2020-2021学年高中生物人教版选修3课件：2.1.1-植物细胞工程的基本技术

1、专题2 细胞工程,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,一,二,三,四,一、细胞工程的概念和分类,一,二,三,四,二、细胞的全能性,一,二,三,四,三、植物组织培养 1.植物组织培养,一,二,三,四,一,二,三,四,2.胡萝卜的组织培养实验,一,二,三,四,四、植物体细胞杂交技术,一,二,三,四,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,细胞的全能性 问题导引 细胞表现出全能性的条件有哪些?标志是什么,资料 美国科学家斯图尔德曾经应用植物组织培养技术,将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养,最终发育成完整的新植株(如图)。 (1)这一科学实验证明了植物细胞具有。 (

2、2)上述胡萝卜的部分韧皮部细胞能发育成完整新植株的原因是。 (3)完成下表,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,植物细胞表现全能性的条件,4)利用胡萝卜的花药能培养成完整的植株吗? 。 答案(1)全能性 (2)分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因 (3)离体的细胞、组织、器官营养物质植物激素无菌操作 (4)能,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,归纳提升 1.细胞全能性的体现:由细胞发育成完整个体。 2.细胞的全能性、分裂能力与分化程度 (1)细胞的全能性、分裂能力与分化程度的关系:通常情况下,随着细胞分化程度的不断提高,细胞的分裂能力和细胞的

3、全能性逐渐降低。 (2)不同细胞全能性的大小 同种生物体细胞的全能性:细胞分化程度低的细胞分化程度高的;细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的。 同种生物不同细胞的全能性:受精卵生殖细胞体细胞。 不同种生物细胞的全能性:植物细胞动物细胞,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,植物组织培养 问题导引 将离体的植物细胞培养成幼苗的关键步骤是什么? 下图为植物组织培养过程,请据图回答问题,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,1)过程为,对光的要求是;过程为,对光的要求是。 (2)与的培养基不同,最大差异是和的比值不同。 (3)过程在生殖方式上属于生殖。 答案(1)脱分化避光再分化

4、需光(2)生长素细胞分裂素(3)无性,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,归纳提升 1.植物组织培养的过程,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,2.控制植物激素的比值,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,植物体细胞杂交 问题导引 植物体细胞杂交技术的操作流程是怎样的?与植物组织培养有什么关系? 以下为植物体细胞杂交技术流程图,其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞,所含有的染色体组分别是AA和BB。请据图分析回答问题,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,1)过程的目的是,所用的酶为。 (2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养,再经过和

5、,c的细胞类型有(不考虑三个或三个以上的细胞融合,用染色体组成表示)。 (3)在采用化学法进行过程时,一般是用作为诱导剂。 (4)植物体细胞杂交与自然状况下的杂交相比,前者的重要意义是。 答案(1)去除细胞壁纤维素酶和果胶酶 (2)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB (3)聚乙二醇(PEG) (4)克服了远缘杂交不亲和的障碍,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,归纳提升 1.植物体细胞杂交的两个原理和几点提醒 (1)两个原理 植物体细胞杂交实现的原理:细胞膜的流动性。 植物组织培养的原理:植物细胞的全能性。 (2)几点提醒 植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两

6、个过程,结果是产生新的植株。 从生殖类型上看,植物体细胞杂交技术不涉及有性生殖细胞的形成和结合,应属于无性生殖,变异类型应属于染色体数目的变异,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,假设用于体细胞杂交的双方细胞都有2个染色体组,则杂种细胞有4个染色体组,由杂种细胞发育而来的杂种植株被称为异源四倍体。该杂种植株联会正常,表现为可育。 用A、B分别表示两种植物细胞,原生质体融合过程如果只考虑两两融合的情况,则融合结果有3种,即AA、BB、AB。 植物细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁;植物体细胞杂交成功的标志是形成杂种植株,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,2.植物组

