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1、21植物细胞工程21.1植物细胞工程的基本技术课程标准课程标准简述植物的述植物的组织培养。培养。课标解读课标解读1.了了解解细胞工程的含胞工程的含义。2.掌握植物掌握植物组织培养技培养技术的的过程及用途。程及用途。3.理解植物体理解植物体细胞胞杂交技交技术的的过程。程。1细胞工程的含义细胞工程的含义植物组织培养技术原理和方法原理和方法 和和 .操作水平操作水平 水平或水平或 水平水平目的目的按照人的意愿来改变细胞内的按照人的意愿来改变细胞内的 或或获得获得 .分类分类 细胞工程和细胞工程和 细胞工程细胞工程细胞生物学分子生物学细胞细胞器遗传物质细胞产品植物动物2.细胞的全能性细胞的全能性(1)
2、定定义：具具有有某某种种生生物物 的的任任何何一一个个细胞，都具有胞，都具有发育成育成 的潜能。的潜能。(2)植植物物细胞胞全全能能性性实现的的条条件件： 、提提供供适适宜宜的的营养条件。养条件。(3)影影响响全全能能性性表表达达的的原原因因：在在特特定定的的时间和和空空间条条件件下下，细胞胞中中的的基基因因会会有有 地地表表达达出出各各种种蛋蛋白白质，从而构成生物体的不同，从而构成生物体的不同组织和器官。和器官。全部遗传信息完整生物体离体选择性3植物组织培养植物组织培养(1)理理论基基础： 。(2)前提：前提： 的植物器官、的植物器官、组织、细胞。胞。(3)条条件件： 和和人人工工控控制制条
3、条件件下下、人人工工配配制制的的培养基上、适宜的培养基上、适宜的营养条件。养条件。(4)结果果：诱导产生生 ，最最终形形成成完整植株。完整植株。植物细胞的全能性离体无菌愈伤组织、丛芽思思维维激激活活1 为什什么么在在生生物物的的生生长发育育过程程中中，细胞胞并并不不会会表表现出出全全能能性性？植植物物的的种种子子能能发育育成成完完整整的的植植株，是否体株，是否体现了了细胞的全能性？胞的全能性？为什么？什么？提提示示在在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下，细细胞胞内内的的基基因因进进行行选选择择性性表表达达；植植物物的的种种子子发发育育成成完完整整植植株株并并未未体体现现细细胞胞的的全
4、全能能性性，因因为为种种子子中中的的胚胚已已完完成成了了早早期期发发育育，相相当当于于新新植植物物体体的的幼幼体体，发发育育成成完完整整植植株株的的过过程程，相当于植物的长大。相当于植物的长大。1植物细胞的全能性植物细胞的全能性(1)原原因因：分分化化的的体体细胞胞(或或细胞胞核核)具具有有本本物物种种个个体体发育所需要的全部基因。育所需要的全部基因。(2)体体现：在在适适合合条条件件(如如离离体体状状态等等)下下，有有些些分分化化的的细胞胞能能恢恢复复分分裂裂、重重新新分分化化并并发育育成成完完整整的的新新个个体。体。(3)全能性大小比全能性大小比较：受受精精卵卵(全全能能性性最最高高)卵卵
5、细胞胞(也也具具有有较高高的的潜潜在全能性在全能性)体体细胞胞(全能性全能性较低低)。未未分分化化或或分分化化程程度度低低的的细胞胞分分化化程程度度高高的的体体细胞。胞。植植物物细胞胞动物物细胞胞；增增殖殖细胞胞不不增增殖殖的的细胞。胞。随随着着细胞胞分分化化的的程程度度不不断断提提高高，细胞胞的的全全能能性性逐逐渐减小。减小。名称名称过程过程形成体特点形成体特点培养基培养基光光脱分化脱分化由外植体脱由外植体脱分化为愈伤分化为愈伤组织组织排列疏松、高排列疏松、高度液泡化的薄度液泡化的薄壁细胞团壁细胞团生长素与生长素与细胞分裂细胞分裂素的比例素的比例适中适中避光避光再分化再分化由愈伤组织分由愈伤
6、组织分化为幼苗或胚化为幼苗或胚状结构状结构有根、芽或有生有根、芽或有生根发芽的能力根发芽的能力上述比上述比例小例小需光需光营养生长营养生长生殖生长生殖生长发育成完整的发育成完整的植物体植物体由根、茎、叶、由根、茎、叶、花、果实、种子花、果实、种子组成组成自身产自身产生各种生各种激素激素需光需光3.组织培养的影响因素组织培养的影响因素(1)灭菌菌所有的所有的实验用具用具严格格灭菌。菌。接种接种过程程严格的无菌操作。格的无菌操作。(2)严格控制光照格控制光照在在愈愈伤组织的的诱导阶段段往往往往要要暗暗培培养养，而而在在分分化化再再生生的的阶段段一一定定要要有有光光照照。因因为愈愈伤组织诱导阶段段的
