高中生物(人教版選修3)專(zhuān)題2同步教學(xué)課件21 植物細(xì)胞工程基本技術(shù) (共32張PPT)

1、專(zhuān)題專(zhuān)題2 2 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物-克隆羊多利誕生于英國(guó)克隆羊多利誕生于英國(guó). .這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？這樣的生物技術(shù)屬于何種生物工程？細(xì)胞工程細(xì)胞工程 細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的的原理和方法，通過(guò)原理和方法，通過(guò) 或或細(xì)胞器水平細(xì)胞器水平上的操作，上的操作，按照人們的意愿來(lái)按照人們的意愿來(lái)改變改變細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)或或獲得細(xì)獲得細(xì)胞產(chǎn)品胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？什么叫細(xì)胞工程？按操作對(duì)

2、按操作對(duì)象分象分植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程研究水平研究水平細(xì)胞水平細(xì)胞水平原理原理方法方法研究研究目的目的前者前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù)是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù), ,后者后者是分子水平上的生物技術(shù)。是分子水平上的生物技術(shù)。克隆多莉羊技術(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)，培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞細(xì)胞分子分子思考思考: :這些菊花怎么長(zhǎng)出來(lái)的？這些菊花怎么長(zhǎng)出來(lái)的？ 為什么由一片花瓣通過(guò)培養(yǎng)可以得到一株完整為什么由一片花瓣通過(guò)培養(yǎng)可以得到一株完整植株呢

3、植株呢? ?一、細(xì)胞的全能性：一、細(xì)胞的全能性：1 1、概念：、概念： 生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能，的潛能，選擇干細(xì)胞培育成一個(gè)器官是屬于全能性（選擇干細(xì)胞培育成一個(gè)器官是屬于全能性（ ）2.12.1植物細(xì)胞工程基本技術(shù)植物細(xì)胞工程基本技術(shù)X X 2 2、基礎(chǔ)（具有全能性的原因）：、基礎(chǔ)（具有全能性的原因）：生物體細(xì)胞都是由生物體細(xì)胞都是由受精卵受精卵經(jīng)經(jīng) 分裂形的，都含分裂形的，都含有該物種所特有的有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所需的整個(gè)體所需的 。全部基因全部基因有絲有絲3 3、全能性的

4、程度：、全能性的程度：4 4、生物體內(nèi)細(xì)胞并沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成、生物體內(nèi)細(xì)胞并沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官的原因?yàn)椴煌慕M織器官的原因基因選擇性表達(dá)的結(jié)果基因選擇性表達(dá)的結(jié)果（1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 植物細(xì)胞植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞 （3 3）（4 4）分化程度低的細(xì)胞）分化程度低的細(xì)胞 分化程度高的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞一、細(xì)胞的全能性（重點(diǎn)一、細(xì)胞的全能性（重點(diǎn) 理解）：理解）：受精卵受精卵生殖細(xì)胞生殖細(xì)胞體細(xì)胞體細(xì)胞（2 2）5 5、條件：、條件： （1 1）離體狀態(tài)）離體狀態(tài) （2 2）完全營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素）完全營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素 （3 3）

5、其他外界條件）其他外界條件一、細(xì)胞的全能性：一、細(xì)胞的全能性： 怎樣才能由一塊組織通過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植怎樣才能由一塊組織通過(guò)培養(yǎng)得到一株完整植株株, , 應(yīng)該如何操作應(yīng)該如何操作? ?植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)( (重點(diǎn)重點(diǎn) 理解理解 ) )：植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù)胡蘿卜的組織培養(yǎng)技術(shù) 原理：原理： 植物根、莖、葉一般都具有全能性，在一定的營(yíng)養(yǎng)植物根、莖、葉一般都具有全能性，在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素等條件下，可以和激素等條件下，可以 形成形成 , , 將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，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)其生成胚狀體

6、或叢芽，進(jìn)而發(fā)育成完整就可以誘導(dǎo)其生成胚狀體或叢芽，進(jìn)而發(fā)育成完整的小植株。的小植株。l 證明：分化的植物細(xì)胞，能具有形成完整植株所需證明：分化的植物細(xì)胞，能具有形成完整植株所需要的要的 。 愈傷組織愈傷組織再分化再分化全部基因全部基因 (1)(1)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？菌和實(shí)驗(yàn)人員的無(wú)菌操作？ 防止雜菌污染，因?yàn)殡s菌生長(zhǎng)快，會(huì)和培養(yǎng)防止雜菌污染，因?yàn)殡s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)生有害的物質(zhì)，物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)。雜菌生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。(2)(2)

