2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程2.1植物細(xì)胞工程2.2動(dòng)物細(xì)胞工程2.3胚胎工程

指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品概念細(xì)胞工程細(xì)胞器、細(xì)胞或組織植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)科技探索之路哈伯蘭特提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。斯圖爾德等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持?？平鹩谜婢睦w維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體古哈等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚?？柹T導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)的緊密結(jié)合。植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程1902年1958年1960年1964年1971年1974年植物通常是通過播種或扦插實(shí)現(xiàn)繁殖的。落地生根玉米種子萌發(fā)黃豆種子發(fā)芽

“其茅葺，其葉青青，猶綠衣郎，挺節(jié)獨(dú)立，可敬可慕。迨（dài）夫花開，凝晴滾露，萬態(tài)千妍，薰（xūn）風(fēng)自來，四坐芬郁，豈非入蘭室乎！豈非有國(guó)香乎！”這是我國(guó)歷史上第一部蘭譜——《金漳（zhānɡ）蘭譜》（宋·趙時(shí)庚）中對(duì)蘭花的一段描述。從古至今，我國(guó)人民都把蘭花看作高潔、典雅的象征，很多人喜歡養(yǎng)蘭花。但是，蘭花種子通常發(fā)育不全，在自然條件下萌發(fā)率極低；傳統(tǒng)分株繁殖的方法又存在繁殖周期長(zhǎng)、繁殖率低等問題，如果靠自然繁殖，蘭花的價(jià)格可想而知了。如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？【從社會(huì)中來】植物組織培養(yǎng)技術(shù)葉子花瓣花粉細(xì)胞植物體01植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么?細(xì)胞的全能性1.全能性定義：細(xì)胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。2.具有全能性的原因：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全部遺傳信息。3.全能性大小的比較：胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株受精卵發(fā)育成個(gè)體（動(dòng)植物）：蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓?.不體現(xiàn)全能性的實(shí)例：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉5.不體現(xiàn)全能性的原因：基因在特定時(shí)間、空間條件下選擇性表達(dá)

細(xì)胞的全能性分化程度越高，全能性越低①受精卵>胚胎干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞；②植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞?！督稹稰351植物組織培養(yǎng)是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，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)其形成完整植株的技術(shù)。接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活植物組織培養(yǎng)技術(shù)脫分化再分化再分化原理：分裂方式：生殖方式：無性繁殖有絲分裂植物細(xì)胞的全能性02遺傳特性與親本相比有什么特點(diǎn)？與親本相同。2.材料用具幼嫩的菊花莖段、體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液、無菌水培養(yǎng)基：菊花的組織培養(yǎng)探究?實(shí)踐MS培養(yǎng)基

(P116)作為碳源提供能量，維持細(xì)胞的滲透壓微生物培養(yǎng)基以有機(jī)營(yíng)養(yǎng)為主。與微生物的培養(yǎng)不同，MS培養(yǎng)基則需提供大量無機(jī)營(yíng)養(yǎng)。一般容易進(jìn)行無性繁殖的植物也容易進(jìn)行組織培養(yǎng)：蘆薈、秋海棠、月季在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)開____________，進(jìn)而形成_________的過程。未分化的細(xì)胞愈傷組織排列疏松且無規(guī)則,不定形的薄壁組織團(tuán)塊。愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。

相關(guān)概念脫分化：愈傷組織：再分化：有細(xì)胞壁和大液泡無葉綠體，不進(jìn)行光合作用，故新陳代謝類型是異養(yǎng)需氧型?！秷?bào)》38期P23外植體：離體的植物器官、組織或細(xì)胞如：菊花幼嫩的莖段、胡蘿卜的形成層、月季的花藥…只有細(xì)胞增殖（有絲分裂），沒有細(xì)胞分化避光/黑暗培養(yǎng)：有光時(shí)，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。既有細(xì)胞增殖（有絲分裂），又有細(xì)胞分化需光培養(yǎng)：誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用外植體的消毒外植體的切段接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根移栽菊花的組織培養(yǎng)探究?實(shí)踐植物組織培養(yǎng)瓶50mL錐形瓶菊花的組織培養(yǎng)流水沖洗

→酒精消毒30s

→無菌水清洗2～3次

→次氯酸鈉溶液處理30min

→無菌水清洗2～3次。外植體的消毒外植體的切段將消過毒的外植體置于無菌培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長(zhǎng)的小段。探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。注意：接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插?。▽ⅰ靶螒B(tài)學(xué)上端”朝上，下端朝下）接種外植體探究?實(shí)踐誘導(dǎo)愈傷組織探究?實(shí)踐將接種了外植體的錐形瓶置18-22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長(zhǎng)情況。注意：該過程一般不需要光照，有光易形成維管組織，不易形成愈傷組織。誘導(dǎo)生芽生根培養(yǎng)15～20d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上→長(zhǎng)出芽后→將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。注意：注意順序，先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根；該過程每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照！菊花的組織培養(yǎng)菊花的組織培養(yǎng)移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。探究?實(shí)踐避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)防止有些雜菌危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。整個(gè)過程要保證無菌操作：（2）注意事項(xiàng)a.實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要?______。接種操作必須在?______________進(jìn)行，并且每次使用后的器械都要?______。b.接種時(shí)注意外植體的方向，不要?______。c.誘導(dǎo)愈傷組織期間一般?________光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的?______。滅菌酒精燈火焰旁滅菌倒插不需要光照181.接種3~4d后，檢查外植體的生長(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，試分析它們被污染的可能原因。

