高中生物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术课件新人教版选修3.ppt

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,1.简述植物组织培养技术。2.简述植物体细胞杂交技术。,一,二,三,一、细胞的全能性1.概念具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能,即每个生物细胞都具有全能性的特点。2.原理细胞内含有该种生物生长发育所需的全部遗传信息。3.影响全能性表现的原因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。,植物的种子发育成完整植株,是否体现了细胞的全能性?为什么?提示:不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育,相当于新植物体的幼体,这一过程并没有

2、体现出细胞的全能性。,一,二,三,二、植物组织培养技术1.概念植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。2.原理细胞的全能性。已分化的植物细胞,仍具有形成完整植株所需要的全部基因。3.过程高度分化的植物器官、组织、细胞,在一定的营养和激素等条件下,经过脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上,就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽,进而发育成完整植株。,一,二,三,三、植物体细胞杂交技术1.概念植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细

3、胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。2.过程(1)去除细胞壁:利用果胶酶和纤维素酶去除细胞壁,获得原生质体。(2)人工诱导原生质体融合:人工诱导的方法分为物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等,化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。(3)杂种细胞再生出细胞壁后,再通过植物组织培养技术获得杂种植株。,一,二,三,3.意义克服了远缘杂交不亲和的障碍。在白菜体细胞与紫甘蓝体细胞杂交的过程中,只考虑两个细胞融合的情况,除了形成白菜甘蓝杂种细胞外,还能形成什么类型的融合细胞?提示:体细胞间的融合是随机的,只考虑两个细胞融合的情况,还能形成白菜白菜和甘蓝甘蓝两种类型的融合细胞

4、。,一,二,三,一、细胞的全能性1.细胞全能性的表现(1)细胞全能性的实质已经分化的体细胞(或细胞核)仍具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质,即每个细胞都有发育成本物种个体所需要的全套基因。(2)全能性表现的条件:离体状态;环境条件适宜(营养、激素、温度和光照等)。,一,二,三,2.细胞全能性大小的比较细胞分化不会导致遗传物质改变,已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质,因而都具有全能性。但一般来说,细胞分化程度越高,全能性越难以实现,细胞分化程度越低,全能性就越高。(1)植物细胞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。(2)受精卵生殖细胞(精子、卵细胞)体细胞。(3)体细

5、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。特别提醒全能性一定是由一个细胞(或细胞核)发育成完整个体,否则,不能称为全能性。如将一个干细胞培育成某一器官,其过程不属于细胞的全能性。,一,二,三,二、植物组织培养技术1.流程特别提醒在植物组织培养过程中,对离体的植物材料的表面一定要进行消毒。2.培养基植物组织培养的培养基为固体或半固体培养基,大多数都由无机营养成分、有机营养成分、激素和琼脂四部分组成。其中无机营养成分主要是水、矿质元素;有机营养成分主要是蔗糖、氨基酸、维生素;激素主要是细胞分裂素和生

6、长素。,一,二,三,3.影响因素材料的种类、年龄和保存时间的长短,植物激素的浓度、使用顺序和用量比例,以及pH、温度、光照等都会影响植物组织培养的结果。4.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较,一,二,三,5.植物激素在植物组织培养中的作用,一,二,三,三、植物体细胞杂交技术1.流程,一,二,三,特别提醒(1)植物细胞融合完成的标志是新细胞壁的形成,而植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株,而不是形成杂种细胞。(2)杂种植株细胞中含有两种植物的遗传物质,因而具备两种植物的遗传特征。2.通过植物体细胞杂交技术获得的植物的染色体组数(1)染色体组数目=甲、乙两个细胞内染色体组数之和。(2)植物

7、体细胞杂交后的植物,有几个染色体组就称为几倍体。(3)举例:二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜甘蓝有四个染色体组,为四倍体。特别提醒两个细胞融合成一个细胞,不管是染色体数,还是染色体组数,都可采用两细胞相关数值直接相加的方法。,题型一,题型二,题型三,题型一细胞的全能性【例1】以下不能说明细胞具有全能性的是()A.由玉米花粉粒培育出植株B.由转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株C.由烧伤病人的健康细胞培养出皮肤D.由胡萝卜根尖细胞培育出胡萝卜植株解析:细胞的全能性是指生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能。由玉米花粉粒培育出植株、由向日葵细胞培育出植株、由胡萝卜根尖细胞培育出胡萝卜植株

8、都是细胞具有全能性的体现,只有C选项没有得到完整个体,不能体现细胞的全能性。答案:C,题型一,题型二,题型三,反思领悟具有全能性实现全能性(1)理论上每个活细胞都具有全能性。(2)细胞只有发育为完整个体才能说实现了细胞全能性,即实现全能性的终点是个体,而不是组织、器官等。,题型一,题型二,题型三,题型二植物的组织培养【例2】下页左上图表示植物组织培养过程。据图分析下列叙述正确的是()A.植株根尖细胞的全能性比植株根尖细胞的强B.试管的培养基中含有植物生长调节剂,不含有机物C.试管中的细胞能进行减数分裂D.调节培养基中植物生长调节剂的比例可诱导产生不同的植物器官,题型一,题型二,题型三,解析:植

9、株根尖细胞的全能性与植株根尖细胞的相同。试管的培养基中含有植物生长调节剂和有机物等。试管中的细胞进行有丝分裂。培养基中,当生长素/细胞分裂素的值高时,诱导根的分化,当生长素/细胞分裂素的值低时,诱导芽的分化。答案:D,题型一,题型二,题型三,题型三植物体细胞杂交【例3】据下图回答下列问题。(1)过程是用处理细胞的细胞壁,后经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融合细胞(只考虑两个细胞融合的情况)。是的过程,与此过程密切相关的细胞器主要是。,题型一,题型二,题型三,(2)在过程中,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

10、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。(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。,题型一,题型二,题型三,解析:(1)分析题图可知,图中表示用酶解法去除细胞壁的过程,此过程中所用的酶是纤维素酶和果胶酶。过程是人工诱导细胞融合的过程,如果只考虑两个细胞融合的情况,则会有“番茄番茄”细胞、“番茄马铃薯”细胞、“马铃薯马铃薯”细胞3种融合细胞;是融合后的原生质体重新生出细胞壁的过程,植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成关系密切。(2)植物组织培养过程中除提供必需的营养物质外,还需要提供一定配比的植物激素和无菌的环境。(3)由减数分裂和受精作用的相关知识可知,番茄和马铃薯如果杂交成功,则子代应包含(A+B)/2条染色体,由于这些染色体中无同源染色体,因此只有通过秋水仙素诱导等方法使染色体加倍后才可育,此时体细胞中染色体数为(A+B)条。(4)二倍体番茄和四倍体马铃薯体细胞杂交得到的是异源六倍体。,题型一,题型二,题型三,答案:(1)纤维素酶、果胶酶3再生出细胞