導(dǎo)脫分化到愈傷組織過(guò)程中保持避光培養(yǎng)

（原因：有光時(shí)不易形成愈傷組織）

后期誘導(dǎo)再分化時(shí)需要給與適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。【注意事項(xiàng)】【思維拓展】生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素（P35）它們的濃度、比例都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。（P35）生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素結(jié)果比值高(>1)比值低(<1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進(jìn)愈傷組織的形成①植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無(wú)性繁殖技術(shù)，能保持遺傳性狀穩(wěn)定②全程需要嚴(yán)格的無(wú)菌操作

（其中70%酒精、20%次氯酸鈉溶液就是消毒試劑；培養(yǎng)基、器械要滅菌）

（原因：防止微生物消耗營(yíng)養(yǎng)和產(chǎn)生有害物質(zhì)）③注意切取帶形成層的組織,選無(wú)性繁殖植物的幼嫩組織

（原因：此處分裂能力強(qiáng)，全能性高）④接種時(shí)注意外植體方向，不要倒插⑤脫分化實(shí)質(zhì)：使離體細(xì)胞恢復(fù)旺盛的分裂能力，表現(xiàn)全能性⑥早期誘導(dǎo)脫分化到愈傷組織過(guò)程中保持避光培養(yǎng)

（原因：有光時(shí)抑制脫分化，不易形成愈傷組織

）

后期誘導(dǎo)再分化時(shí)需要給與適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。⑦愈傷組織形成前后、再分化過(guò)程要換培養(yǎng)基，主要更新成分為激素

（因誘導(dǎo)目的不同）⑧再分化時(shí)誘導(dǎo)先芽后根（原因：芽產(chǎn)生長(zhǎng)素利于生根）【注意事項(xiàng)】無(wú)性繁殖的植物更容易1.下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)技術(shù)的敘述，正確的是

()A.培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B.植物組織培養(yǎng)中通過(guò)調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的配比可以實(shí)現(xiàn)器官發(fā)生和形態(tài)構(gòu)建C.愈傷組織代謝類(lèi)型是自養(yǎng)需氧型D.同一株綠色開(kāi)花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型相同A

20世紀(jì)60年代，科學(xué)家嘗試將番茄和馬鈴薯雜交，希望培育出一種地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯的超級(jí)作物。不能，因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離。要培育出如圖所示的番茄—馬鈴薯利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)考點(diǎn)二(1)概念：2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成

雜種細(xì)胞

,并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞的融合雜種植株融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁愈傷組織再分化植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞脫分化去壁去壁誘導(dǎo)促進(jìn)融合的方法:融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B酶解法(纖維素酶與果膠酶)物理(電融合法、離心法等)化學(xué)(PEG融合法、高Ca2+—高PH融合法)(2)過(guò)程：2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)方法:方法:誘導(dǎo)誘導(dǎo)需要篩選可育嗎？A、B原生質(zhì)體融合后，有哪幾種類(lèi)型(只考慮兩兩融合)？而我們需要的是哪種類(lèi)型？所以原生質(zhì)體融合后，我們要進(jìn)行怎樣的處理？原理(3)原理2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性(4)應(yīng)用目的期望獲得

,提高生產(chǎn)價(jià)值.同時(shí)兼具兩個(gè)物種的遺傳特性的新品種所以，必須具備兩物種的遺傳物質(zhì)(5)優(yōu)點(diǎn)（意義）:打破了不同種生物間的生殖隔離限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交，培育植物新品種。主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，不能按照人們的意愿表達(dá)。若番茄細(xì)胞具有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb。馬鈴薯細(xì)胞含有4y條染色體，4個(gè)染色體組，基因型為ccccDDdd。思考6（異源六倍體）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2x＋4y雜種細(xì)胞染色體數(shù)為？雜種細(xì)胞染色體組數(shù)為？AabbccccDDdd雜種細(xì)胞基因型為？該技術(shù)屬于

無(wú)性

雜交,其變異本質(zhì)屬于

染色體

變異方法：①體細(xì)胞雜交②遠(yuǎn)緣雜交【思維拓展】異源二倍體與異源多倍體染色體組為倍性相加[能力提升]自然界中有一種含有葉綠體的原生動(dòng)物──眼蟲(chóng)，說(shuō)明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動(dòng)物細(xì)胞中存活，請(qǐng)?zhí)接懀簞?dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。1.白菜和甘藍(lán)均為二倍體生物，科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交的方法獲得了白菜—甘藍(lán)。它具有生長(zhǎng)周期短，耐熱性強(qiáng)和易儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)。下列敘述錯(cuò)誤的是

（）A.用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁體現(xiàn)了酶的專(zhuān)一性B.白菜—甘藍(lán)的培育用到了植物原生質(zhì)體融合和植物組織培養(yǎng)技術(shù)C.雜種細(xì)胞含有兩個(gè)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，所以體細(xì)胞雜交屬于有性生殖D.利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育白菜—甘藍(lán)的過(guò)程中不發(fā)生同源染色體聯(lián)會(huì)現(xiàn)象C

