2022-2023学年新教材高中生物第2章细胞工程第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术课件新人教版选择性必修3

第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术第二章内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升课程标准1.运用结构与功能观、物质与能量观理解和认识植物组织培养和植物体细胞杂交。2.运用归纳与概括、分析与比较等方法认识植物细胞工程的基本技术。3.尝试通过菊花的组织培养,了解植物组织培养的基本原理,探究生长素和细胞分裂素的浓度和比例对脱分化和再分化的影响。基础落实•必备知识全过关知识点一植物组织培养技术1.细胞工程:应用__________、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过__________、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。

2.细胞的全能性:细胞经分裂和分化后,仍然具有___________________或___________________的潜能,即细胞具有全能性。在生物的生长发育过程中,并不是所有的细胞都表现出全能性,这是因为在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会______________。

细胞生物学

细胞器

产生完整生物体

分化成其他各种细胞

选择性地表达

3.植物组织培养技术(1)概念:将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成__________的技术。

(2)过程①脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成__________的细胞。

②再分化:脱分化产生的愈伤组织,在一定的培养条件下,重新分化出__________等器官。

完整植株

未分化

芽、根(3)菊花的组织培养外植体的消毒:将流水充分冲洗后的外植体用酒精消毒30s,然后立即用无菌水清洗2~3次,再用__________溶液处理30min后,立即用无菌水清洗2~3次。

↓外植体的分割:将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中,用无菌滤纸吸去表面的水分,用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段。↓

接种:在酒精灯火焰旁,将外植体的1/3~1/2插入诱导__________的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口,并在培养瓶上做好标记。

↓次氯酸钠

愈伤组织

形态学上端朝上

培养:将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18~22℃的培养箱中培养。在培养过程中,定期观察和记录愈伤组织的生长情况。↓转移培养:培养15~20d后,将生长良好的愈伤组织转接到诱导__________的培养基上。长出芽后,再将其转接到诱导__________的培养基上,进一步诱导形成试管苗。

↓移栽:将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土。生芽

生根

旁栏边角想一想菊花的组织培养中,为什么要强调所用培养基、器械的灭菌和实验人员的无菌操作?提示

避免杂菌与培养物竞争营养,且有些杂菌会危害培养物的生长。结论语句辨一辨1.高度分化的细胞只有发育成一个完整的生物个体,才能体现出细胞的全能性。(

)2.植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出全能性。(

)3.在植物组织培养过程中,细胞的遗传物质一般都会发生改变。(

)4.诱导愈伤组织期间需要给予光照。(

)××××知识点二植物体细胞杂交技术1.概念将__________的植物体细胞,在一定条件下融合成__________,并把杂种细胞培育成__________的技术。

不同来源

杂种细胞

新植物体

2.过程

细胞壁

脱分化愈伤组织3.意义

在打破生殖隔离,实现__________育种,培育植物__________等方面展示出独特的优势。

旁栏边角想一想“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,这是为什么?远缘杂交

新品种

提示

生物体内基因的表达不是孤立的,它们之间是相互调控、相互影响的,所以“番茄—马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质,但这些遗传物质的表达相互干扰,它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达,杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。有性生殖只能在同种生物间进行

结论语句辨一辨1.植物体细胞杂交过程中,要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。(

)2.植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。(

)3.植物体细胞杂交过程中,细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。(

)4.植物体细胞杂交过程中,原生质体融合的结构基础是细胞膜的流动性。(

)√×√√重难探究•能力素养全提升主题一原子结构化学用语【情境探究】

菊花家喻户晓,深得世人喜爱。如果采用植物组织培养技术,可大批量获得菊花植株。请结合教材探究·实践“菊花的组织培养”有关内容及教材附录1植物组织培养实验常用培养基的配方和配制方法,回答下列问题。1.培养基中加入的碳源是什么?有什么作用?提示

培养基中加入的碳源是蔗糖,能够提供植物细胞新陈代谢所需的营养物质,同时还能够维持培养基适当的渗透压。2.诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分主要有什么不同?提示

三种培养基成分的不同主要是生长素和细胞分裂素的比例不同。3.诱导愈伤组织期间一般不需要光,后续培养过程中,为什么每日要给予适当时间和强度的光照?愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是什么?提示

给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成,进一步形成叶绿体进行光合作用。培养基中生长素用量与细胞分裂素用量的比值偏低。4.尝试用箭头和文字总结植物组织培养技术的基本流程。提示

