2.1.1 細(xì)胞工程-植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件-2023-2024學(xué)年人教版高二下生物

第1節(jié)

植物細(xì)胞工程第1課時(shí)

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)第一章從社會(huì)中來(lái)

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(wèn)題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。國(guó)畫(huà)作品《蘭》

問(wèn)題:可利用蘭花的一片葉、一片花瓣、一?；ǚ刍蛞粋€(gè)細(xì)胞進(jìn)行繁殖來(lái)解決上述問(wèn)題嗎？為什么？細(xì)胞具有全能性一、細(xì)胞的全能性任務(wù)1：聯(lián)系教材P34和必修1，解決問(wèn)題：1.細(xì)胞全能性的概念？

據(jù)概念判斷：①細(xì)胞表現(xiàn)全能性的標(biāo)志是？

②種子萌發(fā)成幼苗，是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性？2.（必修1內(nèi)容）①細(xì)胞具有全能性的原因是什么？②細(xì)胞全能性的大小與什么相關(guān)？3.在生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，為什么不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性？4.如何才能讓高度分化的植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性？細(xì)胞內(nèi)含有該生物的全套遺傳信息細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，產(chǎn)生完整生物體或其他各種細(xì)胞一般與細(xì)胞分化程度呈負(fù)相關(guān)①受精卵＞胚胎干細(xì)胞＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞②植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，基因才會(huì)進(jìn)行選擇性表達(dá)否，種子是植物的胚狀結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于是一個(gè)個(gè)體（P34）植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.根據(jù)概念，判斷：

①要使已分化的細(xì)胞、組織、器官表現(xiàn)出全能性需要什么條件？②植物組織培養(yǎng)利用的原理：

③植物組織培養(yǎng)的生殖方式

，

細(xì)胞分裂方式_________。1.植物組織培養(yǎng)的概念：二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)任務(wù)2：閱讀教材P35，解決問(wèn)題：

指將

的

等，培養(yǎng)在上，給予

，誘導(dǎo)其

的技術(shù)。植物器官、組織或細(xì)胞人工配制的培養(yǎng)基適宜的培養(yǎng)條件形成完整植株植物細(xì)胞具有全能性無(wú)性生殖離體②營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓（常用MS培養(yǎng)基）適宜的溫度、PH、無(wú)菌條件(水、無(wú)機(jī)鹽、蔗糖等有機(jī)物和植物激素)有絲分裂①②③①③（課本P116）1.什么是外植體？2.什么是脫分化和再分化？分別是指圖中哪個(gè)過(guò)程（①或②）？3.愈傷組織的特點(diǎn)是什么？4.決定細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素是？

它們?nèi)绾斡绊懹绊懼参锛?xì)胞的發(fā)育方向？5.用文字和箭頭概述植物組織培養(yǎng)過(guò)程？外植體脫分化愈傷組織再分化生芽、生根（或胚狀體）生長(zhǎng)發(fā)育試管苗（植物體）二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的過(guò)程誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織脫分化再分化②①生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度和比例未分化、不定形、高度液泡化的薄壁細(xì)胞任務(wù)2：閱讀探究實(shí)踐第1段，解決：生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素

巧記：生長(zhǎng)素多根少芽均愈傷（課本P116）探究.實(shí)踐一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模壕?/p>

花

的

組

織

培

養(yǎng)注意：1.實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基、器械需要_______處理；操作者、工作臺(tái)需_______處理；操作過(guò)程需要在_______________進(jìn)行。2.接種注意外植體的方向，不要_____。3.誘導(dǎo)愈傷組織時(shí)

，后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程則

。滅菌消毒酒精燈火焰旁倒插不需要光照需要光照1.了解植物組織培養(yǎng)的基本原理2.了解生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度、用量比例對(duì)菊花愈傷組織形成和分化的影響。幼嫩的菊花莖段（生理狀況好，細(xì)胞分化程度較低，其全能性易表達(dá)）二、材料用具：菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐1.用

擦拭雙手和超凈工作臺(tái)臺(tái)面。將流水充分沖洗后的外植體用

消毒30s，然后立即用

清洗2～3次；再用

溶液處理30min后，立即用

清洗2～3次。酒精酒精無(wú)菌水次氯酸鈉無(wú)菌水外植體消毒(1)注意酒精和次氯酸鈉消毒的時(shí)間和濃度。對(duì)外植體的消毒既要達(dá)到消毒的效果，又不能殺死外植體。(2)用無(wú)菌水清洗是為了防治消毒液殘留，消毒過(guò)度殺傷外植體。三、實(shí)驗(yàn)步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐2.將消過(guò)毒的外植體置于無(wú)菌的

中，用

吸去表面的水分。用

將外植體切成0.5～1cm長(zhǎng)的小段。培養(yǎng)皿無(wú)菌濾紙解剖刀3.在

旁，將外植體的

插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)基上做好標(biāo)記。酒精燈火焰1/3～1/2

不能倒插外植體切段接種外植體三、實(shí)驗(yàn)步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐4.將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于

℃的

中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中，定期觀察和記錄

的生長(zhǎng)情況。脫分化5.培養(yǎng)15～20d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)

