《高中生物 专题2 细胞工程 2.1《植物细胞工程》（第1课时）植物细胞工程的基本技术课件 新人教版选修3.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 专题2 细胞工程 2.1《植物细胞工程》（第1课时）植物细胞工程的基本技术课件 新人教版选修3.ppt（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.1 2.1 植物细胞工程植物细胞工程2.12.1. .1 1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术1. 1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 2. 2. 尝试进行植物组织培养尝试进行植物组织培养 本节课采用先总后分的方法，先告诉同学们什么是植物体细胞本节课采用先总后分的方法，先告诉同学们什么是植物体细胞杂交技术，杂交技术，然后然后采用问题式教学，设置问题，逐一分析该杂交过程有采用的方法，通过采用问题式教学，设置问题，逐一分析该杂交过程有采用的方法，通过讨论，突破重难点；教师引导讨论，突破重难点；教师引导 ，学生回顾，学生回顾胡萝卜的组织培养胡
2、萝卜的组织培养过程，教师给过程，教师给以总结。整个教学都以问题为主线。以总结。整个教学都以问题为主线。 播放视频播放视频耕地面积的减少，提出问题：在耕地减少，人口在增加的同耕地面积的减少，提出问题：在耕地减少，人口在增加的同时，如何解决人类的粮食问题？引出能否让一颗植物结出多种果实时，如何解决人类的粮食问题？引出能否让一颗植物结出多种果实 ，利用有，利用有限的土地资源生产更多的粮食，展示图片，导入今天的主题限的土地资源生产更多的粮食，展示图片，导入今天的主题番茄番茄马铃薯马铃薯的杂交。的杂交。 通过教材上的番茄通过教材上的番茄马铃薯实例引入，让番茄与马铃薯杂交，培育出地上马铃薯实例引入，让番茄
3、与马铃薯杂交，培育出地上结番茄，地下结马铃薯块茎的植物，如果要实现这一设想，你认为可以采用哪结番茄，地下结马铃薯块茎的植物，如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？这样能把学生吸引到本节课要解决的问题些方法？这样能把学生吸引到本节课要解决的问题植物体细胞杂交技术上。植物体细胞杂交技术上。随后采用问题式教学，设置问题，结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特随后采用问题式教学，设置问题，结合学生原有的植物细胞结构特点、酶的特性及植物组织培养技术的知识，性及植物组织培养技术的知识，与学生一起讨论与学生一起讨论逐一解答有关问题，再按教材逐一解答有关问题，再按教材上的植物体细胞杂交技术流程图进行总结
4、。上的植物体细胞杂交技术流程图进行总结。耕地面积的减少杂交杂交？生殖隔离生殖隔离植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术一一. .概念概念： 将不同种的植物体细胞, 在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 1.1.不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是碍是如何能温和的去除细胞壁呢？如何能温和的去除细胞壁呢？酶解法酶解法 纤维素酶纤维素酶 果胶酶果胶酶细胞壁细胞壁2 2两个原生质体能发生融合，这与两个原生质体能发生融合，这与细胞膜细胞膜的什么的什么特性有关？特性有关？细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性 人工诱导原生质体
5、融合的方法：人工诱导原生质体融合的方法：物理法：离心、振动、电激等物理法：离心、振动、电激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 3 3两种来源不同的两种来源不同的原生质体原生质体又如何又如何融合融合在一起呢在一起呢？化学介导的细胞融合：化学介导的细胞融合：优点：优点：操作操作简便简便、快速、快速省时省时且且融合融合效果好效果好；缺点：聚乙二醇（缺点：聚乙二醇（PEG）对细对细胞有一定的胞有一定的毒性毒性作用，相对分作用，相对分子质量越大，毒性越强，在使子质量越大，毒性越强，在使用前应用前应测试测试PEG对细胞对细胞毒性作毒性作用用及及使用条件使用条件，包括使用时，包括使用时P
6、EG的的实际浓度实际浓度、作用时间作用时间及及反应温度反应温度等主要因素。等主要因素。电激法：电激法：优点：优点：是对细胞是对细胞无毒性无毒性；缺点：缺点：需要需要电融合仪电融合仪。4 4若只考虑原生质体的两两融合，诱导融合后只若只考虑原生质体的两两融合，诱导融合后只 出现杂种细胞吗？杂种细胞如何培育出完整的植株呢出现杂种细胞吗？杂种细胞如何培育出完整的植株呢？来自番茄来自番茄来自马铃薯来自马铃薯 等量混合等量混合PEGPEG 或或电激电激未融合未融合 自身融合自身融合？细胞壁细胞壁杂种细胞杂种细胞筛选筛选19581958年，美国科学家年，美国科学家斯图尔德斯图尔德（F.C.StewardF.