7、在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時(shí)強(qiáng)調(diào)要切取含在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時(shí)強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。胡蘿卜的其他部分（組織。胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花如莖、葉、花），是），是否也能培養(yǎng)成小植株？否也能培養(yǎng)成小植株？能?？梢耘囵B(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織能?？梢耘囵B(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。比較困難。u1 1、概念：、概念： 在在無(wú)菌無(wú)菌和人工控制條件下，將和人工控制條件下，將離體離體的的植物器官、植物器官、組織、細(xì)胞組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適

8、宜的培養(yǎng)養(yǎng)條件條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。株。u 2 2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性( (即原理即原理) )u 3 3、過(guò)程：、過(guò)程： 二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（重點(diǎn)二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：也叫：外植體如：莖尖、根尖 適宜的溫度、PH值、養(yǎng)料、激素、充足氧氣條件 4 4、愈傷組織：、愈傷組織：由離體由離體 的植物組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)的植物組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時(shí)間以后，通過(guò)一段時(shí)間以后，通過(guò)細(xì)胞分細(xì)胞分裂裂，形成的一群薄壁細(xì)胞。，形成的一群薄壁細(xì)胞。二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)：二、植物組織培

9、養(yǎng)技術(shù)：有絲分裂有絲分裂特點(diǎn)：具分裂、分化能力特點(diǎn)：具分裂、分化能力即具有全能性（主要）即具有全能性（主要）無(wú)定形狀態(tài)無(wú)定形狀態(tài) 高度液泡化高度液泡化排列疏松、無(wú)規(guī)則排列疏松、無(wú)規(guī)則無(wú)葉綠體無(wú)葉綠體, ,不進(jìn)行光合作用不進(jìn)行光合作用u 5 5、脫分化脫分化：由：由高度分化高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生產(chǎn)生愈傷組織愈傷組織的過(guò)程，又稱(chēng)去分化。的過(guò)程，又稱(chēng)去分化。條件：條件：適宜溫度、適宜溫度、避光避光、 pHpH和無(wú)菌環(huán)境。和無(wú)菌環(huán)境。無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和植物激素（無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和植物激素（生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素等生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素等）u6 6、再分化再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組

10、織在培養(yǎng)過(guò)程中：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過(guò)程中重重新分化根或芽新分化根或芽等器官的過(guò)程。（等器官的過(guò)程。（需光需光）二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)：二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)： 具分裂、分化能力具分裂、分化能力結(jié)果結(jié)果無(wú)細(xì)胞分裂、無(wú)細(xì)胞分裂、分化能力分化能力三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：重點(diǎn) 理解理解不能不能存在生殖隔離存在生殖隔離嘗試用這兩種植物的嘗試用這兩種植物的體細(xì)胞體細(xì)胞進(jìn)行雜交進(jìn)行雜交這幅番茄這幅番茄馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？1 1你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇你認(rèn)為兩個(gè)來(lái)自不同植物的體細(xì)胞完成融合

11、，遇到的第一個(gè)障礙是什么？到的第一個(gè)障礙是什么？2 2有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？有沒(méi)有一種溫和的去壁方法呢？請(qǐng)思考：請(qǐng)思考：去細(xì)胞壁去細(xì)胞壁酶解法酶解法三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：原原生生質(zhì)質(zhì)體體番茄細(xì)番茄細(xì)胞胞原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合融合再生出細(xì)再生出細(xì)胞壁胞壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞脫分脫分化化愈傷組愈傷組織織雜種雜種植植株株再分再分化化三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：1 1、過(guò)程：、過(guò)程：馬馬鈴鈴薯薯細(xì)細(xì)胞胞標(biāo)志：成功融合標(biāo)志：成功融合人工誘導(dǎo)人工誘導(dǎo)去壁去壁植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞的融合植物細(xì)胞的融合

12、（1 1）、去壁的常用方法：）、去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）酶解法（纖維素酶、果膠酶等） （2 2）、）、原生質(zhì)體融合方法：原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等 化學(xué)法：聚乙二醇（化學(xué)法：聚乙二醇（PEGPEG） 三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：1 1、過(guò)程：、過(guò)程：（3 3）、組織培養(yǎng)）、組織培養(yǎng)利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進(jìn)行細(xì)胞融合三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：2 2、概念：、概念： 將不同種的將不

13、同種的植物體細(xì)胞植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體新的植物體的技術(shù)。的技術(shù)。4 4、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） 克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和性克服植物遠(yuǎn)緣雜交不親和性 主要：原生質(zhì)體融合主要：原生質(zhì)體融合結(jié)果結(jié)果3 3、原理：、原理： 細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和和細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：如如 馬、驢馬、驢之間之間白白菜菜甘甘藍(lán)藍(lán)白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)“白菜甘藍(lán)白菜甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長(zhǎng)期同普通白菜相比，具有生長(zhǎng)期短