2.如圖所示是利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育新植株的過(guò)程，植物細(xì)胞A和B分別來(lái)源于二倍體植物甲和乙。下列有關(guān)分析正確的是

（）A.過(guò)程①需要將植物細(xì)胞A和B置于含

纖維素酶和果膠酶的低滲溶液中B.過(guò)程②用聚乙二醇等誘導(dǎo)原生質(zhì)體

a、b融合，主要依據(jù)的原理是細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性C.將雜種細(xì)胞C培育成新植物體過(guò)程中需要根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程更換培養(yǎng)基D.最終得到的植株相對(duì)于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異，不可育C3考點(diǎn)三植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)植物繁殖新技術(shù)3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用①快速繁殖②作物脫毒(2)作物新品種培育①單倍體育種②突變體的利用(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)原理是細(xì)胞增殖。都利用無(wú)性繁殖，保持遺傳特性，沒(méi)有培育新品種原理有變異（具體答類(lèi)型）培育新品種原理是細(xì)胞增殖獲得細(xì)胞產(chǎn)物相當(dāng)于發(fā)酵工程(1)植物繁殖新技術(shù)3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用①快速繁殖a概念:快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù).

也叫微型繁殖技術(shù)c特點(diǎn):（優(yōu)點(diǎn)）b原理：細(xì)胞全能性d意義：高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖高效、快速（周期短）地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖

（可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)）;保持優(yōu)良品種遺傳特性（因?yàn)闊o(wú)性繁殖）.*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)原因：實(shí)驗(yàn)室，不受季節(jié)、氣候、土地等下等限制②作物脫毒背景：植物無(wú)性繁殖，將感染的病毒傳給后代，病毒在植物體內(nèi)逐年積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差；但新生的分生區(qū)部位含病毒少甚至沒(méi)有。a取材：莖尖等頂端分生區(qū)b技術(shù)：植物組織培養(yǎng)c原理：細(xì)胞全能性d特點(diǎn):無(wú)病毒(注:不是抗病毒)e目的:

通過(guò)組織培養(yǎng)來(lái)獲得脫毒苗,提高產(chǎn)量、品質(zhì).(1)植物繁殖新技術(shù)3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用該組織胞間連絲不發(fā)達(dá)，病毒不易擴(kuò)散[思考]據(jù)下圖你能得出什么結(jié)論外植體大小要適宜(2)作物新品種培育①單倍體育種方法:花藥的離體培養(yǎng)、誘導(dǎo)加倍（秋水仙素處理）過(guò)程：原理：染色體變異、細(xì)胞全能性?xún)?yōu)點(diǎn):

明顯縮短育種年限；后代都是純合體，穩(wěn)定遺傳?！舅伎肌繂伪扼w植株有什么缺陷？該方法屬于有性繁殖還是無(wú)性繁殖？離體培養(yǎng)花藥愈傷組織單倍體植株正常植株染色體加倍再分化脫分化3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用隱性性狀容易顯現(xiàn)單倍體植株是：體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料試劑：秋水仙素

[思維拓展]單倍體育種與雜交育種年限比較P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓第1年↓×選育出需要的矮抗品種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗雜交育種第2年第3年×生長(zhǎng)ddTTF3減數(shù)分裂配子DTDtdTdt單倍體DTDtdTdt↓花藥離體培養(yǎng)↓秋水仙素第1年第2年第4年單倍體育種DDttddTTddtt純合體DDTT矮抗②突變體的利用產(chǎn)生來(lái)源:植物組織培養(yǎng)中的基因突變（可誘導(dǎo)）原理：基因突變、細(xì)胞全能性操作:通過(guò)物理或化學(xué)誘導(dǎo)，篩選出對(duì)人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種（誘變育種與植物組織培養(yǎng)技術(shù)的綜合應(yīng)用）【思考】誘變育種有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞處于不斷增殖狀態(tài)，（對(duì)外界環(huán)境更敏感）易受培養(yǎng)條件和誘變因素（射線(xiàn)、化學(xué)物質(zhì)等）影響而產(chǎn)生突變(2)作物新品種培育3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝產(chǎn)物，時(shí)刻在產(chǎn)生、利用(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用（糖類(lèi),脂肪,蛋白質(zhì),

核酸等）一類(lèi)小分子有機(jī)物（如酚類(lèi)、萜類(lèi)和含氮化合物），在植物抗病、抗蟲(chóng)等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料、色素等的重要來(lái)源一般在特定的組織或器官中，在一定環(huán)境和時(shí)間條件下進(jìn)行的代謝產(chǎn)生次生代謝：不是生物生長(zhǎng)所必需的，一般在特定的組織或器

官中，在一定環(huán)境和時(shí)間條件下進(jìn)行的代謝初生代謝：生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)，

在整個(gè)生命過(guò)程中一直進(jìn)行著不是生物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物初生代謝物:次生代謝物：(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠(chǎng)化生產(chǎn)3.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用植物體內(nèi)次生代謝物含量很低；提取會(huì)破壞植物資源；不能