7、C.Steward）将）将胡胡萝卜韧皮部萝卜韧皮部的一些的一些细胞细胞进行进行培养培养获得了获得了完整完整的的胡萝胡萝卜新植株卜新植株。植物组织培养技术植物组织培养技术植物细胞具有植物细胞具有全能性全能性2 2. .什么是细胞的全能性？什么是细胞的全能性？已经分化的细胞，仍然具有发育成完整生物已经分化的细胞，仍然具有发育成完整生物体的体的潜能潜能1.1.为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？整植物体？在特定的时间和空间条件下，基因在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达选择性的表达的结果的结果4.4.生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而生物
8、体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？是分化成不同的组织器官？生物的每一个细胞都有本物种的生物的每一个细胞都有本物种的全套全套遗传物质，遗传物质，都有发育成完整个体的全部基因都有发育成完整个体的全部基因3.3.已分化的细胞为什么具有全能性？已分化的细胞为什么具有全能性？5.5.植物组织培养的过程植物组织培养的过程离体的植物离体的植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞植物体植物体愈伤愈伤组织组织脱分化脱分化根、芽根、芽再分化再分化脱分化脱分化:让已经让已经分化分化的细胞的细胞,经过经过诱导诱导后后,失去其特有的结构失去其特有的结构和功能而转变成和功能而转变成未分化未分化细胞的
9、过程细胞的过程.再分化再分化:脱分化产生的脱分化产生的愈伤组织愈伤组织继续进行培养继续进行培养,又可以重新又可以重新分化成根或芽等器官分化成根或芽等器官,这个过程叫做再分化这个过程叫做再分化.愈伤组织愈伤组织:由一团排列疏松而无规则由一团排列疏松而无规则,高度液泡化的呈无定形状态的高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞薄壁细胞组成组成. .5.5.植物组织培养的过程植物组织培养的过程 培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物但会和培养物争夺营养争夺营养，而且这些杂菌生长的过，而且这些杂菌生长的过程中会程中会生成大量对培养物有害的物质生成大量对培养物有
10、害的物质，导致培养，导致培养物迅速死亡。物迅速死亡。6.6.在组织培养实验中，为什么要强调所用器在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？械的灭菌和实验人员的无菌操作？7.7.细胞表现全能性的条件有哪些？细胞表现全能性的条件有哪些？ 细胞细胞离体离体、无菌无菌条件、一定的条件、一定的营养营养物质、物质、激素激素和和 适宜的适宜的温度温度、PHPH值值、光照光照。愈伤组织诱导阶段愈伤组织诱导阶段的暗培养的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果伤组织，如果在光照条件下在光照条件下容易分化容易分化产生维管等组织产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组
11、织。不利于产生大量的愈伤组织。8.8.为什么要在避光条件下培养愈伤组织？为什么要在避光条件下培养愈伤组织？去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电激等、电激等、聚乙二聚乙二醇（醇（PEG）再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选激素激素再再分分化化植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图二二. .优点：优点： 克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，出现自然界没有的新品种。拓展了可用于杂交的亲本组合范围。白菜白菜紫甘蓝紫
12、甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝 “ “白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝” ”同普通白菜相比，具有同普通白菜相比，具有同普通白菜相比，具有同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。三三. .植物体细胞杂交技术成果植物体细胞杂交技术成果 四四. .未解决问题：未解决问题： 为什么为什么为什么为什么“ “番茄番茄番茄番茄马铃薯马铃薯马铃薯马铃薯” ”超级杂种植株没有如科学家所超级杂种植株没有如科学家所超级杂种植株没有如科学家所超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄
13、、地下结马铃薯？想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯相互调控、相互影响的，所以马铃薯相互调控、相互影响的，所以马铃薯相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞番茄杂交植株的细胞番茄杂交植株的细胞番茄杂交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受中虽然具备两个物种的遗传
14、物质，但这些遗传物质的表达受中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。自然的了。自然的了。自然的了。 尚未让杂种
15、植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。尚未让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植植物物细细胞胞原原生生质质体体融融合合离心、离心、振动、振动、电激等、电激等、聚乙二聚乙二醇（醇（PEG）再再生生细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株激素激素筛筛选选激素激素再再分分化化植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图1.1.通过植物组织培养（通过植物组织培养（ ）A.A.获得的植株都不会出现变异获得的植株都不会出现变异B.B.可以证明高度分化的细胞也具有全能性可以证明高度分化的细胞也具有全能
16、性C.C.可以克服远源杂交不亲和的障碍可以克服远源杂交不亲和的障碍D.D.可以大量繁育无子番茄可以大量繁育无子番茄2.2.下列有关植物体细胞杂交的叙述不正确的是（下列有关植物体细胞杂交的叙述不正确的是（ ）A.A.用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B.B.诱导两种植物细胞的原生质体融合，进而形成杂种细胞诱导两种植物细胞的原生质体融合，进而形成杂种细胞C.C.植物体细胞杂交的最终目的是得到细胞的代谢产物植物体细胞杂交的最终目的是得到细胞的代谢产物D.D.植物体细胞杂交技术可用电激法诱导细胞融合植物体细胞杂交技术可用电激法诱导细胞融合BC（1 1）
17、步骤）步骤是去掉是去掉_，最常用的方法是，最常用的方法是_（2 2）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是 _ _，其应用的，其应用的 原理是原理是_ _ （3 3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的是）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的是 _ _技术，其中步骤技术，其中步骤、是是_过过程，该技术依据的生物学原理是程，该技术依据的生物学原理是_（4 4）这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于能克服）这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于能克服 _ _ 细细胞膜胞膜酶解法酶解法聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性植物组织培养植物组织培养脱分化、再分化脱分化、再分化植物细胞的全能性植物细胞的全能性远缘杂交不亲和的障碍远缘杂交不亲和的障碍3 3图为图为植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：过程示意图，据图回答：
