【课件】2.1.1植物细胞工程的基本技术课件高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3

第2章

细胞工程第1节

植物细胞工程第一课时植物细胞工程的基本技术对兰花进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。

从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征,很多人喜欢养兰花。但是,兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖,从而走入寻常百姓家呢?【情境思考】1.阐明植物组织培养是在一定条件下,将离体的植物器官、组织和细胞等在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程2.概述植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,继而培育成新植物体的技术1.结合具体实验，交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。（科学探究）2.结合“菊花的组织培养”实验，了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索科学奥秘的兴趣。（社会责任）一、植物细胞工程的理论基础1．细胞工程的含义项目内容原理、方法

生物学、

生物学和发育生物学的原理和方法操作水平

水平、

水平或组织水平目的有目的地获得特定的细胞、

、个体或其产品分类

细胞工程和

细胞工程细胞分子细胞器细胞组织、器官植物动物【探究导学】2．细胞的全能性(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生

或分化成其他

的潜能，即细胞具有全能性。(2)特点：在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都能表现出

。(3)影响全能性表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会

。完整生物体各种细胞全能性选择性地表达1．为什么理论上每种植物的活细胞都具有全能性？正常的植物细胞具有该生物生长、发育和繁殖所需的全套的遗传物质。2．是否所有的活细胞都具有全能性？试举例说明。不是。例如，哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不具有全能性。3．细胞全能性大小与细胞分化程度有什么关系？一般情况下，细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。4．植物细胞全能性表达的条件有哪些？①离体；②提供营养物质(有机物、无机物)；③提供激素(生长素、细胞分裂素等)；④提供其他适宜条件(温度、无菌等)。2．细胞全能性大小的比较(1)植物细胞>动物细胞(通常只能体现细胞核的全能性)。(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。(3)体细胞：分化程度低的>分化程度高的；细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞>衰老的细胞。(4)随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。1．细胞全能性(1)实现细胞全能性的标志：①发育成完整个体而不是形成某种组织或者器官。②能够分化形成各种细胞。(2)体内细胞未表现全能性的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。

【归纳提升】【例1】在植物体内，茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，是因为(

)A．细胞核失去了全能性B．不同细胞中的基因是不同的C．细胞中基因的表达有选择性D．细胞核中的基因发生了不同的变异茎顶端分生组织的细胞，其细胞核没有失去全能性，A错误；同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都具有相同的遗传物质，B、D错误；由于细胞中基因的选择性表达，使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，C正确。C二、植物组织培养技术1．植物组织培养：是指将

的植物器官、组织或细胞等，培养在

的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成

的技术。2．理论基础：植物细胞的

。离体完整植株全能性人工配制3．过程接种

(――→)

(――→)根、芽等(――→)植株。(1)脱分化：已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的

，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块。(2)再分化：愈伤组织能重新分化成

等器官，该过程称为再分化。脱分化外植体愈伤组织再分化发育结构和功能芽、根4．菊花的组织培养(1)灭菌①用酒精擦拭双手和

台面。②将流水充分冲洗后的

(幼嫩的茎段)用

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。(2)取材：用解剖刀将消过毒的外植体切成

cm长的小段。(3)接种：在酒精灯火焰旁，将外植体的

插入诱导愈伤组织的培养基中。超净工作台外植体酒精次氯酸钠0.5～11/3～1/2(4)培养：①将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于

℃的培养箱中培养。②将生长良好的愈伤组织转接到

的培养基上。长出芽后，再将其转接到

的培养基上，进一步诱导形成试管苗。(5)移栽：将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其

再移栽入土。18～22诱导生芽诱导生根长壮后观察菊花植物组织培养流程图，回答问题：1.选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。对植物组织培养流程进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。3．为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？2．植物组织培养所用的培养基中，在脱分化和再分化中起关键作用的激素是什么？细胞分裂素和生长素。植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。【例2】植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是(

