【生物】植物细胞工程课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

第1节植物细胞工程情境材料一：从社会中来

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。国画作品《兰》问题1: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？利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。植物组织培养技术目录一、细胞的全能性二、植物组织培养菊花的组织培养探究.实践

细胞的全能性1.什么是细胞的全能性？细胞具有全能性的根本原因是什么？2.在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性？3.生物体所有细胞全能性大小都一致吗？全能性与细胞分化的关系？4.细胞表现全能性的条件有哪些？011.细胞全能性概念：一、细胞的全能性生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。选择性必修3-P34

——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，即细胞具有全能性。2.具有全能性的原因：3.大小比较：一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低，也越难表现出全能性。一、细胞的全能性受精卵

体细胞植物细胞

动物细胞分化程度低的

分化程度高的分裂能力强的

分裂能力弱的幼嫩的细胞

衰老的细胞4.生物体内细胞并不都表现全能性原因：

生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会发生选择性的表达，所以不表现全能性。如芽原基的细胞只能发育为芽。一、细胞的全能性一、细胞的全能性4.表现出全能性的条件：①离体②一定的营养物质、植物激素（营养要求）③适宜的温度、pH等外界条件（环境要求）④无菌环境离体，细胞才能表现出全能性。避免杂菌消耗营养，危害培养物生长。02

植物组织培养1.植物组织培养的概念及基本过程？2.脱分化?再分化?愈伤组织？3在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？二、植物组织培养1.概念：

是指将离体的植物器官、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，诱导其形成完整植株的技术。外植体植物细胞的全能性原理生殖方式无性生殖分裂方式有丝分裂二、植物组织培养2.植物组织培养的流程：愈伤组织接种外植体脱分化（去分化）再分化生芽和生根移栽成活脱分化:：已分化的细胞，转变成未分化状态细胞的过程。愈伤组织：失去其特有的结构和功能（进行有丝分裂且速度较快，从而获得大量细胞）再分化:愈伤组织在一定培养条件下，重新分化出胚状体或丛芽的过程。思考：1、脱分化前后，细胞的形态是否改变，细胞内遗传物质组成是否改变？2、脱分化过程，所需要的条件有哪些？3、脱分化培养基和再分化培养基中对生长素和细胞分裂素的比例要求是怎样的？形态改变，遗传物质不变。离体、无菌、适宜的培养基和植物激素、避光脱分化形成愈伤织主要区别是两种激素的配比。与植物激素的种类、浓度及使用的先后顺序均有关系。生长素/细胞分裂素=1时,形成愈伤组织；生长素/细胞分裂素>1时,有利于生根；生长素/细胞分裂素<1时，有利于生芽。再分化形成幼芽5.植物组织培养的培养基成分无机营养成分：无机盐有机营养成分：蔗糖、维生素等植物激素：生长素、细胞分裂素等琼脂：凝固剂,起支持作用4.再分化过程中，所需要的条件有哪些？离体、适宜的培养基和植物激素、适宜的光照（诱导生芽需要光照合成叶绿素）、无菌条件思考：二、植物组织培养脱分化与再分化的比较：脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗分裂、分化有分裂，无分化有分裂，有分化结果形成愈伤组织形成根、芽需要条件a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例适中d.一般不需光a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照（诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。）

生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。探究.实践：菊花的组织培养菊花的组织培养探究.实践1.目的：（1）了解植物组织培养的基本原理（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响（3）尝试进行植物组织培养2.材料：(1)外植体：幼嫩的菊花茎段(容易诱导形成愈伤组织)(2)体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒(3)质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液:(4)无菌水:清洗外植体3.MS培养基：水（去离子水）、无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（蔗糖、维生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生长素、细胞分裂素等）菊花的组织培养探究.实践菊花的组织培养探究.实践①制备外植体消毒：切割：（无菌操作）酒精30s无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min材料：幼嫩的菊花茎段2-3次无菌水洗菊花的组织培养探究.实践②接种到诱导愈伤组织培养基脱分化（避光）产生愈伤组织③接种到诱导生芽培养基菊花的组织培养探究.实践④接种到诱导生根培养基⑤移栽菊花的组织培养探究.实践结果分析与评价分析它们被污染的可能原因。培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。