7、织培养与植物体细胞杂交的比较,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,案例探究 类型一植物组织培养的原理及过程 例1下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下,形成试管苗的培育过程,请据图回答下列问题,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,1)愈伤组织是韧皮部细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团,在愈伤组织形成过程中,必须从培养基中获得、和小分子有机物等营养物质。 (2)要促进韧皮部细胞分裂和生长,培养基中应有和两类激素。 (3)此过程依据的原理是。A和B阶段主要进行的分裂方式是,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞等。 (4)A阶段是形成愈伤组织的过程

8、,此过程不需要光照,而B阶段需要光照,原因是,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析愈伤组织的形成需要水、无机盐和小分子有机物等营养物质。植物组织培养的原理是细胞的全能性,既有细胞的分裂,也有细胞的分化,主要包括脱分化和再分化两个过程。试管苗中叶绿素的形成需要光照。 答案(1)水无机盐 (2)细胞分裂素生长素 (3)细胞的全能性有丝分裂分化 (4)脱分化叶绿素的形成需要光照,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,列相关叙述错误的是() A.通常选取根尖、茎尖、形成层等诱导形成愈伤组织 B.再分化过程中,细胞增殖的方式为有丝分裂 C.培养过程中,应在培养基中加入水、无

9、机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质 D.将经脱分化培养成时,得到胚状体或丛芽,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析外植体通常选用根尖、茎尖、形成层等容易诱导形成愈伤组织的部位,A项正确;再分化过程中,细胞增殖的方式为有丝分裂,B项正确;培养过程中,应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质,C项正确;将经脱分化培养成时,得到愈伤组织,将经再分化培养成时,得到胚状体或丛芽,D项错误。 答案D,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,下列有关胡萝卜组织培养的叙述,错误的是() A.胡萝卜组织培养的全过程都要在有光条件下进行 B.为防止杂菌污染,所用器械需灭

10、菌,实验人员需进行无菌操作 C.要切取含有形成层的部位,因为该部位容易诱导形成愈伤组织 D.实验中,用酒精和次氯酸钠溶液对外植体消毒,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析对于胡萝卜的组织培养来说,在外植体脱分化形成愈伤组织的过程中不需要光照,A项错误。植物组织培养需要避免杂菌污染,外植体要严格消毒,实验所用器械和培养基要灭菌,实验人员要进行无菌操作,B项正确。切取外植体时,要选取有形成层的部位,因为该部位容易诱导形成愈伤组织,C项正确。对外植体消毒所用的试剂是体积分数为70%的酒精和体积分数为20%的次氯酸钠溶液,D项正确。 答案A,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本

11、课必记,类型二植物体细胞杂交 例2科学家用植物体细胞杂交技术,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株,培育过程如下图所示,其中表示过程,英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,1)在植物体细胞杂交技术中,过程常用酶处理植物细胞以除去细胞壁。 (2)过程表示,依据的生物学原理是。 (3)若番茄细胞内含m条染色体,马铃薯细胞内含n条染色体,则“番茄马铃薯”杂种植株的体细胞内含条染色体;若由杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为几倍体?。 (4)如果形成c的原

12、生质体a、b来源于同一株番茄,那么更常用且有效的得到番茄植株f的处理方法是,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析(1)由图可知,过程为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁,得到原生质体。(2)过程表示诱导原生质体融合,依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是两融合细胞中染色体数目之和;若培育成的杂种植株是四倍体,则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体,因为由配子(如花粉)发育而来的个体都是单倍体。(4)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体,更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种

13、子或幼苗。 答案(1)纤维素酶和果胶(2)诱导原生质体融合细胞膜具有一定的流动性(3)m+n单倍体(4)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,通过植物体细胞杂交可以获得“烟草菠菜”一种新型的烟草品种。下图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作不正确的是(,A.在融合之前除去两种细胞的细胞壁 B.原生质体先进行脱分化处理再融合 C.原生质体融合后筛选出杂种细胞继续培养 D.应先诱导杂种细胞形成愈伤组织再诱导分化,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析植物细胞外面有一层细胞壁,这层细胞壁阻碍着细胞的杂交,因此,在进行体细胞杂交