7、的暗暗培培养养有有利利于于细胞胞的的脱脱分分化化，产生生愈愈伤组织，若若有有光光照照则容容易易分分化化产生生维管管组织，不不利利于于产生生大大量量的的愈愈伤组织。(3)植物激素比植物激素比值的控制的控制诱导分分化化的的重重要要激激素素是是细胞胞分分裂裂素素和和生生长素素。细胞胞分分裂裂素素与与生生长素素的的比比值：小小于于1时：促促进根根的的形形成成；大大于于1时：促促进芽芽的的形形成成；等等于于1时：愈愈伤组织不不分分化化，继续形成新的愈形成新的愈伤组织。特特别别提提醒醒在在植植物物组织培培养养过程程中中，如如果果发现培培养养物物被被污染染，特特别是是真真菌菌污染染，不不要要直直接接打打开开
8、瓶瓶盖盖进行行清清理理，而而要要先先经过高高压蒸蒸汽汽灭菌菌后后，再再打打开开培培养养瓶瓶进行行清理。清理。【巩巩固固1】 1858年年，美美国国科科学学家家斯斯图尔尔德德应用用植植物物组织培培养养技技术，将将二二倍倍体体胡胡萝卜卜韧皮皮部部的的一一些些细胞胞进行行离离体体培培养养，最最终发育育成成完完整整的的新新植植株株(如如右右图)。下列关于下列关于这一科学事一科学事实叙述中，叙述中，错误的是的是 ()。该实验证明明了了植植物物细胞胞具具有有全全能能性性此此种种生生殖殖产生生的的后后代代有有广广泛泛的的变异异韧皮皮部部细胞胞通通过减减数数分分裂裂增增加加数数目目此此种种生生殖殖产生生的的后
9、后代代能能保保持持亲本的性状本的性状A B C D解解析析体体细细胞胞组组织织培培养养属属于于无无性性生生殖殖，其其后后代代能能保保持持亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。亲本的性状，变异性小；体细胞不能进行减数分裂。答案答案B1概念概念将将 不不 同同 种种 的的 植植 物物 体体 细 胞胞 ， 在在 一一 定定 条条 件件 下下 融融 合合 成成 ，并把，并把杂种种细胞培养成新的胞培养成新的 的技的技术。2过程过程(1)原原生生质体体的的制制备：去去除除 ，分分离离出出有有活活力力的的 (去去除除细胞胞壁壁后后的的植植物物细胞胞)。目目前前最最常常用用的的去去除除细胞胞壁壁的的方
10、方法法是是酶酶解解法法，即即用用 、 等分解植物等分解植物细胞的胞的细胞壁。胞壁。植物体细胞杂交技术杂种细胞植物体细胞壁原生质体纤维素酶果胶酶细胞膜的流动性物理电激聚乙二醇杂种细胞再生出细胞壁杂种植株3意义意义克克服了服了 的障碍。的障碍。思思维维激激活活2 科科学学家家通通过体体细胞胞杂交交培培育育而而成成的的“白白菜菜甘甘蓝”为什什么么能能表表现出出两两种种植植物物的的遗传性性状状？融融合合成的成的杂种种细胞内染色体胞内染色体组成有何特点？成有何特点？提提示示体体细细胞胞杂杂交交培培育育而而成成的的“白白菜菜甘甘蓝蓝”具具有有两两个个亲亲本本的的遗遗传传物物质质，因因此此能能表表现现出出两
11、两种种植植物物的的遗遗传传性性状状；植植物物体体细细胞胞杂杂交交后后，染染色色体体组组数数是是两两个个物物种种的的总总和和，形形成成异异源源多多倍倍体体。因因为为细细胞胞内内每每条条染染色色体体仍仍然然有有其其同同源源染染色色体体，因因此此从从理理论论上上讲讲均均是是可可育育的的，但但育育性性会降低。会降低。远缘杂交不亲和1植物体细胞杂交的原理植物体细胞杂交的原理细胞胞膜膜的的流流动性性(植植物物体体细胞胞杂交交)、植植物物细胞胞的的全全能性能性(植物植物组织培养培养)。2操作流程操作流程步骤步骤图解图解做法做法原生质体原生质体的获得的获得酶解法酶解法(纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶)去除去
12、除细胞壁，得到原生质体细胞壁，得到原生质体杂种细胞杂种细胞的形成的形成通过一定的技术手段通过一定的技术手段(电激、聚电激、聚乙二醇诱导等乙二醇诱导等)进行人工诱导实进行人工诱导实现原生质体的融合现原生质体的融合杂种植株杂种植株的产生的产生对杂种细胞，用植物组织培养对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育的方法进行培育3.应用应用植植物物体体细胞胞杂交交克克服服了了植植物物远缘杂交交不不亲和和的的障障碍碍，在在培培育育作作物物新新品品种种方方面面具具有有广广阔的的应用用前前景景。如如科科学学家家已已经培培育育出出了了白白菜菜甘甘蓝、烟烟草草海海岛烟烟草草等等种种间杂种。种。特特别别提提醒醒(1)
