人教版名校联盟福建省三明市泰宁一中生物选修三211植物细胞工程基本技术.pptx

细胞工程 19961996年年7 7月月5 5日日,世界上第一只体细胞克隆世界上第一只体细胞克隆动物动物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国诞生于英国,标志着一标志着一种新的生物技术种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世动物体细胞克隆技术面世,也揭开细胞工程更深层次发展的序幕也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!细胞工程细胞工程 指应用指应用细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学的原理和的原理和方法，通过某种工程学手段，在方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平上或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞，按照人们的意愿来改变细胞内的内的遗传物质或获得细胞产品遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学的一门综合科学技术。技术。应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和分细胞生物学和分子生物学子生物学细胞整体水平或细胞器细胞整体水平或细胞器水平水平按照人们的意愿来改变按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获得细胞产品得细胞产品(定向改造）定向改造）细胞工程植物细胞工程植物细胞工程植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞工程动物细胞工程科学家利用菊花花瓣培养的菊花科学家利用菊花花瓣培养的菊花植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性1 1、什么叫做细胞全能性？、什么叫做细胞全能性？已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具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发育成完整生物体的潜能。即每个生物细胞都具有全能性。有全能性。一瓣花瓣为什么能够培养成一瓣花瓣为什么能够培养成一完整植株？一完整植株？2 2、生物体所有细胞全能性都一致吗？、生物体所有细胞全能性都一致吗？分化程度越高，全能性越低；分化程度越高，全能性越低；分裂能力越强，全能性越高；分裂能力越强，全能性越高；受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞;胚胎干细胞胚胎干细胞其他干细胞体细胞其他干细胞体细胞植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整的植株呢完整的植株呢？细胞失去了全能性细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因进行选择性表达细胞中的基因进行选择性表达细胞中的基因变异不同细胞中的基因变异不同、现实表现：、现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞在生物的生长发育过程中，细胞并不表现全能性，而是并不表现全能性，而是分化分化成各种组成各种组织和器官。织和器官。、原因：、原因：在特定的时间和空间条件下，细在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，白质，分化分化形成不同的细胞，从而构形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。成生物体的不同组织和器官。有关全能性的表述中，不正确的是（有关全能性的表述中，不正确的是（）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C 怎样才能由一块组织通过培养得怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株到一株完整植株,应该如何操作应该如何操作?回忆、思考1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？2、植物组织培养技术的理论基础是什么？离体的器官、组织或细胞离体的器官、组织或细胞脱分化脱分化成愈伤成愈伤组织组织再分化再分化为根和芽为根和芽完整植株完整植株植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性 愈伤组织、脱分化和再分化愈伤组织、脱分化和再分化愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在离体的植物器官、组织或细胞，在培养培养了一了一段时间后，通过细胞有丝分裂形成的段时间后，通过细胞有丝分裂形成的细胞群（排列疏松，细胞群（排列疏松，高度液泡化的薄壁细胞团）高度液泡化的薄壁细胞团）。脱分化：脱分化：高度分化的细胞高度分化的细胞，通过，通过诱导诱导后，失去其特定结后，失去其特定结构和功能而构和功能而转变成未分化细胞转变成未分化细胞（愈伤组织愈伤组织）的过程）的过程再分化：再分化：脱分化产生的愈伤组织在一定条件下继续进行脱分化产生的愈伤组织在一定条件下继续进行培养，又可以培养，又可以重新分化重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。再分化。一、植物组织培养技术一、植物组织培养技术植物组织培养的过程植物组织培养的过程请根据书上实验过程，讨论并请根据书上实验过程，讨论并概括出植概括出植物组织培养技术的流程简图物组织培养技术的流程简图。1.1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？并且要求无菌操作？3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？小植株吗？4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。程图，并与同学交流。切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化避光避光有光有光植物组织培养的流程图：植物组织培养的流程图：根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。概念：概念：植物组织培养就是在无菌和人工控制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，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，培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。最终形成完整的植株。二、植物组织培养技术二、植物组织培养技术脱分化脱分化再分化再分化1 1概念：概念：2 2理论基础：理论基础：3 3过程过程植物细胞的全能性植物细胞的全能性4.4.条件：条件：离体离体细胞细胞、营养物质、激素、适宜温度和、营养物质、激素、适宜温度和无菌无菌等其他外界条件等其他外界条件反馈练习反馈练习1.下列属于组织培养的是：（下列属于组织培养的是：（）A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成雄蜂未受精的卵发育成雄蜂A3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.离体状态离体状态C.导入外源基因导入外源基因D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C4、若用、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示表示 ，能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2）表示表示 ，其细胞特点，其细胞特点 是是 薄壁细胞。薄壁细胞。脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。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。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？合，遇到的第一个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？胞膜的什么特性有关？4 4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？下一步该做何处理？5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？6.6.植物体细胞杂交技术的原理和基础分别是什植物体细胞杂交技术的原理和基础分别是什么？么？请思考：请思考：杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化1 1、过程、过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B 三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图A细胞B细胞E细胞2 2 2 2、概念、概念、概念、概念将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合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成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体的技术。体的技术。体的技术。3 3 3 3、意义、意义、意义、意义在克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍在克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍在克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍在克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍上，上，上，上，取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交取得了巨大的突破，从而扩大了可用于杂交的亲本组合。的亲本组合。的亲本组合。的亲本组合。4.4.4.4.未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们未能解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良性状。的需要表现出亲代的优良性状。的需要表现出亲代的优良性状。的需要表现出亲代的优良性状。白菜白菜白菜白菜甘蓝甘蓝甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝三、植物体细胞杂交植物体细胞杂交应用比较比较比较比较植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘杂交克服不同种生物远缘杂交的障碍的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组1 1、不能人工诱导原生质体融合的方法、不能人工诱导原生质体融合的方法是（是（）A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压2 2、植物细胞融合完成的标志的是（、植物细胞融合完成的标志的是（）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A AD D3.3.植物体细胞杂交的目的是植物体细胞杂交的目的是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.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C.C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株植株D.D.通过以上三者来完成通过以上三者来完成 08江苏高考：下列关于植物组织培养的江苏高考：下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是叙述中，错误的是 A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压和调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化愈伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织分化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部位的细胞同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同经培养获得的愈伤组织基因相同D8 8、某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离为某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离为了防止了防止 性状分离并快速繁殖，可以利用该植物性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株（的植株。进行离体培养时不应采用该植株（）A A、茎尖、茎尖 B B、子房壁、子房壁 C C、叶片、叶片 D D、花粉粒、花粉粒7.7.植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定培养基中培养，来，将单个细胞放入特定培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（是（）A.A.植株的变异频率较高植株的变异频率较高 B.B.都是单倍体植株都是单倍体植株 C.C.彼此性状极相似彼此性状极相似 D.D.都是纯合体的植株都是纯合体的植株2.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌消毒灭菌B.适宜的温度适宜的温度C.充足的光照充足的光照D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C离体器官、组织细胞成为愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团愈伤组织成为幼苗或胚状结构有根、芽或有生根发芽的能力过程名称 过程形成体特点条件脱分化再分化离体；离体；提供营养物质（有提供营养物质（有机物、无机物）；机物、无机物）；提供激素（生长素、提供激素（生长素、细胞分裂素等）；细胞分裂素等）；提供其他适宜条件提供其他适宜条件（无菌、温度）（无菌、温度）