外植体

愈伤组织

试管苗。

【方法突破】

1.体现植物细胞全能性的条件

材料离体的植物细胞、组织或器官培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素外界条件①无菌操作②光照:诱导愈伤组织时一般不需要光照,再分化时需要光照③酸碱度等2.不同植物激素比例对植物组织培养的影响

生长素/细胞分裂素的值作用效果高促进根的分化、抑制芽的形成低促进芽的分化、抑制根的形成适中促进愈伤组织的形成3.脱分化和再分化的比较

比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗需要条件①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例适中④不需光①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比值高(低)诱导生根(生芽)④需光照【视角应用】

视角1细胞全能性1.(多选)以下可以说明细胞具有全能性的实验是(

)A.玉米花粉粒培育出植株B.转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株C.烧伤病人的健康细胞培养出皮肤D.胡萝卜的形成层组织培育成胡萝卜幼苗ABD解析

细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。玉米花粉粒培育出植株、向日葵细胞培育出植株、胡萝卜的形成层组织培育成胡萝卜幼苗都是细胞具有全能性的体现,只有C项不能体现细胞的全能性。视角2植物组织培养2.(2022山东枣庄高二期中)如下表示植物组织培养的过程,相关叙述错误的是(

)A.外植体若是月季的花药,则经培养后获得的植株为单倍体B.过程①一般不需要光照,后续培养中每日需给予适当光照C.外植体若是菊花的根尖组织,培养成的新植株叶片为无色D.过程②和③接种的培养基中植物激素的比例不同会影响细胞发育方向C解析

由配子直接发育形成的个体为单倍体,月季的花药经培养后获得的植株为单倍体,A项正确;外植体脱分化形成愈伤组织的过程一般不需要光照,愈伤组织再分化可形成胚芽,故后续培养中每日需给予适当光照,以促进胚芽的光合作用,B项正确;外植体若是菊花的根尖组织,其细胞中虽然没有叶绿体,但其培养成的新植株叶片中有叶绿体,因此培养成的新植株叶片为绿色,C项错误;在植物组织培养过程中,使用植物激素的顺序和比例都会影响细胞的发育,细胞分裂素与生长素的比值低时有利于根的分化,比值高时有利于芽的分化,D项正确。考题点睛

3.(2022河北保定高碑店一中高二期末)植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别是(

)①植物细胞的全能性②离体的植物器官、组织或细胞③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④

B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤

D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤B解析

植物组织培养的基本原理是植物细胞具有全能性,即①;植物组织培养基本过程:离体的植物器官、组织或细胞

愈伤组织

根、芽→完整植株,即②⑧⑥⑦③⑨;决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例,特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要,因此诱导的植物激素为生长素和细胞分裂素,即④。主题二植物体细胞杂交【情境探究】

[流程分析]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。

1.①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②和③,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②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________。提示

去除细胞壁

纤维素酶和果胶酶

提示

AA、BB、AAAA、BBBB、AABB提示

聚乙二醇(PEG)提示

克服了远缘杂交不亲和的障碍

【方法突破】

1.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较

项目植物组织培养植物体细胞杂交原理植物细胞的全能性细胞膜具有流动性和植物细胞的全能性过程

选材根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同来源的植物体细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外,还要用酶解法去除细胞壁,用一定的方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交所用的技术更复杂2.植物体细胞杂交后代的遗传变化

体细胞杂交P1:2n(Aabb)与P2:2m(ccDd)生殖类型无性生殖、育种过程中不遵循孟德尔定律变异类型染色体数目变异染色体数两亲本染色体数之和,即2n+2m染色体组数两亲本染色体组数之和,即2+2基因组成两亲本基因型之和,即AabbccDd【视角应用】

1.(2022辽宁葫芦岛高二期中)实验人员制备了矮牵牛(2n=14)红色花瓣(液泡呈红色)与枸杞(4n=48)叶肉细胞的原生质体,并诱导其融合,经筛选、培养获得杂种植株。下列说法错误的是(

)A.生成杂种细胞标志着植物体细胞杂交成功B.可以突破自然生殖隔离的限制而得到种间杂种植株C.若原生质体均为两两融合,则融合后的细胞中染色体数目可能为62条或28条或96条D.参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和高尔基体A解析

生成杂种细胞还不能标志植物体细胞杂交成功,培育成杂种植株才标志着植物体细胞杂交成功,A项错误;植物体细胞杂交打破了生殖隔离,克服了远