的培養(yǎng)基上。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)移到誘導(dǎo)

的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。再分化18～22培養(yǎng)箱愈傷組織

避光培養(yǎng)生芽生根1.需要光照

2.先生芽后生根，培養(yǎng)基不同（因?yàn)槿~綠素的合成需要光）（若先生根后面就不易生芽）有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。培養(yǎng)三、實(shí)驗(yàn)步驟：菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐6.移栽前先打開(kāi)封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過(guò)毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)大后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗生長(zhǎng)情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開(kāi)花。移栽煉苗三、實(shí)驗(yàn)步驟：1.A、B過(guò)程分別為

。C是

。

A過(guò)程細(xì)胞分裂方式是

，

B過(guò)程細(xì)胞分裂方式是

,同時(shí)也進(jìn)行

。A過(guò)程一般

光照；B過(guò)程需要光照，因?yàn)?/p>

。2.影響A、B過(guò)程的關(guān)鍵因素是

，主要是

和

，二者添加的

會(huì)影響脫分化和再分化過(guò)程。3.植物組織培養(yǎng)是一個(gè)

過(guò)程。（填“無(wú)性生殖”、“有性生殖”）植物體根、芽或胚狀體外植體脫分化再分化

有絲分裂細(xì)胞分化植物激素細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素?zé)o性生殖AB有絲分裂濃度及比例【練習(xí)】下列是植物組織培養(yǎng)流程圖，請(qǐng)回答：C脫分化、再分化愈傷組織不需要葉綠素的合成需要光照2.決定脫分化和再分化的關(guān)鍵激素是

;3.植物組織培養(yǎng)利用的原理：

；4.植物組織培養(yǎng)的生殖方式

，

細(xì)胞分裂方式________。下節(jié)課前提問(wèn)外植體脫分化愈傷組織再分化生芽、生根（或胚狀體）生長(zhǎng)發(fā)育試管苗（植物體）植物細(xì)胞具有全能性無(wú)性生殖有絲分裂生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素避光光照

1.植物組織培養(yǎng)流程圖：利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，因?yàn)閮煞N生物之間存在著天然的生殖隔離。番茄馬鈴薯有沒(méi)有方法可以打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？植物體細(xì)胞雜交技術(shù)情境分析

將

，在一定條件下

，并把雜種細(xì)胞

的方法。任務(wù)3：閱讀P38，解決問(wèn)題1.植物體細(xì)胞雜交概念：三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)不同來(lái)源的植物體細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞培育成新植物體打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種2.植物體細(xì)胞雜交的意義？3.你知道目前有哪些雜種植株實(shí)例嗎？1.①代表的過(guò)程？去除細(xì)胞壁的原因和方法？去璧的植物細(xì)胞稱(chēng)為什么？2.雜交過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)？②代表的過(guò)程？誘導(dǎo)融合的方法？融合成功的標(biāo)志？3.③是什么細(xì)胞？④和⑤代表的過(guò)程？⑥⑦體現(xiàn)什么技術(shù)和原理？4.植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是什么？任務(wù)4：閱讀P37-38，解決問(wèn)題：A細(xì)胞B細(xì)胞愈傷組織①①②②③④⑤5.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

流程：去除細(xì)胞壁原生質(zhì)體移栽后的植株正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁培育出雜種植株脫分化再分化雜種細(xì)胞去除細(xì)胞壁人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合酶解法⑦⑥融合成功的標(biāo)志雜交完成的標(biāo)志原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性原理：植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞融合技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)原生質(zhì)體二思維拓展：原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B融合后，獲得的所有細(xì)胞一定是所需要的雜交細(xì)胞嗎？如果不是該如何處理？AAABBB篩選ABAB

白菜（2N=18）基因型為AAbb，與甘藍(lán)（2N=18）基因型為YYEe進(jìn)行體細(xì)胞雜交所得植株白菜-甘藍(lán)的細(xì)胞中：

染色體數(shù)為

，屬于

倍體，基因型為_(kāi)_______36

四

AAbbYYEe思維提升：原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B融合后，雜種細(xì)胞的染色體數(shù)目發(fā)生變化，屬于哪種變異類(lèi)型？染色體數(shù)目變異二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自?xún)?yōu)勢(shì)，通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中AP38練習(xí)與應(yīng)用二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來(lái)降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分？纖維素酶和果膠酶。

拓展應(yīng)用：“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯，這是為什么？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P38練習(xí)與應(yīng)用1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的兩大過(guò)程及原理：①植物細(xì)胞融合②植物組織培養(yǎng)（原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性）（原理：植物細(xì)胞的全能性）2.關(guān)鍵環(huán)節(jié)和兩個(gè)標(biāo)志：②植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志：再生出新的細(xì)胞壁培育出雜種植株3.意義：打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種4.雜種植株的染色體變化屬于哪種變異類(lèi)型？染色體數(shù)目變異下節(jié)課前提問(wèn)①關(guān)鍵環(huán)節(jié)：原生質(zhì)體間的融合×土豆西紅柿1.通過(guò)有性雜交能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，不同物種之間存在生殖隔離。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2.有沒(méi)有方法可以打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？【思考·討論】