13、植植物物体体细胞胞杂交交的的目目的的是是培培育育杂种种植植株株；细胞胞融融合合完完成成的的标志志是是杂种种细胞胞再再生生出出细胞胞壁壁。参参与与细胞壁再生的胞壁再生的细胞器有高胞器有高尔基体、基体、线粒体等。粒体等。(2)植植物物体体细胞胞杂交交育育种种的的优点点是是克克服服了了远缘杂交交不不亲和和的的种种间或或属属间障障碍碍，缺缺点点是是目目前前仍仍有有许多多理理论与与技技术问题没没有有解解决决，还不不能能让杂种种植植株株表表现出出人人们所所需需要的所有性状。要的所有性状。(3)从从生生殖殖类型型上上看看，植植物物体体细胞胞杂交交技技术没没有有有有性性生生殖殖细胞胞的的形形成成和和结合合，应
14、属属于于无无性性生生殖殖，变异异类型型应是染色体数目的是染色体数目的变异。异。【巩固巩固2】利利用体用体细胞胞杂交技交技术获得了得了“番茄番茄马铃薯薯”杂种植株，种植株，实验过程如下程如下图所示，所示，遗憾的是憾的是该杂种植株并非是想象中的地上种植株并非是想象中的地上长番茄，地下番茄，地下结马铃薯薯的的“超超级作物作物”。(1)材料中所用到的植物体材料中所用到的植物体细胞胞杂交技交技术应用到原生用到原生质体融合和体融合和_技技术，该技技术的理的理论基基础是是_。(2)图中中步步骤所示植物所示植物细胞用胞用_除去除去细胞壁，胞壁，分离出有活力的原生分离出有活力的原生质体。体。(3)图中中过程程细
15、胞两两融合胞两两融合时，可出，可出现_种融种融合合细胞，要促胞，要促进杂种种细胞分裂生胞分裂生长，培养基中，培养基中应有有_和和_两两类激素。激素。(4)由由杂种种细胞培育成胞培育成试管苗，需要管苗，需要经过细胞的胞的_和和_过程。其中程。其中过程必程必须给予光予光照，其原因是照，其原因是_能利用光能制造有机物，供能利用光能制造有机物，供试管苗生管苗生长发育。育。(5)利用利用马铃薯和番茄的薯和番茄的_得到得到单倍体植株，然倍体植株，然后取后取单倍体植株倍体植株细胞胞进行体行体细胞胞杂交，再用交，再用_处理之后也可得到可育的理之后也可得到可育的“番茄番茄马铃薯薯”杂种植株。种植株。解解析析(1
16、)植植物物体体细细胞胞杂杂交交最最终终得得到到杂杂种种植植株株，要要应应用用到到植植物物组组织织培培养养技技术术，其其理理论论基基础础是是植植物物细细胞胞的的全全能能性。性。(2)细细胞胞壁壁的的主主要要成成分分是是纤纤维维素素和和果果胶胶，因因此此除除去去细细胞胞壁壁时时，为为分分离离出出有有活活力力的的原原生生质质体体，利利用用酶酶的的专专一一性性，即用纤维素酶和果胶酶可以特异性地去除细胞壁。即用纤维素酶和果胶酶可以特异性地去除细胞壁。(3)甲甲、乙乙两两种种细细胞胞融融合合时时，可可能能会会出出现现三三种种情情况况：甲甲、甲甲融融合合，乙乙、乙乙融融合合，甲甲、乙乙融融合合，其其中中甲甲
17、、乙乙融融合合类类型型的的细细胞胞才才是是最最终终需需要要的的杂杂种种细细胞胞，植植物物组组织织培培养养过程中需要的激素主要是生长素和细胞分裂素。过程中需要的激素主要是生长素和细胞分裂素。(4)杂杂种种细细胞胞经经脱脱分分化化和和再再分分化化过过程程形形成成完完整整植植株株，愈愈伤伤组组织织再再分分化化成成幼幼苗苗时时需需要要光光照照合合成成叶叶绿绿素素以以进进行行光光合作用。合作用。(5)二倍体的单倍体植株一般不可育，需用秋水仙素处二倍体的单倍体植株一般不可育，需用秋水仙素处理使染色体加倍才可育。理使染色体加倍才可育。答答案案(1)植植物物组织培培养养植植物物细胞胞的的全全能能性性(2)纤维
18、素素酶酶和和果果胶胶酶酶(3)3细胞胞分分裂裂素素生生长素素(4)脱脱分分化化再分化叶再分化叶绿体体(5)花花药离体培养秋水仙素离体培养秋水仙素【例例1】 如如图为植物植物组织培养培养过程，有关程，有关说法不正确法不正确的是的是()。植物细胞的全能性AB试管中管中细胞全能性最高胞全能性最高BD试管中培育出的个体都是管中培育出的个体都是纯合子合子CAB的的过程不需要光照程不需要光照DAD的的细胞分裂都是有胞分裂都是有丝分裂分裂思维导图思维导图：深深度度剖剖析析试试管管中中的的试试管管苗苗来来源源相相同同，都都是是通通过过植植物物组组织织培培养养培培育育而而成成的的，植植株株的的基基因因型型相相同
