植物細胞工程的基本技術(shù)

1、導入新課導入新課20世紀世紀60年代，一些年代，一些科學家提出這樣一個科學家提出這樣一個設想：培養(yǎng)出地上部設想：培養(yǎng)出地上部分結(jié)番茄果實，地下分結(jié)番茄果實，地下部分結(jié)馬鈴薯塊莖的部分結(jié)馬鈴薯塊莖的植株。如果要實現(xiàn)這植株。如果要實現(xiàn)這一設想，你認為可以一設想，你認為可以采用哪些方法？采用哪些方法？體細胞雜交體細胞雜交視頻：視頻：植物體細胞雜交植物體細胞雜交專題專題2 細胞工程細胞工程 2.1.1 植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)2.1植物細胞工程植物細胞工程1、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術(shù)。、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交技術(shù)。2、列舉植物細胞工程的實際應用。、列舉植物細胞

2、工程的實際應用。1、能夠讓學生更好地理解先進技術(shù)的應用價值。、能夠讓學生更好地理解先進技術(shù)的應用價值。2、有利于培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。、有利于培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。教學目標教學目標 通過次專題的學習，使學生認同科通過次專題的學習，使學生認同科學是一個不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學生探學是一個不斷發(fā)展的過程，激發(fā)學生探索生命科學奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科索生命科學奧秘的興趣及勇于質(zhì)疑的科學精神。學精神。 1 、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。、植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2、 植物體細胞雜交的原理。植物體細胞雜交的原理。3、 植物細胞工程應用的實例。植物細胞工程應用的實例。植物組織培養(yǎng)的實

3、驗。植物組織培養(yǎng)的實驗。教學重難點教學重難點植 物 細 胞 工 程植 物 細 胞 工 程 理論基礎理論基礎 技術(shù)手段技術(shù)手段植物細胞的全能性植物細胞的全能性植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物體細胞雜交一、一、 細細 胞胞 的的 全全 能能 性性全能性大小：全能性大?。褐参矬w細胞表現(xiàn)出全能性的條件？植物體細胞表現(xiàn)出全能性的條件？定義：定義：生物體的細胞，具有使后代細胞發(fā)育生物體的細胞，具有使后代細胞發(fā)育成完整個體的潛能。成完整個體的潛能。原因：原因：生物的每一個細胞都含有該物種所特生物的每一個細胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。有的全套遺傳物質(zhì)。受精卵生殖細胞體細胞受精卵生殖細胞體細胞

4、無機成分：無機成分：水水 、無機鹽、無機鹽適宜的，無菌空氣，適宜的，無菌空氣，適時的光照適時的光照生長素和細胞分裂素生長素和細胞分裂素條件條件 離體的細胞、組織或器官離體的細胞、組織或器官 無菌的環(huán)境無菌的環(huán)境 營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) 激素激素 其他的外界條件其他的外界條件有機分子：有機分子：蔗糖、氨基酸蔗糖、氨基酸 、 維生素等維生素等 二二 、 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)2、理論基礎：、理論基礎：細胞的全能性細胞的全能性1、植物組織培養(yǎng)的概念、植物組織培養(yǎng)的概念 在無菌和人工控制的條件下在無菌和人工控制的條件下,將離體的植將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工控制的培物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人

5、工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。外植體外植體幼幼 苗苗完整植株完整植株愈傷組織愈傷組織脫分化脫分化CTK/IAA比例適合比例適合再分化再分化CTK/IAA比例先增比例先增大在減小大在減小3、植物組織培養(yǎng)過程示意圖、植物組織培養(yǎng)過程示意圖細胞排列細胞排列疏松而無規(guī)則疏松而無規(guī)則，是一種，是一種高度液高度液泡化泡化的呈的呈無定形無定形狀態(tài)的狀態(tài)的薄壁薄壁細胞。細胞。4、植物組織培養(yǎng)技術(shù)名詞解釋、植物組織培養(yǎng)技術(shù)名詞解釋愈傷組織：愈傷組織：由高度分化的植物器官、組織或細胞由高

6、度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程。產(chǎn)生愈傷組織的過程。脫分化產(chǎn)生的愈傷組織重新分化成脫分化產(chǎn)生的愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程。根或芽等器官的過程。脫分化：脫分化：再分化：再分化：通過上面實驗，我們總結(jié)出通過上面實驗，我們總結(jié)出:植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 就是在就是在無菌無菌和和人工控制人工控制條件下將條件下將離體的器官、組織、細胞離體的器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的，培養(yǎng)在人工配制的培培養(yǎng)基養(yǎng)基上，給予適宜的上，給予適宜的培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生愈傷，誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成組織、叢芽，最終形成完整的植株完整的植株。切取切取接種接種愈傷組織的形成愈傷組織

7、的形成試管苗的形成試管苗的形成培養(yǎng)室培養(yǎng)室移栽移栽此操作過程需要注意什么事項？此操作過程需要注意什么事項？ 討論討論 提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導致培養(yǎng)物迅速死亡。 在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用機械的滅菌和實驗人員的無菌操作？用機械的滅菌和實驗人員的無菌操作？ 提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、 花）也能培養(yǎng)再生形成小植株

8、，只是誘導愈傷組織比較困難?？梢詤⒖祭煤}卜根進行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進行組織培養(yǎng)的實驗流程。 胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？用實驗的方法進行驗證嗎？ 討論討論 請根據(jù)上面的實驗過程，概括出請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。 討論討論視頻：視頻：植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)20世紀世紀60年代，一些科學家提出這樣一個設想：年代，一些科學家提出這樣一個設想：2、如果要實現(xiàn)這一設想，、如果要實現(xiàn)這一設想，你認為

