動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

新課標(biāo)人教版課件系列《高中生物》選修3專(zhuān)題２《細(xì)胞工程》2.1《植物細(xì)胞工程》教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與能力1.簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2.列舉植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用。3.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程。（2）植物體細(xì)胞雜交的原理。（3）植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實(shí)例。2.教學(xué)難點(diǎn)植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)。2.1.1《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》專(zhuān)題２《細(xì)胞工程》

2.1《植物細(xì)胞工程》

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過(guò)細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細(xì)胞工程？細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類(lèi)植物細(xì)胞工程【植物克隆】動(dòng)物細(xì)胞工程【動(dòng)物克隆】理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞工程§植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)（一）植物組織培養(yǎng)探究：1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？1、定義：生物體的細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能的特性。

2、原理：

生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個(gè)活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

3、差異：

（1）受精卵的全能性最高

（2）受精卵分化后的細(xì)胞中，體細(xì)胞的全能性比生殖細(xì)胞低。受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞4、大?。阂?、細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞

問(wèn)３：是不是所有的植物細(xì)胞都能充分表現(xiàn)出全能性？一是所有的植物細(xì)胞都具有全能性，通過(guò)植物組織培養(yǎng)程序就可以體現(xiàn)出細(xì)胞的全能性；二由于不同種類(lèi)植物或同種植物的不同基因型個(gè)體之間遺傳性的差異，它們表達(dá)細(xì)胞全能性的程度大不相同。長(zhǎng)期培養(yǎng)中細(xì)胞全能性下降的原因要獲得植物克隆的成功，需要怎么辦？染色體畸變細(xì)胞核變異非整倍體的產(chǎn)生激素平衡被打破對(duì)外源生長(zhǎng)物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變其他原因遺傳物質(zhì)的改變生長(zhǎng)發(fā)育條件的改變探究：４．生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。問(wèn)５：是不是所有生物體都能發(fā)育成相應(yīng)的完整的植株呢？一是所有的植物細(xì)胞都具有全能性；二是植物的培養(yǎng)細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)完整的植株是需要條件的。問(wèn)６：植物的培養(yǎng)細(xì)胞是如何培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株的呢？1）培養(yǎng)細(xì)胞在什么條件下能培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株的呢？營(yíng)養(yǎng)條件，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，無(wú)菌條件,適當(dāng)溫度和ＰＨ，光照等。高壓滅菌鍋?zhàn)畛Ｓ玫腗S培養(yǎng)基1、無(wú)機(jī)元素：N、P、K、Ca、Fe、Mg、Cu、Mn、Zn、B、Mo、I等。2、有機(jī)成分：、如維生素B1、維生素B6、煙酸、肌醇、甘氨酸、蔗糖,氨基酸問(wèn)3：植物的培養(yǎng)細(xì)胞是如何培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株的呢？1）培養(yǎng)細(xì)胞在什么條件下能培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株的呢？2）培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)成一個(gè)完整植株的過(guò)程？營(yíng)養(yǎng)條件，生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，無(wú)菌條件,適當(dāng)溫度和ＰＨ，光照等。配制培養(yǎng)基開(kāi)始，無(wú)菌取離體組織（細(xì)胞），培養(yǎng)成愈傷組織、誘導(dǎo)出根芽等器官，培養(yǎng)成一個(gè)完整植株。切取形成層無(wú)菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化試管苗大規(guī)模培養(yǎng)離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化再分化植物激素進(jìn)行調(diào)節(jié)：細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素等二．植物組織培養(yǎng)過(guò)程（無(wú)性繁殖過(guò)程）什么是愈傷組織？植物組織塊切口處的細(xì)胞在創(chuàng)傷的刺激下發(fā)生脫分化成為分裂的細(xì)胞，并且可以繼續(xù)不斷地進(jìn)行分裂增殖，在創(chuàng)傷表面形成一種由相對(duì)沒(méi)有分化的活的薄壁細(xì)胞團(tuán)組成的新生組織，這就是愈傷組織。脫分化：已經(jīng)分化定型的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)成為重新恢復(fù)了分裂能力（也就是成為分生狀態(tài)）細(xì)胞的過(guò)程原生質(zhì)體培養(yǎng)植物細(xì)胞的甘露醇(較高滲透壓)纖維素酶、果膠酶球型的原生質(zhì)體原生質(zhì)體：植物細(xì)胞除去壁后的部分為什么要加較高滲透壓的甘露醇呢?防止原生質(zhì)體吸水脹破植株愈傷組織胚狀體植物細(xì)胞工程培養(yǎng)植物細(xì)胞（包括原生質(zhì)體），借助基因工程方法，將外源遺傳物質(zhì)（DNA）導(dǎo)入受體細(xì)胞（包括原生質(zhì)體受體）中，或通過(guò)細(xì)胞融合、顯微注射等到將不同來(lái)源的遺傳物質(zhì)重新組合，再通過(guò)對(duì)這些轉(zhuǎn)基因細(xì)胞或重組細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，獲得具有特定性狀的新植株。問(wèn)5：你知道植物組織培養(yǎng)技術(shù)取得了哪些成就？植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用（1）試管苗的快速繁殖（2）無(wú)病毒植物的培育（3）提取原料（4）人工種子（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育