將不同來(lái)源的植物細(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)。融合實(shí)例+=白菜甘藍(lán)白菜-甘藍(lán)三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念A(yù)細(xì)胞B細(xì)胞雜種細(xì)胞AB脫分化再分化雜種植株愈傷組織A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體再生細(xì)胞壁2.技術(shù)流程AB原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合去除細(xì)胞壁三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原生質(zhì)體：脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞植物細(xì)胞=細(xì)胞壁+原生質(zhì)體原生質(zhì)體④酶解法原理：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成；酶具有專(zhuān)一性（1）去除細(xì)胞壁①去壁原因：細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）②方法：酶解法③相關(guān)酶：纖維素酶和果膠酶2.技術(shù)流程B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁去壁A細(xì)胞B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁去壁A細(xì)胞正在融合的原生質(zhì)體融合雜交過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)（1）物理方法：

①電融合法

②離心法等（2）化學(xué)方法：

①聚乙二醇(PEG)融合法

②高Ca2+—高pH融合法原理:

細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性注意：去除細(xì)胞壁和誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合時(shí)，要將細(xì)胞放在等滲或略大于的溶液中，比如，在溶液中加入一定濃度的無(wú)機(jī)鹽離子和甘露醇，防止原生質(zhì)體吸水而漲破，保持原生質(zhì)體正常。（2）原生質(zhì)體間的融合融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核概念辨析：原生質(zhì)體和原生質(zhì)層原生質(zhì)體：脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核。原生質(zhì)層：成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)?！咀⒁狻抠|(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層。原生質(zhì)層（3）植物組織培養(yǎng)：B細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體去壁去壁A細(xì)胞正在融合的原生質(zhì)體融合再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株脫分化再分化細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志:培育成新植物體植物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物組織培養(yǎng)細(xì)胞的全能性若只考慮兩兩融合有三類(lèi)：①未融合的細(xì)胞②兩兩融合的細(xì)胞③多細(xì)胞融合體AAABBB篩選AB高爾基體兩親本染色體數(shù)之和兩親本染色體組數(shù)之和思考：1、參與此過(guò)程中的主要細(xì)胞器是？

2、雜種細(xì)胞的染色體數(shù)是多少？3、雜種細(xì)胞染色體組數(shù)是多少？4、細(xì)胞融合后，共有幾種細(xì)胞類(lèi)型？符合要求的是哪種？項(xiàng)目

體細(xì)胞雜交P1:2n(AaBb)與P2:2m(CcDd)生殖類(lèi)型變異類(lèi)型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無(wú)性繁殖，育種過(guò)程中不遵循孟德?tīng)柖扇旧w(數(shù)目)變異兩親本染色體數(shù)之和（2n+2m）兩親本染色體組數(shù)之和（2+2）兩親本基因型之和（AaBbCcDd）植物體細(xì)胞雜交后代的遺傳變化雜種植株是不同于親本的新物種(與親本之間均存在生殖隔離)（異源四倍體）打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。意義：注意：為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒(méi)有如科學(xué)家所想象的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？（拓展應(yīng)用P38）原因是：生物體內(nèi)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，所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，它們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)，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯了。未解決的問(wèn)題：有些雜種植株未按照人們的意愿表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁脫分化再分化練習(xí)(1)原生質(zhì)體融合時(shí)常用的化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。()(2)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的最終目的是得到雜種細(xì)胞。()(3)利用物理法或化學(xué)法可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞誘導(dǎo)融合。()(4)同一株番茄不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型一定相同。()√雜種植株××原生質(zhì)體×不一定，如花粉細(xì)胞培養(yǎng)形成的愈傷組織細(xì)胞的細(xì)胞核中的基因只有體細(xì)胞的一半歸納總結(jié)：植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)生殖方式原理步驟意義聯(lián)系植物體細(xì)胞雜交技術(shù)包括

和

兩個(gè)過(guò)程，植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的一個(gè)環(huán)節(jié)，融合的體細(xì)胞只有通過(guò)植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成完整的個(gè)體。無(wú)性繁殖細(xì)胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)（脫分化、再分化）細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性無(wú)性繁殖植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖如下：(1)圖中過(guò)程：①為_(kāi)___________，②為_(kāi)_________________，③為_(kāi)_______，④為_(kāi)_______。(2)獲得原生質(zhì)體時(shí)，應(yīng)在______

(填“低滲”或“等滲”)溶液中進(jìn)行，理由是______________________________。(3)若只考慮細(xì)胞兩兩融合，經(jīng)過(guò)程②后可得到____種細(xì)胞，其中符合要求的細(xì)胞中含有____個(gè)染色體組。去除細(xì)胞壁再生出新的細(xì)胞壁脫分化再分化等滲低滲溶液中原生質(zhì)體易吸水漲破34練習(xí)用酶解法制備原生質(zhì)體時(shí)，需先用較________(填“高”、“低”)滲透壓的蔗糖溶液處理植物細(xì)胞，使細(xì)胞處于微弱的___________狀態(tài)，然后用酶去除細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。通常在等滲或高滲溶液(有利于原生質(zhì)體的分離及防止原