新教材高中生物選擇性必修3課件3：2 1 2 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 - 副本(人教版)

第1節(jié)第1課時(shí)

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)|

科技探索之路

|1902年，哈伯蘭特(G.Haberlandt，1854一1945)提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。1958年，斯圖爾德(EC.Steward，1904一1993)等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持。1960年，科金(E.C.Cocking，1931一）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。1964年，古哈(S.Guha，1938-2007)等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚。1971年，卡爾森（PS.Carlson，1944一2017)誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。1974年，土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合。細(xì)胞工程的發(fā)展歷程“其芽葺葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝晴瀼露，萬態(tài)千妍，薰（xūn）風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國香乎！”這是我國歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時(shí)庚）中對蘭花的一段描述。從古至今，我國人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)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、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以大量、快速地培育蘭花。從社會中來植物通常是通過播種或扦插實(shí)現(xiàn)繁殖的。玉米種子萌發(fā)黃豆種子發(fā)芽一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)落地生根

細(xì)胞具有全能性：細(xì)胞經(jīng)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(xì)胞的潛能。細(xì)胞

→完整個體或其他各種細(xì)胞在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性的原因？在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會選擇性表達(dá)分化程度越高，全能性越低細(xì)胞含有該物種生長發(fā)育所特有的全套遺傳物質(zhì)如：植物細(xì)胞的全能性>動物細(xì)胞全能性如：受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞(精細(xì)胞、卵細(xì)胞)>體細(xì)胞原因細(xì)胞全能性的標(biāo)志全能性的高低一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)外植體1.概念：指將離體的植物器官、組織或細(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)。有絲分裂無性生殖細(xì)胞具有全能性2.生殖方式：3.分裂方式：4.原理：接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化再分化一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)菊花的組織培養(yǎng)探究·實(shí)踐一、目的要求1、植物細(xì)胞一般具有全能性根、芽完整植株脫分化再分化遮光一定的光照愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照愈傷組織已分化的細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞，進(jìn)而形成不定形的薄壁組織團(tuán)塊2、植物激素的作用：生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)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(xì)胞的發(fā)育方向。①外植體消毒②外植體處理③接種外植體④誘導(dǎo)愈傷組織⑤誘導(dǎo)芽和根⑥移栽用酒精擦拭雙手和超凈工作臺面。①流水沖洗外植體(幼嫩的莖段)→②酒精消毒30s→③無菌水清洗2-3次→④次氯酸鈉溶液處理30min→⑤無菌水清洗2-3次①外植體消毒二、方法步驟②外植體處理用無菌濾紙吸去表面水分，將外植體切成0.5-1cm長的小段③接種外植體在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3-1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。二、方法步驟④誘導(dǎo)愈傷組織將接種了外植體的錐形瓶置18-22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基上出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。⑤誘導(dǎo)芽和根適時(shí)光照培養(yǎng)避光培養(yǎng)二、方法步驟⑥移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。二、方法步驟1、接種3-4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。

2、培育的試管苗能直接移栽到露地嗎？應(yīng)如何操作？外植體消毒不徹底；培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。試管苗移栽的關(guān)鍵：既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培方法。培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h，掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。三、結(jié)果分析與評價(jià)拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細(xì)胞胚或胚狀體。胚狀體途徑器官發(fā)生途徑外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發(fā)育試管苗（移栽到大田）欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級作物”。你有什么妙招？利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能。因?yàn)椴煌N物種之間存在著生殖隔離有沒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？二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)①①

②③④⑤⑥植物體細(xì)胞雜交技術(shù)雜種細(xì)胞去除細(xì)胞壁誘導(dǎo)融合細(xì)胞壁再生脫分化再分化移栽雜種植株植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜的流動性）纖維素酶果膠酶物理法：化學(xué)法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志植物體細(xì)胞雜交技術(shù)完成的標(biāo)志二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、概念：植物體細(xì)胞雜交是指將不同來源的植物體細(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)。2、原理：細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等染色體數(shù)目的變異二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)3、基礎(chǔ)技術(shù)：4、變異類型：5、成功標(biāo)志：6、優(yōu)點(diǎn)：課堂總結(jié)1.右下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細(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)敘述錯誤的是()AA.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)境中課堂練習(xí)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？纖維素酶和果膠酶課堂練習(xí)3.“番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么？【提示】1978年，梅爾徹斯(G.Melchers)等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的體細(xì)胞雜種植株。他們將培育的二倍體馬鈴薯和番茄的葉片細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行融合，產(chǎn)生了雜種植株“番茄-馬鈴薯”，它同時(shí)具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。雖然“番茄-馬鈴薯”沒有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