人工種子解決有些植物結(jié)子困難、發(fā)芽率低、繁殖困難等問(wèn)題。人工種子必須有纖維素酶或果膠酶的存在單倍體育種可以直接得到純合體，所以這樣大大地縮短了育種年限。（5）培養(yǎng)成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有。６．植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞全能性差別較大，原因：花藥花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷６、在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)椋海ǎ┎煌募?xì)胞內(nèi)基因不完全相同（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育缺點(diǎn):要不斷進(jìn)行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種討論：人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？人工種子解決有些植物結(jié)子困難、發(fā)芽率低、繁殖困難等問(wèn)題。比較容易攝取外來(lái)的遺傳物質(zhì)．A．有絲分裂B．分化C．減數(shù)分裂D．全能性比較容易攝取外來(lái)的遺傳物質(zhì)．單倍體育種只需兩年即可得到純合新品種基因的表達(dá)有選擇性第二課時(shí)１．全能性．２．植物組織培養(yǎng)的條件．３．植物組織培養(yǎng)的過(guò)程．懸浮細(xì)胞培養(yǎng)適合于進(jìn)行產(chǎn)業(yè)大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，制取植物代謝產(chǎn)物．４．原生質(zhì)體培養(yǎng)的特點(diǎn)：比較容易攝取外來(lái)的遺傳物質(zhì)．便于進(jìn)行細(xì)胞融合，形成雜交細(xì)胞．與完整細(xì)胞一樣具有全能性，仍可產(chǎn)生細(xì)胞壁，經(jīng)誘導(dǎo)分化成植株．５．植物細(xì)胞培養(yǎng)的幾種技術(shù)：組織培養(yǎng)．懸浮細(xì)胞培養(yǎng)．原生質(zhì)體培養(yǎng)．單倍體培養(yǎng)．６．植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞全能性差別較大，原因：自養(yǎng)和異養(yǎng)的差別；外界環(huán)境的差別；胚胎得到養(yǎng)分的方式不同；器官發(fā)育的差別．植物組織培養(yǎng)和克隆經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，回顧一下發(fā)展的歷程。三階段：

20世紀(jì)初到30年代中期，是植物組織培養(yǎng)和克隆的探索階段。

20世紀(jì)30年代中到50年代末，是植物組織培養(yǎng)和克隆的奠基階段。

20世紀(jì)60年代，植物組織培養(yǎng)和克隆進(jìn)入成熟發(fā)展階段。

1972年卡爾森等通過(guò)兩個(gè)煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個(gè)體細(xì)胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細(xì)胞雜種——“Potamato”。

目前，已得到栽培煙草與野生煙草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細(xì)胞雜種及其后代，獲得了有價(jià)值的新品系或育種上有用的新材料。白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化1、過(guò)程植物體細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞AB去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B（二）、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙．所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性小結(jié)1、植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是（）A．給予適宜營(yíng)養(yǎng)和條件B．將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)C．脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和條件D．導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因2、在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織過(guò)程中，下列哪項(xiàng)是不需要的（）A．消毒滅菌B．適宜的溫度C．充足的光照D．適宜的養(yǎng)料和激素３、下面關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的說(shuō)法，不正確的是（）A.必須有纖維素酶或果膠酶的存在B.要經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)的過(guò)程C.可以實(shí)現(xiàn)種間或種內(nèi)雜交D.原生質(zhì)體融合必須借助誘導(dǎo)劑ＣＣＤＣ４、下列細(xì)胞的全能性最高的是 （）A、植物的卵細(xì)胞B、植物的精子

C、被子植物的受精卵D、被子植物的葉肉細(xì)胞５、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是 （）A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B、細(xì)胞膜發(fā)生融合

C、細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D、細(xì)胞核發(fā)生融合６、在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因?yàn)椋海ǎ〢.細(xì)胞喪失了全能性B.基因的表達(dá)有選擇性C.不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同D.在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化ＣＡＢ７、植物組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列有關(guān)愈傷組織的敘述錯(cuò)誤的是（）A．愈傷組織是離體細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化形成的