)①细胞全能性②离体植物器官、组织或细胞等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植物体A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④植物组织培养技术依据的原理是植物细胞的全能性，即①；植物组织培养的过程是将离体的植物器官、组织或细胞等经脱分化过程形成愈伤组织，再经再分化过程形成根、芽，最终发育成完整植物体，即②⑧⑥⑦③⑨；决定植物脱分化和再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的比例，即④，故A正确。A[归纳提升]生长素和细胞分裂素的使用顺序及用量的比例对实验结果的影响1.使用的顺序不同，结果不同使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高以上关系可简记为：先“生”，分裂不分化；后“生”，分裂又分化；同“使”分化频率高2.用量的比例不同，结果也不同生长素/细胞分裂素的值作用效果比值高时促进根的分化、抑制芽的形成比值低时促进芽的分化、抑制根的形成比值适中促进愈伤组织的形成以上关系可简记为：“高根低芽中愈伤”

对植物组织培养过程中激素的使用进行归纳概括，体现了科学思维的核心素养。三、植物体细胞杂交技术1．过程A细胞B细胞去掉细胞壁A原生质体B原生质体AB杂种原生质体融合AB杂种细胞再生出细胞壁愈伤组织杂种植株(1)去壁：用

去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)诱导原生质体融合的方法：①物理法：

、离心法等。②化学法：

等。

纤维素酶和果胶酶电融合法聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法2．概念植物体细胞杂交是指将

的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成

的技术。3．意义植物体细胞杂交技术在打破

，实现

杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。不同来源新植物体生殖隔离远缘1．植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的基础分别是什么？细胞膜的流动性。植物细胞的全能性。2．要想让A和B两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何处理？都具有细胞壁，阻碍融合。利用纤维素酶和果胶酶处理去掉A、B的细胞壁(酶解法)。3．将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促进融合，若只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？3种(AA、BB、AB)。AB。5．二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？4．细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么？杂种细胞再生出细胞壁。培育出杂种植株。四。四。6．植物体细胞杂交产生新个体属于哪种生殖方式？无性生殖。对植物体细胞杂交过程进行分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。7．从结果上看杂种植株在遗传上有什么特点？从杂种植株的染色体组成上看属于哪种变异类型？遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。染色体数目变异。8．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？打破生殖隔离，使不同种植物杂交成为可能。【例3】甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。下列叙述错误的是(

)A．为了培育该新型药用植物，取甲和乙的叶片，先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B．用化学诱导剂PEG或高Ca2＋—高pH诱导二者融合C．形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织，之后形成整个植株，这一过程中进行了植物组织培养D．上述杂种植株属于二倍体植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，利用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞壁，获得具有活力的原生质体，A正确；诱导原生质体融合可用化学诱导剂PEG或高Ca2＋—高pH等，B正确；形成的融合细胞经植物组织培养，脱分化形成愈伤组织，之后形成植株，C正确；甲、乙都是二倍体，体细胞杂交得到的是四倍体，D错误。D[归纳提升]植物组织培养与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过程

植物细胞的全能性细胞膜的流动性和植物细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞等项目植物组织培养植物体细胞杂交注意事项①取材：选取根尖、茎尖、形成层等容易诱导形成

的部位；②光照：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养(有利于细胞的

产生愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照(有利于叶片内

的合成)①去除细胞壁的方法：酶解法(所用的酶是

和果胶酶)；②人工诱导原生质体融合的方法：a.物理法——离心法、电融合法；b.化学法——聚乙二醇融合法或高Ca2＋—高pH融合法愈伤组织脱分化叶绿素纤维素酶概念植物细胞工程的基本技术细胞工程植物体细胞杂交技术特点体内细胞不表现全能性的原因概念过程意义细胞全能性植物组织培养技术过程理论基础概念【课堂小结】1．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是()

A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B．生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性C受精卵是未分化的细胞，在自然条件下能形成完整个体，全能性最高，A正确；生物体内的体细胞由于细胞分化，基因选择性表达程度高，因此全能性不能表达，B正确；卵细胞属于已分化的细胞，卵细胞的全能性相较于受精卵低，两者全能性不同，C错误；植物细胞在离体状态及适宜的条件下培养能够形成完整的植株个体，具有全能性，D正确。【随堂训练】2．下面关于植物组织培养过程，说法不正确的是(

)A．上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性B．在配制培养基时，需要添加生长素和细胞分裂素C．若外植体是月季的花药，脱分化过程不需要光照D．若外植体是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片