2.從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織需經(jīng)歷多少天？培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。2周左右菊花的組織培養(yǎng)

結(jié)果分析與評(píng)價(jià)探究?實(shí)踐4.進(jìn)一步探究

植物激素中______和__________是啟動(dòng)_________、______和______的關(guān)鍵激素，它們的_____、_____等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向；若想探究生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響，則應(yīng)如何設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)？①

空白對(duì)照：不加任何激素；②

實(shí)驗(yàn)組1：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值為1；③

實(shí)驗(yàn)組2：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1；④

實(shí)驗(yàn)組3：生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1。探究?實(shí)踐菊花的組織培養(yǎng)使用比例實(shí)驗(yàn)結(jié)果生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素>生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素<生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素＝有利于根的分化有利于芽的分化，抑制根的分化促進(jìn)愈傷組織生長(zhǎng)生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂脫分化再分化濃度比例《金》P394、5、7即：生長(zhǎng)素促進(jìn)生根；細(xì)胞分裂素促進(jìn)生芽植物激素使用先后順序產(chǎn)生的影響使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先生長(zhǎng)素，后細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂但不分化先細(xì)胞分裂素，后生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂也分化

同時(shí)使用分化頻率提高不同植物激素使用量（生根裂芽）生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比值結(jié)果比值高時(shí)促根分化，抑芽形成比值低時(shí)促芽分化，抑根形成比值適中促進(jìn)愈傷組織生長(zhǎng)離體無菌一定的營(yíng)養(yǎng)、激素適宜的外界條件(溫度、pH、光照等)外植體愈傷組織根、芽或胚狀體試管苗脫分化再分化黑暗光照小結(jié)細(xì)胞分裂素≈生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素>生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素<生長(zhǎng)素《金》P34比較脫分化和再分化《金》P34例1、例2；P354《報(bào)》38期P21、2、4；P31否則，基因選擇性表達(dá)植物組織培養(yǎng)技術(shù)特殊的植物組織培養(yǎng)——花藥離體培養(yǎng)生殖方式為特殊的有性生殖，培養(yǎng)過程中只涉及有絲分裂花藥試管苗脫分化再分化愈傷組織單倍體：植株矮小、高度不育秋水仙素誘導(dǎo)純合品種

欲培育地上長(zhǎng)番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級(jí)作物”。你有什么好妙招？利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能。因?yàn)閮煞N生物之間存在著天然的生殖隔離03植物體細(xì)胞雜交技術(shù)四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念：將?__________的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成?__________，并把雜種細(xì)胞培育成?__________的技術(shù)。2.過程：.&1&

.不同來源雜種細(xì)胞新植物體*融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？①未融合的細(xì)胞：A、B②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB③多細(xì)胞融合體閱讀課文36-38頁，圖2-4，討論：（1）要想讓兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？（2）怎樣通過比較溫和的方法去掉細(xì)胞壁？原生質(zhì)體和原生質(zhì)層有何區(qū)別？（3）怎樣誘導(dǎo)兩個(gè)原生質(zhì)體的融合？與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？（4）如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？（5）這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)有什么意義？將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)03原生質(zhì)體細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核原生質(zhì)層①去壁原因：

。②方法：

。*為什么用上述酶？___________________________________*酶解法利用了原理？___________*纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）酶解法（纖維素酶和果膠酶）植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成酶的專一性（1）去除細(xì)胞壁

相關(guān)提醒使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破，保持原生質(zhì)體正常②方法：①理論基礎(chǔ)：

（2）原生質(zhì)體間的融合

相關(guān)提醒（3）細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功的標(biāo)志是:重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞得到雜種植株細(xì)胞膜具有流動(dòng)性

物理方法：電融合法、離心法化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合法、

高Ca2+-高pH融合法*融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？①未融合的細(xì)胞：A、B②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB③多細(xì)胞融合體*此時(shí)

細(xì)胞器活動(dòng)增強(qiáng)？高爾基體、線粒體二①①

②③④⑤⑥植物體細(xì)胞雜交雜種細(xì)胞去壁去壁誘導(dǎo)融合脫分化再分化移栽植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜的流動(dòng)性）03植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志高爾基體、線粒體驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)1.概念：將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。5.意義:打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。03植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原生質(zhì)體融合植物組織培養(yǎng)《金》P35例3、例4；P3616《報(bào)》38期P34、5思考：若植株A和植株B細(xì)胞結(jié)構(gòu)如圖所思，A有X條染色體，B有Y條染色體，通過植物細(xì)胞融合技術(shù)獲得雜種細(xì)胞AB，則：①雜種細(xì)胞的染色體數(shù)為______②雜種細(xì)胞的基因型為__________③雜種細(xì)胞中染色體組數(shù)為________④得到的雜種植株為____倍體⑤理論上該植株可育嗎？

__________________________________________⑥得到的雜種植株與植株A和植株B還是同一物種嗎？

__________________________________________X+YDdYyRr4四可育，有同源染色體，同源染色體能聯(lián)會(huì)，可形成配子*異源四倍體不是，因?yàn)榇嬖谏掣綦x（無法產(chǎn)生可育后代）2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分?纖維素酶和果膠酶

"番茄—馬鈴薯"沒有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯，主要原因是∶生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，它們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(dá)，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長(zhǎng)馬鈴薯了。練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)"番