2.1.1《植物細胞工程的基本技術(shù)》課件(新人教版-選修3)

專題２《細胞工程》細胞工程指應(yīng)用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。細胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程前者是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是

水平上的技術(shù)。細胞工程與基因工程相比：細胞分子思考:利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株2.1植物細胞工程§2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)

植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。植物的組織培養(yǎng)探究：1、為什么已分化的植物組織或細胞能培養(yǎng)成完整植物體？

植物細胞具有全能性。2、什么是細胞的全能性？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結(jié)果。生物的每一個細胞都有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。4、生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3、已分化的細胞為什么具有發(fā)育成完整個體的潛能？6.細胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？

離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。5、大小：

受精卵生殖細胞體細胞＞＞2）植物細胞＞動物細胞

3）1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞(1)在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？防止雜菌污染，因為雜菌生長快，會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導致培養(yǎng)物迅速死亡。討論(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導愈傷組織比較困難。(3)請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。模型構(gòu)建植物材料（消毒）脫分化無菌接種、誘導愈傷組織再分化誘導試管苗移栽到大田,培養(yǎng)成正常植株1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是Ａ．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達Ｃ．卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ．在一定條件下,植物細胞離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性趁熱打鐵：強調(diào)幾個概念：（1）愈傷組織：

離體的植物器官、組織或細胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態(tài)薄壁細胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。（2）植物細胞的脫分化：

是讓已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。（3）脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實質(zhì):恢復細胞的全能性過程結(jié)果:形成愈傷組織（4）植物細胞的再分化：

脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機營養(yǎng)成分：C，H，O大量元素及部分微量元素有機營養(yǎng)成分①含N物質(zhì)：包括維生素和氨基酸②碳源：2%—5%的蔗糖③瓊脂：起支持作用④相關(guān)激素：生長素，細胞分裂素和赤霉素PH值：5.0－6.0外植體愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化一、植物組織培養(yǎng)的過程（離體的,已分化組織或細胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？條件？優(yōu)點？特點？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無毒保持優(yōu)良性狀①適宜溫度、光照、pH和無菌環(huán)境。②無機物、有機物和植物激素（生長素，細胞分裂素等）無定形狀態(tài)薄壁細胞高度液泡化排列疏松、無規(guī)則無葉綠體,不進行光合作用分化程度低去分化較易理論基礎(chǔ)：細胞的全能性反饋練習1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A2.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（）A.消毒滅菌B.適宜的溫度C.充足的光照D.適宜的養(yǎng)料和激素C3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細胞核的細胞B.離體狀態(tài)C.導入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C4、若用“①②③④”表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：

（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示脫分化再分化離體的植物器官、組織或細胞植物細胞具有全能性愈傷組織番茄與馬鈴薯同屬茄科植物，但不是同屬植物。番茄的果實和馬鈴薯的塊莖是我們經(jīng)常食用的蔬菜。馬鈴薯塊莖生長在土壤中。

人們曾經(jīng)有這樣一個幻想：讓一株植株地上部分結(jié)番茄，地下部分長土豆。這個幻想可能實現(xiàn)嗎？一個夢想?因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？理想圖

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“馬鈴薯番茄”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。白菜甘藍白菜－甘藍“白菜－甘藍”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細胞培育成雜種植株？請思考：利用電激法將野生馬鈴薯與栽培馬鈴薯進行細胞融合雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過程植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導方法？促進融合的方法？融合完成的標志植物細胞B二、植物體細胞雜交技術(shù)去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖2、概念將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、意義在克服不同種生物遠緣雜交的障礙上，取得了巨大的突破，從而擴大了可用于雜交的親本組合。4.未能解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：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，馬鈴薯—番茄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，所以雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。比較植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無性繁殖細胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)克服不同種生物遠源雜交的障礙①去除細胞壁②融合形成雜種細胞③組織培養(yǎng)膜流動性細胞全能性染色體變異、基因重組1、不能人工誘導原生質(zhì)體融合的方法是（）A、振動B、電刺激C、PEG試劑D、重壓2、植物細胞融合完成的標志的是（）A、產(chǎn)生新的細胞壁B、細胞膜發(fā)生融合C、細胞質(zhì)發(fā)生融合D、細胞核發(fā)生融合AD生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。設(shè)計無毒生姜幼苗的培育方案。請你設(shè)計案例一如何培育出上結(jié)大豆、下結(jié)花生的新品種？請你們討論后設(shè)計

案例二一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖(1)微型繁殖技術(shù):(2)特點:保持優(yōu)良品種的遺傳特性;高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖.快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù).2.作物脫毒(1)材料:無病毒的莖尖(2)脫毒苗:切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得3.人工種子(1)特點:(2)技術(shù):(3)結(jié)構(gòu):后代無性狀分離不受氣候,季節(jié)和地域限制植物組織培養(yǎng).人工種皮、

胚乳、胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽.二、作物新品種的培育1.單倍體育種(1)方法:(2)優(yōu)點：花藥的離體培養(yǎng)秋水仙素誘導后代都是純合體，穩(wěn)定遺傳；明顯縮短育種年限2.突變體的利用(1)產(chǎn)生:植物組織培養(yǎng)(2)利用:篩選對人們有利突變體,進而培育新品種三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.2.技術(shù):植物的組織培養(yǎng).培育到什么階段提??？所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)植物細胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物細胞的全能性小結(jié)再見1、字體安裝與設(shè)置如果您對PPT模板中的字體風格不滿意，可進行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項卡中，點擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。