B．形成愈傷組織的培養(yǎng)基不需含有機(jī)分子C．愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結(jié)構(gòu)D．愈傷組織細(xì)胞的線粒體和核糖體可能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)８、能刺激愈傷組織形成的誘導(dǎo)劑是（）A．細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素B赤霉素C．生長(zhǎng)素和赤霉素D細(xì)胞分裂素和乙烯９、（06．北京）以下不能說(shuō)明細(xì)胞全能性的實(shí)驗(yàn)是（）A．菊花花瓣細(xì)胞培育出菊花新植株B．紫色糯性玉米種子培育出植株C．轉(zhuǎn)入抗蟲(chóng)基因的棉花細(xì)胞培育出植株D．番茄與馬鈴薯體細(xì)胞雜交后培育出植株１０、（05·上海）將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是（）A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B．一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素C．離體狀態(tài) D．導(dǎo)入特定基因ＢＡＢＤ１１、在細(xì)胞工程―原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，、其技術(shù)的重要一環(huán)是將營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除心去，通常是采用纖維素酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞最終將（）A．皺縮B．脹破C.呈球形D．保持原狀１２、與傳統(tǒng)育種相比，植物體細(xì)胞雜交在培育作物新品種方面的重大突破表現(xiàn)在（）A．證明雜種細(xì)胞具有全能性B．克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙C．縮短育種周期，減少盲目性D．快速培育無(wú)病毒植株，保留雜種優(yōu)勢(shì)１３、甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平這種通過(guò)分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過(guò)程不涉及細(xì)胞的（）

A．有絲分裂B．分化C．減數(shù)分裂D．全能性１４、神舟四號(hào)飛船上進(jìn)行了細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)，其中的植物細(xì)胞是黃花煙草原生質(zhì)體與革新一號(hào)煙草原生質(zhì)，那么植物原生質(zhì)的獲得常用的方法是（）A.機(jī)械破除B.酶解法C.離心法D.鹽酸溶解法ＢＢＣＢ１５、基因型為AaBb的水稻（24條染色體）的花藥通過(guò)無(wú)菌操作，接入試管后，在一定條件下培養(yǎng)形成試管苗。（1）愈傷組織是花粉細(xì)胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細(xì)胞團(tuán)，愈傷組織形成中，必須從培養(yǎng)基中獲得

和小分子有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。（2）要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，培養(yǎng)基中應(yīng)有

和兩類(lèi)激素。（3）愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和莖。這一過(guò)程中必須給予光照，其原因是：①

②

（4）試管苗的細(xì)胞核中含有

個(gè)DNA分子。（5）培養(yǎng)成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有

。如果要獲得育種需要的植株，并能繁殖新品種，后面的育種步驟是

。

水、無(wú)機(jī)鹽

生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素光是葉綠素形成的必要條件光合作用需要光

１２abAbABaB秋水仙素處理單倍體幼苗2.1.２《植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用》專(zhuān)題２《細(xì)胞工程》

2.1《植物細(xì)胞工程》

B．紫色糯性玉米種子培育出植株A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B、細(xì)胞膜發(fā)生融合提示：誘導(dǎo)植物愈傷組織花藥花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷（2）由愈傷組織產(chǎn)生；1、為什么運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能把植物離體器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體？A．有絲分裂B．分化C．減數(shù)分裂D．全能性嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。在個(gè)體發(fā)育的不同時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化（5）轉(zhuǎn)基因植物的培育７、植物組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列有關(guān)愈傷組織的敘述錯(cuò)誤的是（）與完整細(xì)胞一樣具有全能性，仍可產(chǎn)生細(xì)胞壁，A．有絲分裂B．分化C．減數(shù)分裂D．全能性（4）試管苗的細(xì)胞核中含有個(gè)DNA分子。2、利用的枝術(shù):組織培養(yǎng)探究：1、回憶植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基本原理和過(guò)程？2、思考利用這項(xiàng)技術(shù)能做哪些工作？

一、植物繁殖的新途徑

１、微型繁殖技術(shù)概念:是快速高效實(shí)現(xiàn)種苗繁植培育優(yōu)良植物品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)①繁殖速度快；②“高保真”（因?yàn)槭菬o(wú)性繁殖）；③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制（因?yàn)樵诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。

正文中討論題1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來(lái)進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)？提示：植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢(shì)。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢(shì)。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時(shí)間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2、作物脫毒作物脫毒的原因:

長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會(huì)感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。作物脫毒材料:作物脫毒方法:結(jié)果:分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)脫毒苗3、人工種子概念：產(chǎn)生途徑：為什么要造人工種子？（天然種子的缺陷有哪些？）探究：通過(guò)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗。（1）由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；（2）由愈傷組織產(chǎn)生；探究：人工種子具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（1）不受季節(jié)的限制。（2）可以很方便的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。（3）不會(huì)造成遺傳性狀的改變。討論：人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？提示：針對(duì)植物種類(lèi)和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。二、作物新品種的培育復(fù)習(xí):1、傳統(tǒng)方法－－－原理:基因的自由組合定律，優(yōu)良基因的自由組合。雜交育種結(jié)果:通過(guò)基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中

缺點(diǎn):要不斷