人教版選修3專題2課題1植物細胞工程的基本技術(shù)（共36張）

2.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)什么叫細胞工程？包括哪兩大領(lǐng)域？包括植物細胞工程、動物細胞工程兩大領(lǐng)域細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。細胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細胞水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎(chǔ)細胞的全能性基因工程和細胞工程的異同?外植體愈傷組織新植株植物細胞工程的基本技術(shù)為什么用菊花的一個花瓣就可以培育出菊花呢？植物細胞具有全能性。（1）受精卵的全能性最高（2）受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞低。

一、細胞的全能性植物細胞＞動物細胞1.定義：2.原理：3.差異：4.大?。菏芫眩旧臣毎倔w細胞（胚胎干細胞）1.表現(xiàn)全能性的條件有哪些？2.生物體內(nèi)的細胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3.為何已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能？離體、提供營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結(jié)果。生物體的每一個細胞都含本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。探究：C1、有關(guān)全能性的表述中，不正確的是（）Ａ.受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ.生物體內(nèi)細胞由于分化全能性不能表達Ｃ.卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ.植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性趁熱打鐵：2.下列植物細胞全能性最高的是（）

A.形成層細胞B.韌皮部細胞C.木質(zhì)部細胞D.葉肉細胞

3．下列細胞全能性最高的是（）

A．植物的卵細胞

B．植物的精子細胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細胞AC要把一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株,應(yīng)該如何操作呢?請同學(xué)們閱讀P34實驗完成P35討論題。誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽切取形成層再分化無菌接種脫分化(1)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(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。造成培養(yǎng)基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養(yǎng)瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規(guī)范等。所以在組織培養(yǎng)實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規(guī)范，避免帶入雜菌。(2)胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。(3)植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。二、植物組織培養(yǎng)1、概念①探索階段（20世紀(jì)初－30年代中）德國植物生理學(xué)家HaHerlandt首次進行了植物細胞培養(yǎng)實驗②奠基階段（30－50年代）1934年，White培養(yǎng)番茄離體根尖成功1939年，Gautheret連續(xù)培養(yǎng)胡蘿卜根形成層首次成功White:煙草種間雜種的瘤組織進行組培Nobecourt：胡蘿卜進行組培以上三人是植物組織培養(yǎng)的奠基人③迅速發(fā)展階段（60年代后）原生質(zhì)體，花藥，快繁技術(shù)迅速發(fā)展植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史科學(xué)研究表明，處于離體狀態(tài)的植物活細胞，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。人工條件下實現(xiàn)的這一過程，就是植物組織培養(yǎng)。1958年Steward和Reinert用胡蘿卜根的愈傷組織誘導(dǎo)成了體細胞胚，并進而獲得了完整植株。植物組織培養(yǎng)的發(fā)展簡史根、芽(胚狀體)(試管苗)植物體離體的植物器官、組織或細胞(高度分化)脫分化愈傷組織營養(yǎng)物質(zhì)激素其他外界條件光照、營養(yǎng)物質(zhì)、激素等發(fā)育表現(xiàn)出全能性水,無機鹽,小分子有機物(蔗糖)等細胞分裂素和生長素?zé)o菌、溫度、氧氣、適宜的PH值、無光照。再分化二、植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)需要用植物激素誘導(dǎo)，最重要的是細胞分裂素和生長素，這兩種激素的作用是不同的強調(diào)：愈傷組織：細胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的、無定形狀態(tài)的具有分生能力薄壁細胞；脫分化的實質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實質(zhì)是恢復(fù)細胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細胞的脫分化：已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而變成未分化的細胞。植物細胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。1.為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)？2.決定植物脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高植物激素知識拓展當(dāng)細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的。于是，這些科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。三、植物體細胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“ato”。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、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料白菜甘藍白菜－甘藍1．你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個一步該做何處理？5．如何將雜種細胞培育成雜種植株？請思考：植物細胞A植物細胞B雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁愈傷組織再分化植物細胞的融合植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B雜種細胞AB去壁去壁脫分化人工誘導(dǎo)方法？促進融合的方法？融合完成的標(biāo)志融合的原理？三、植物體細胞雜交技術(shù)1、過程去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質(zhì)體植物細胞原生質(zhì)體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖植物體細胞雜交基本操作步驟1、原生質(zhì)體的制備2、原生質(zhì)體的融合3、雜種細胞的形成和篩選4、雜種細胞進行組織培養(yǎng)去壁誘融生壁組培2、概念將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。3、優(yōu)勢和未解決的問題優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）：打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)植物細胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交植物細胞的全能性小結(jié)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是（）A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.