9、可以采用哪些方法？你認為可以采用哪些方法？ 三 、 植 物 體 細 胞 雜 交三 、 植 物 體 細 胞 雜 交1、讓番茄與馬鈴薯雜交，、讓番茄與馬鈴薯雜交，培育出地上結(jié)番茄果實，地培育出地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。（一）植物體細胞雜交技術(shù)（一）植物體細胞雜交技術(shù) 將將不同種的植物體細胞不同種的植物體細胞，在一定條件下，在一定條件下融融 合成雜種細胞合成雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新，并且把雜種細胞培育成新 植物體植物體的方法。的方法。n定義定義： n原理原理： 細胞膜的流動性細胞膜的流動性和和植物細胞的全能性。植物細胞的全能性。1、分離原生質(zhì)體、分離原生質(zhì)

10、體-酶解法酶解法2、原生質(zhì)體融合、原生質(zhì)體融合-物理或化學法物理或化學法3、新細胞壁形成、新細胞壁形成4、植物組織培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)要使兩個來自不同植物的體細胞完成融要使兩個來自不同植物的體細胞完成融 合，合，將會遇到什么障礙？將會遇到什么障礙？(1)(1)(2)(3)(4)(5)（二）植物體細胞雜交過程示意圖（二）植物體細胞雜交過程示意圖雜雜種種植植株株融合的融合的原生質(zhì)原生質(zhì)體體ab產(chǎn)產(chǎn)生生新新的的細細胞胞壁壁脫脫分分化化愈愈傷傷組組織織再再分分化化 植物體細胞雜交過程示意圖二植物體細胞雜交過程示意圖二植物細胞植物細胞a原生質(zhì)體原生質(zhì)體b原生質(zhì)體原生質(zhì)體a雜種雜種細胞細胞ab去去 壁壁去去

11、 壁壁植物細胞植物細胞b人工誘導人工誘導( (三）植物體細胞雜交技術(shù)優(yōu)缺點三）植物體細胞雜交技術(shù)優(yōu)缺點還不能完全按照人們的意愿表達親代的優(yōu)良性狀還不能完全按照人們的意愿表達親代的優(yōu)良性狀n未解決的問題：未解決的問題： n優(yōu)勢：優(yōu)勢：（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） 克服遠源雜交不親和的障礙克服遠源雜交不親和的障礙結(jié)合所學知識，回答以下問題結(jié)合所學知識，回答以下問題.物理和化學方法誘導原生質(zhì)體融合物理和化學方法誘導原生質(zhì)體融合的基本原理是什么？的基本原理是什么？ 1、化學融合的機制化學融合的機制：常用化學融合方法有高：常用化學融合方法有高pH高高 Ca2+法和聚乙二醇（法和聚乙二醇（P

12、EG）法）法2、物理融合的機制物理融合的機制：常用方法為電融合法：常用方法為電融合法 .雜種細胞的篩選方法有哪些？雜種細胞的篩選方法有哪些？2、利用物理特異性差異的選擇方法利用物理特異性差異的選擇方法：這：這是利用兩個原生質(zhì)體物理特異性差異的一是利用兩個原生質(zhì)體物理特異性差異的一種選擇，包括原生質(zhì)體的大小、顏色、浮種選擇，包括原生質(zhì)體的大小、顏色、浮密度等的不同來選擇；密度等的不同來選擇；3、利用生長特異性差異的選擇方法利用生長特異性差異的選擇方法。1、細胞系互補的選擇方法細胞系互補的選擇方法，包括葉綠素，包括葉綠素缺失互補、營養(yǎng)缺陷互補和抗性互補等；缺失互補、營養(yǎng)缺陷互補和抗性互補等； .

13、體細胞雜種的鑒定方法有哪些？體細胞雜種的鑒定方法有哪些？2、細胞學鑒定細胞學鑒定。理論上講如果染色體不丟失，。理論上講如果染色體不丟失，雜種細胞中染色體數(shù)目應為雙親染色體數(shù)目雜種細胞中染色體數(shù)目應為雙親染色體數(shù)目之和。也可以用基因組原位雜交的分子細胞之和。也可以用基因組原位雜交的分子細胞學方法進行鑒定；學方法進行鑒定；4、分子生物學鑒定分子生物學鑒定。3、同功酶鑒定同功酶鑒定。雜種細胞中的同功酶譜一。雜種細胞中的同功酶譜一般是雙親酶譜之和，但有時也會出現(xiàn)雙親沒般是雙親酶譜之和，但有時也會出現(xiàn)雙親沒有的新帶；有的新帶；1、形態(tài)學鑒定形態(tài)學鑒定。如葉片大小與形狀，花的形狀。如葉片大小與形狀，花的形

14、狀與顏色、葉脈、葉柄、花梗及表皮毛有無等；與顏色、葉脈、葉柄、花梗及表皮毛有無等；原理培養(yǎng)基結(jié)果培養(yǎng)目的 1、植、植 物物 組組 織織 培培 養(yǎng)養(yǎng)課堂小結(jié)課堂小結(jié)2、植物體細胞雜交的過程及意義、植物體細胞雜交的過程及意義過程：過程：包括原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、雜包括原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、雜種細胞篩選、雜種細胞培養(yǎng)、雜種植株種細胞篩選、雜種細胞培養(yǎng)、雜種植株再生以及雜種植株鑒定等步驟。再生以及雜種植株鑒定等步驟。 意義：意義：植物體細胞雜交是克服植物有性雜交植物體細胞雜交是克服植物有性雜交不親和性、打破物種之間的生殖隔離、不親和性、打破物種之間的生殖隔離、擴大遺傳重組范圍的一種手段擴大遺傳重組范圍的一種手段 。D高考鏈接高考鏈接1、若用、若用“ ” 表示植物組織培