14、、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：原原生生質(zhì)質(zhì)體體原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合融合再生出細(xì)再生出細(xì)胞壁胞壁雜種細(xì)雜種細(xì)胞胞脫脫分分化化愈傷組愈傷組織織白菜白菜甘藍(lán)甘藍(lán)再分再分化化白菜愈傷白菜愈傷組織組織去壁去壁植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)白菜組織白菜組織脫分化脫分化紫甘藍(lán)組織紫甘藍(lán)組織紫甘藍(lán)愈傷組織紫甘藍(lán)愈傷組織脫分化脫分化為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級(jí)雜種植株超級(jí)雜種植株沒(méi)有沒(méi)有如如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？鈴薯？原因：原因：生物基因的表

15、達(dá)不是孤立的，它們之間是相生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，互調(diào)控、相互影響的，馬鈴薯馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：5 5、未解決問(wèn)題：、未解決問(wèn)題：植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇所屬范疇原理原理步驟步驟意義意義聯(lián)系聯(lián)系無(wú)性

16、繁殖無(wú)性繁殖細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性脫分化脫分化再分化再分化保持優(yōu)良性狀保持優(yōu)良性狀 繁殖速度繁殖速度快大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效快大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠(yuǎn)緣克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙雜交不親和的障礙去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁融合形成雜種細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)膜流動(dòng)性、細(xì)胞全能性膜流動(dòng)性、細(xì)胞全能性染色體變異、基因重組染色體變異、基因重組原生原生質(zhì)體質(zhì)體番茄細(xì)胞番茄細(xì)胞原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合再生出細(xì)胞再生出細(xì)胞壁壁雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞脫分脫分化化愈傷組愈傷組織織雜種雜種植株植株再分再分化化三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)三、植物體細(xì)胞

17、雜交技術(shù)（重點(diǎn) 理解）：理解）：1 1、過(guò)程：、過(guò)程：馬馬鈴鈴薯薯細(xì)細(xì)胞胞(4N(4N1 1,48),48)(2N(2N2 2,24),24)？ ( (4N4N1 1+2N+2N2 2,60,60) )異源六倍體異源六倍體 ( (4N4N1 1+2N+2N2 2,60,60) )異源六倍體異源六倍體1 1、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是 A A產(chǎn)生新的細(xì)胞壁產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B B細(xì)胞膜發(fā)生融合細(xì)胞膜發(fā)生融合 C C細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合 D D細(xì)胞核發(fā)生融合細(xì)胞核發(fā)生融合A A2 2、用不同種植物的兩個(gè)體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)、用不同種植物的兩個(gè)體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種

18、細(xì)胞的過(guò)程。該過(guò)程是指胞的過(guò)程。該過(guò)程是指A.A.不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合 B.B.不同植物的原生質(zhì)體的融合不同植物的原生質(zhì)體的融合C C完整的兩個(gè)體細(xì)胞的融合完整的兩個(gè)體細(xì)胞的融合 D.D.植物花粉細(xì)胞的兩兩融合植物花粉細(xì)胞的兩兩融合B B鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3 3、右圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖。據(jù)圖回答：、右圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖。據(jù)圖回答：1 1）步驟是）步驟是_ _ 最常用的方法是最常用的方法是_。2 2）步驟一般常用的化學(xué)試劑是）步驟一般常用的化學(xué)試劑是 _ _ 目的是目的是_。3 3）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種 植株的

19、過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段 是是_ _ ，其中步驟相，其中步驟相 當(dāng)于當(dāng)于_，步驟相當(dāng)于，步驟相當(dāng)于_。去掉細(xì)胞壁分離出有去掉細(xì)胞壁分離出有 酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG） 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合脫分化脫分化再分化再分化植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)活力的原生質(zhì)體活力的原生質(zhì)體科技探索之路科技探索之路 19021902年，哈伯蘭特提出了年，哈伯蘭特提出了 的理論。的理論。 19371937年，懷特用煙草莖段形成層作材料，在試管中培年，懷特用煙草莖段形成層作材料，在試管中培養(yǎng)出了煙草植株。養(yǎng)出了煙草植株。 19581958年，斯圖爾德利用胡蘿卜的組織培養(yǎng)再次證明了年，斯圖爾德利用胡蘿卜的組織培養(yǎng)再次證明了 l 19651965年，沃索在一定培養(yǎng)基上由煙草的單細(xì)胞得到再年，沃索在一定培養(yǎng)基上由煙草的單細(xì)胞得到再生植株生植株 。l 19701970年，斯圖爾德年，