19、同，但但不不一一定定是纯合子。是纯合子。答案答案B【例例2】 科科学家利用学家利用细胞工程培育了胞工程培育了“白菜白菜甘甘蓝”杂种植株，如种植株，如图所示，所示，请据据图回答下列回答下列问题。植物体细胞杂交技术(1)由由D形成形成F过程所依据的原理是程所依据的原理是_，从本，从本质上上讲，“白菜白菜甘甘蓝”杂种植株具有的性状是种植株具有的性状是_的的结果。果。(2)若若“白菜白菜甘甘蓝”杂种植株种植株为四倍体，四倍体，则该植株的花植株的花粉粉经离体培养得到的植株是离体培养得到的植株是_倍体。倍体。(3)“白菜白菜甘甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而
20、影响受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育量，科学家又利用基因工程培育出出带有抗虫基因的有抗虫基因的“白菜白菜甘甘蓝”植株，植株，请你你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。此植株的抗虫基因是否表达。取昆虫幼虫放到取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的有抗虫基因的“白菜白菜甘甘蓝”植株甲植株甲上，再取等量生活状上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在基本一致的昆虫幼虫放在_植株乙上。植株乙上。适宜条件下培养一段适宜条件下培养一段时间后，分后，分别观察察_的的生活情况。生活情况。若若_，说明甲植株的抗虫基因明甲植株的抗虫基因未得到表达；若未得到表达；若_，说明甲植株的抗明甲植株的抗虫基因得到表
21、达。虫基因得到表达。思维导图：思维导图：深度剖析深度剖析(1)DF的过程说明细胞具有全能性，杂种的过程说明细胞具有全能性，杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果。植株具有的性状是基因选择性表达的结果。(2)凡是由凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。(3)应注意应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。答案答案(1)细胞的全能性基因胞的全能性基因选择性表达性表达(2)单(3)长势相似的普通相似的普通“白菜白菜甘甘蓝”昆虫幼虫昆虫幼虫甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫幼甲、乙植株上昆虫幼虫均
22、正常生活甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(、其他答案其他答案合理也可合理也可)编后语同学们在听课的过程中，还要善于抓住各种课程的特点，运用相应的方法去听，这样才能达到最佳的学习效果。一、听理科课重在理解基本概念和规律数、理、化是逻辑性很强的学科，前面的知识没学懂，后面的学习就很难继续进行。因此，掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解，同时，大家要开动脑筋，思考老师是怎样提出问题、分析问题、解决问题的，要边听边想。为讲明一个定理，推出一个公式，老师讲解顺序是怎样的，为什么这么安排？两个例题之间又有什么相同点和不同之处？特别要从中学习理科思维
23、的方法，如观察、比较、分析、综合、归纳、演绎等。作为实验科学的物理、化学和生物，就要特别重视实验和观察，并在获得感性知识的基础上，进一步通过思考来掌握科学的概念和规律，等等。二、听文科课要注重在理解中记忆文科多以记忆为主，比如政治，要注意哪些是观点，哪些是事例，哪些是用观点解释社会现象。听历史课时，首先要弄清楚本节教材的主要观点，然后，弄清教材为了说明这一观点引用了哪些史实，这些史料涉及的时间、地点、人物、事件。最后，也是关键的一环，看你是否真正弄懂观点与史料间的关系。最好还能进一步思索：这些史料能不能充分说明观点？是否还可以补充新的史料？有无相反的史料证明原观点不正确。三、听英语课要注重实践英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活动，珍惜课堂上的每一个练习机会。2024/9/13最新中小学教学课件35thank you!2024/9/13最新中小学教学课件36