14、之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶除去这层细胞壁,A项正确。原生质体先融合形成杂种细胞,杂种细胞再脱分化形成愈伤组织,B项错误、D项正确。原生质体融合后,若仅考虑两两融合的情况,就有三种类型,即烟草烟草型,菠菜菠菜型和烟草菠菜型,故需筛选出我们需要的杂种细胞再继续培养,C项正确。 答案B,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,下图是利用植物体细胞杂交技术培育新植株的过程,植物细胞A和B分别来源于二倍体植物甲和乙。下列有关分析正确的是(,A.过程需要将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中 B.过程要用聚乙二醇等诱导原生质体融合,主要依据是细胞膜具有选择透过性 C.将杂种细胞培育成

15、新植物体过程中需要根据生长发育进程更换培养基 D.最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,不可育,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析过程为去除细胞壁,需要将植物细胞置于含有纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中,A项错误;过程采用聚乙二醇等诱导原生质体a、b融合,依据的原理是细胞膜的流动性,B项错误;将杂种细胞培育成新植物体的过程中,不同的发育阶段需要不同的培养基,C项正确;最终得到的植株相对于甲、乙来说,染色体数目有差异,但由于甲、乙都是二倍体,所以理论上得到的杂种植株是可育的,D项错误。 答案C,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,1.下列有关细胞工程的

16、叙述,不正确的是() A.细胞工程应用的是细胞生物学和分子生物学的原理和方法 B.可以通过在分子水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质 C.可以通过在细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人的意愿来获得细胞产品 D.根据操作对象的不同,可以分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域 解析细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 答案B,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,2.下列有关植物细胞全能性的叙述,正确的是() A.植物体内只有高度分化的体细胞才具有发育成完整

17、个体的潜能 B.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所含基因不同 C.植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础 D.植物细胞脱分化过程体现了植物细胞的全能性 解析植物体内未高度分化的细胞也具有发育成完整个体的潜能,A项错误;植物体内体细胞所含基因一般相同,某些体细胞没有表现出全能性,是因为在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官,B项错误;植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础,C项正确;植物细胞脱分化是让已经分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程,该过程未得到完整个体,没有体现植物细胞的

18、全能性,D项错误。 答案C,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,3.下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是(,A.过程中都会发生细胞的增殖和分化 B.过程所用培养基中激素种类及比例均相同 C.如图所示过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 D.通过图示过程获得的试管苗可能为杂合子,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,解析分析题图可知,是脱分化过程,该过程能形成愈伤组织;是再分化过程,该过程能形成胚状体或丛芽,进一步发育形成完整植株,过程中发生细胞的增殖,但没有发生细胞分化,A项错误。为脱分化过程,为再分化过程,这两个过程所

19、用培养基中激素种类一般相同,但比例不同,B项错误。如图所示过程依据的生物学原理是细胞具有全能性,C项错误。利用此过程获得的试管苗的基因型与亲本的基因型相同,可能为杂合子,也可能为纯合子,D项正确。 答案D,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,4.下图所示为植物体细胞杂交技术的部分过程,下列叙述错误的是(,A.A细胞和B细胞诱导融合前要先去除细胞壁,可用纤维素酶和果胶酶处理 B.从A细胞和B细胞到C细胞的过程中,常用离心、振动、电激或聚乙二醇(PEG)诱导融合 C.A细胞和B细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁 D.植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞 答案D,探究点一,探究点二,探究点三,当堂检测,本课必记,5.科学家将天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合,培育出的驱蚊草能散发出特殊气味,达到驱蚊且对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述,错误的是() A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种,其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍 B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、聚乙二醇等试剂或离心、振动、电激等方法 C.驱蚊草培育过程是植物体细