被污染的培养基讨论：为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物生长。讨论：杂菌和植物细胞之间有哪些关系？竞争或寄生。情境材料一番茄-马铃薯（想象图）番茄马铃薯问题1:要培育出如图所示的番茄—马铃薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离植物体细胞杂交技术一、植物体细胞杂交技术（一）概念：

将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。融合实例+=白菜甘蓝白菜-甘蓝一、植物体细胞杂交技术（二）过程：植物细胞融合植物组织培养细胞膜的流动性细胞的全能性一、植物体细胞杂交技术（二）过程：1.去除细胞壁：B细胞A原生质体B原生质体去壁去壁A细胞原理：利用酶的专一性方法：用纤维素酶和果胶酶水解2.诱导融合：A原生质体B原生质体正在融合的原生质体融合是杂交过程中的一个关键环节（1）物理方法：

①电融合法

②离心法等（2）化学方法：

①聚乙二醇(PEG)融合法

②高Ca2+—高pH融合法原理:

细胞膜具有流动性一、植物体细胞杂交技术（二）过程：3.再生细胞壁：正在融合的原生质体再生出细胞壁杂种细胞植物细胞融合完成的标志:融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞。一、植物体细胞杂交技术（二）过程：3.再生细胞壁：一、植物体细胞杂交技术（二）过程：问题4:细胞融合后，共有几种细胞类型？符合要求的是哪种？若只考虑两两融合有三类：①未融合的细胞②两两融合的细胞③多细胞融合体AAABBB筛选AB4.植物组织培养：杂种细胞愈伤组织杂种植株脱分化再分化植物体细胞杂交完成的标志:培育成新植物体一、植物体细胞杂交技术（二）过程：实战训练

1.识图：数字代表过程，字母代表细胞、组织或植株①_______________a/b_____________②_______________c_______________③_______________d_______________④_______________e_______________⑤_______________f_______________①②③___________④⑤____________去除细胞壁原生质体原生质体间的融合正在融合的原生质体再生出新的细胞壁杂种细胞脱分化愈伤组织再分化杂种植株植物细胞融合植物组织培养一、植物细胞工程的基本技术

合作探究二：根据植物体细胞杂交技术的相关原理，小组合作思考讨论完成问题。

3.植物体细胞杂交技术意义？2.杂种细胞的染色体数是多少？杂种细胞染色体组数是多少？1.植物体细胞杂交属于哪种变异类型？4.植物体细胞杂交有何优缺点？A植物的染色体数目为2n，基因型为AaBb；B植物的染色体数目为2m，基因型为CcDd。现通过植物体细胞杂交技术获得这两种植物的杂种植株，请回答下列问题：一、植物体细胞杂交技术（三）变异类型：生殖类型变异类型染色体数染色体组数基因组成无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律染色体数目变异两亲本染色体数之和。2n+2m两亲本染色体组数之和。2+2两亲本基因型之和。AaBbCcDdAaBbCcDd一、植物体细胞杂交技术（五）优缺点：①优点打破生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。②缺点有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。（四）意义：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较植物组织培养植物体细胞杂交技术原理过程意义联系细胞膜的流动性和植物细胞的全能性植物细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织脱分化再分化根、芽或胚状体移栽成活生长发育植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较植物细胞A植物细胞B原生质体A去壁原生质体B去壁人工诱导融合的原生质体AB杂种细胞AB愈伤组织脱分化再生细胞壁杂种植株再分化保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术克服不同种生物远缘杂交的障碍植物体细胞的杂交技术植物细胞工程的基本技术去除细胞壁再生细胞壁纤维素酶果胶酶植物细A、B原生质体A、B融合的原生质体杂种细胞原理：植物细胞的全能性外植体脱分化愈伤组织再分化(根、芽)完整植株物理法：化学法：电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）融合法等菊花的组织培养技术愈伤组织脱分化杂种植株再分化植物组织培养技术流程课堂小结实战训练

2.判断下列是否正确（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）植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。（）