人教生物选修植物细胞工程基本技术

人教生物选修植物细胞工程基本技术第1页/共47页2．1植物细胞工程2．1.1植物细胞工程的基本技术第2页/共47页学习导航1.了解细胞工程的含义。2.掌握植物组织培养技术的过程及用途。[重点]3.理解植物体细胞杂交技术的过程。[重点]第3页/共47页新知初探思维启动一、细胞工程的含义1.原理和方法：___________和分子生物学。2.操作水平：__________或细胞器水平。3.目的：按照人的意愿来改变细胞内的__________或获得细胞产品。4.分类：______________和动物细胞工程。细胞生物学细胞水平遗传物质植物细胞工程第4页/共47页二、细胞的全能性1..含义：具有某种生物______________的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有_________的特点。2.现实表现：在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现全能性,而是分化成各种_____。全部遗传信息全能性组织第5页/共47页3.原因：在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会________地表达出各种________，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。三、植物组织培养技术1.原理：植物细胞具有________，理论上具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成___________的潜能。选择性蛋白质全能性完整个体第6页/共47页愈伤组织器官无菌愈伤组织第7页/共47页3.脱分化和再分化(1)脱分化：已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的___________而转变成未分化细胞的过程。(2)再分化：处于脱分化状态的愈伤组织在一定的培养条件下，又可以_________出幼根和芽，形成完整的小植株。结构和功能再分化第8页/共47页想一想1．诱导愈伤组织分化时需要的植物激素主要有哪些？【提示】生长素和细胞分裂素。第9页/共47页原生质体原生质体融合第10页/共47页3.融合成功的标志：杂种细胞再生出______。4.意义：克服不同种生物____________的不亲和性。想一想2．植物细胞A和B去除细胞壁后的原生质体融合就有几种？【提示】三种，A—A、B—B、A—B。细胞壁远缘杂交第11页/共47页要点突破讲练互动要点一植物细胞的全能性1.原因：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。2.体现：在适合条件(如离体状态等)下，有些分化的细胞能恢复分裂、重新分化并发育成完整的新个体。第12页/共47页3.全能性大小比较：(1)受精卵(最高)＞卵细胞(精子)＞体细胞；(2)植物体细胞＞动物体细胞；(3)胚胎干细胞＞其他干细胞＞体细胞。4.植物细胞表达全能性的条件(1)离体条件。(2)无菌操作(防止杂菌污染)。(3)种类齐全、比例适当的营养物质。第13页/共47页(4)适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长素、细胞分裂素等)。(5)温度、酸碱度、光照的控制等。特别提醒细胞全能性是指细胞具有发育成完整个体的潜能，只有形成了完整个体才是细胞全能性的表现。细胞全能性的表现或证明，必须同时具备“高度分化”、“离体”和“完整个体”三个条件。第14页/共47页下列围绕有关细胞全能性的叙述，正确的是(

)A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C．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D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性例1第15页/共47页【解析】

A项，细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A项错误；C项，植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；D项,种子发育成植株,是正常生命历程，不属于全能性。只有B项是正确的，细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。【答案】

B第16页/共47页互动探究(1)本题B项中要获得成功除了离体条件外，还需要什么条件？(2)结合本题D项，试分析在植物体上长出新芽，并进一步发育成枝条，这是细胞全能性的反映吗？第17页/共47页【提示】

(1)植物细胞全能性的条件，除了离体外，还需要种类齐全、比例合适的营养物质和一定植物激素，另外操作中还要注意无菌、控制适宜温度和光等。(2)这不是全能性的反映，植物体上长出新芽，这是细胞分化的结果(基因选择性表达的结果)。第18页/共47页【探规寻律】

(1)全能性一定是在一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体现出来，反之，不能称为全能性。如用干细胞培育成某一器官，其过程不属于细胞的全能性。(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因,因此生物的配子中有全套基因，同样具有全能性。第19页/共47页要点二植物的组织培养1.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较名称过程形成体特点条件脱分化离体器官、组织、细胞成为愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团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)再分化愈伤组织成为幼苗或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力第20页/共47页2.植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成第21页/共47页特别提醒

(1)植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具都必须严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。(2)脱分化培养愈伤组织时要避光(如果此时进行光照，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)，但再分化过程要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。第22页/共47页如图表示植物组织培养过程：例2第23页/共47页(1)图中①过程获得的细胞是正常植物体经________形成的，在这一过程中染色体的变化是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第24页/共47页(2)要顺利完成③过程，除了需要各种无机营养物质外,还需要在培养基中加入________、________(两类不同功能的物质)。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，具有________________________________________________________________________________________________的特点。第25页/共47页(3)从过程④的结果看，它的实质是________________________________________________________________________。(4)某人在探究细胞脱分化和再分化的实验中,得到了如下结果：①只有细胞分裂素时，组织块产生愈伤组织②细胞分裂素＝生长素时，愈伤组织不分化③细胞分裂素>生长素时，愈伤组织分化出芽④细胞分裂素<生长素时，愈伤组织分化出根第26页/共47页由实验结果，你能得出什么结论？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第27页/共47页【答案】

(1)减数分裂染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目是亲代细胞中的一半(2)有机营养物质植物激素排列疏松、高度液泡化、细胞壁薄(3)基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果(4)植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同第28页/共47页【易误警示】

脱分化和再分化不能在同一培养基上完成，需配制三种生长素、细胞分裂素不同浓度的培养基，中间经过两次转接,才可顺利完成脱分化和再分化过程。一般过程是：在脱分化培养基上形成的愈伤组织，转接到生芽培养基上，待长出丛芽后，再转接到生根培养基上，促其生根。第29页/共47页变式训练(2012·太原五中高二检测)下图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是(

)第30页/共47页A．愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团B．在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质C．为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素D．试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb第31页/共47页解析：选D。花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或Ab或aB或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体。第32页/共47页要点三植物体细胞杂交技术1..原理：细胞膜的流动性(植物体细胞杂交)、植物细胞的全能性(植物组织培养)。第33页/共47页步骤图解做法原生质体的获得酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体杂种细胞的形成通过一定的技术手段(电刺激，聚乙二醇诱导等)进行人工诱导实现原生质体的融合杂种植株的产生对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育2.操作流程第34页/共47页3.应用：植物体细胞杂交克服了植物远缘杂交不亲和的障碍，在培育作物新品种方面具有广阔的应用前景。如科学家已经培育出了白菜—甘蓝等种间杂种。第35页/共47页特别提醒

(1)杂种细胞产生的标志是新细胞壁的形成，植物体细胞杂交技术完成的标志是得到杂种植株。(2)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个过程。(3)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异。第36页/共47页据图回答下列问题：例3第37页/共47页(1)过程①②是用________________处理细胞的细胞壁，后经③过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成__________种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。④是______________的过程，与此过程密切相关的细胞器是________________。第38页/共47页(2)在⑤过程培养中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_____________________________________________________________________。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证________________。第39页/共47页(3)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含________条染色体，还必须用________________来处理幼苗，才能得到可育的番茄—马铃薯植株，此时体细胞中含有________________条染色体。(4)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为________________倍体。第40页/共47页解析：(1)分析题图已知，图中①②