植物细胞工程【知识精讲+备课精研】高二下学期生物人教版选择性必修3

选择性必修三选择性必修三授 课 人:罗桂莲授课时间：2023.2.22第二章 第1节植物细胞工程（第2课时）学学习习目标目标01010202理解植物细胞工程的理论基础理解植物细胞工程的理论基础掌握植物体细胞杂交技术掌握植物体细胞杂交技术一、植物细胞的全能性1概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有 或 .的潜能。2.具有全能性的原因：细胞中含有本物种的 。3生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 地表达。温故知新产生完整生物体分化成其他各种细胞全部遗传信息选择性二、植物组织培养1概念：将离体的 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理论基础：，生殖方式：，分裂方式：。植物器官、组织或细胞完整植株植物细胞的全能性无性生殖有丝分裂3基本过程（1）脱分化：概念：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的 ，转变成 的细胞。结果：形成 。愈伤组织的特点：。光照条件：一般 光照，原因是愈伤组织细胞中 叶绿体，利用光能进行光合作用。涉及的生命活动：只有细胞 （有丝分裂），没有细胞 。结构和功能未分化愈伤组织不定形的薄壁组织团块不需要不含无法增殖分化温故知新(2)再分化：概念：愈伤组织重新分化成 的过程。实质：基因的 表达。结果：再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。光照条件：给予适当时间和强度的光照，作用：诱导 的合成，使试管苗能够进行 。过程中涉及的生命活动：既有细胞 （有丝分裂），又有细胞 。芽、根等器官选择性需要叶绿素光合作用增殖分化温故知新(3)启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是 ，它们的 会影响植物细胞的发育方向。从脱分化到再分化需要 ，其原因是 .。生长素用量与细胞分裂素用量的比生长素用量与细胞分裂素用量的比值值结果结果比值高比值高比值低比值低比值适中比值适中有利于根的分化有利于芽的分化促进愈伤组织的形成生长素和细胞分裂素浓度、比例更换新的培养基 .诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同温故知新5植物组织培养过程中应注意的问题(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的 插入培养基，不能倒插。(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行 培养，再进行 培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。(3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。(4)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予 闭瓶炼苗，以促进 转化。形态学下端生芽生根较强光照幼苗向自养苗温故知新地上长番茄，地下长马铃薯（番茄-马铃薯想象图）如何生产该植物？这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。从社会中来思考1：不同植物的体细胞发生融合，遇到的第一个障碍是什么？如何去掉细胞壁呢？酶解法果胶酶纤维素酶原生质体植物体细胞杂交技术原生质体：指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。原生质层：指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。思考2：两个原生质体如何融合在一起呢？体现了细胞膜的流动性人工诱导方法物理法:化学法:电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）、高Ca2高pH融合法等植物体细胞杂交技术A细胞B细胞酶解法果胶酶去壁纤维素酶B原生质体A原生质体正在融合的原生质体原生质体融合人工诱导方法物理法:化学法:电融合法、离心法等聚乙二醇（PEG）、高Ca2-高pH融合法脱分化杂种细胞AB愈伤组织再生壁再分化再生出小植株杂种植株AB植物细胞融合技术植物组织培养技术去壁体现了细胞膜的流动性体现了植物细胞的全能性融合完成的标志植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交完成的标志原生质体两两融合，培养基中可能会出现的细胞类型：重组细胞类型培养基的细胞类型AA AB BB A B植物体细胞杂交技术1.再生出细胞壁的相关的细胞器？高尔基体和线粒体2.如何验证已经再生出新的细胞壁，即细胞融合完成？质壁分离和质壁分离复原实验。该过程得到的两两融合的细胞有3种，因此需要进行筛选。项目 体细胞杂交 P1：2n(AaBb)与 P2：2m(CcDd)生殖生殖类型型变异异类型型染色体数染色体数染色体染色体组数数基因基因组成成无性生殖，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。AaBbCcDd植物体细胞杂交后代的遗传变化杂种植株是不同于亲本的新物种。植物体细胞杂交技术“白菜-甘蓝”（2）原理：（3）可遗传变异类型：（4）生殖方式：（5）分裂方式：植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交：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 的方法。不同来源杂种细胞新的植物体细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性（1）目的：获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是杂种植株具有两个物种的遗传物质。染色体数目变异无性生殖有丝分裂植物体细胞杂交育种杂交育种诱导多倍体四倍体四倍体二倍体意义：植物体细胞杂交在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育新品种等方面展示出独特的优势。番茄马铃薯植株是异源四倍体。植物体细胞杂交技术局限性：技术复杂、操作繁琐、工作量大不一定按人们需要表达优良性状一、概念检测1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中A A练习与应用P382.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?二、拓展应用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?纤维素酶和果胶酶番茄马铃薯没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是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。练习与应用P38地上长番茄，地下长马铃薯（番茄-马铃薯想象图）三、植物体细胞杂交技术 1.概念：将不同来源的植物 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。2.目的：，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是杂种植株 。3原理：，生殖方式：，分裂方式：，涉及的可遗传变异类型：。课堂小结体细胞杂种细胞新植物体获得新的杂种植株具有两个物种的遗传物质细胞膜具有一定的流动性、细胞的全能性无性生殖有丝分裂染色体变异课堂小结4 4过程过程不同种的植物细胞 原生质体 融合后的原生质体 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株(1)过程表示 。常用 去除细胞壁，得到的结构是 。形成的原生质体不能放在清水中，原因是原生质体在清水中会 。此时培养液需要保持一定渗透压的目的是 。(2)过程表示 。常用方法有物理法和化学法，物理法包括.等，化学法包括 等。去除细胞壁纤维素酶和果胶酶原生质体吸水涨破维持原生质体的形态诱导原生质体融合电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+高pH融合法课堂小结(3)过程表示 ，再生出细胞壁的相关的细胞器：，验证再生出新壁的实验：。该过程得到的两两融合的细胞有3种，因此需要进行筛选。(4)过程和分别表示 。5.细胞融合完成的标志：，植物体细胞杂交完成的标志：。6意义：在 等方面展示出独特的优势。4 4过程过程不同种的植物细胞 原生质体 融合后的原生质体 杂种细胞 愈伤组织 杂种植株 再生出细胞壁高尔基体和线粒体质壁分离和质壁分离复原实验脱分化和再分化再生出新的细胞壁培育出杂种植株打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种学案典例研析【例3】下列关于植物体细胞杂交的叙述,错误的是()A.不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程B.原生质体仍具有再生细胞壁、连续分裂并长成完整植株的能力C.参与杂种细胞细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和核糖体D.植物体细胞杂交技术可克服不同种植物之间杂交不亲和的障碍C【例4】科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如下。下列叙述正确的是()A.愈伤组织是杂种细胞通过细胞分化形成的B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生D.用纤维素酶和果胶酶处理叶片细胞以获得原生质体学案典例研析D11.(2022茂名)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了“番茄马铃薯”杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如图所示,请据图回答下列问题。(1)过程常用的方法是 ,细胞融合完成的标志是 。(2)番茄和马铃薯的原生质体能发生融合的生物学原理是 ,诱导融合常用的物理方法是 。学案基础检查酶解法 杂种细胞再生出细胞壁 细胞膜的流动性电融合法(离心法)(3)植物原生质体诱导融合后,在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面荧光的不同可观察到 (只考虑细胞两两融合的情况)种不同的原生质体,当观察到 时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含 条染色体。学案基础检查3细胞膜表面既有红色荧光,又有绿色荧光 2m+2n谢谢