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33

1996年誕生的克隆羊多莉?qū)?017年問世的克隆猴“中中”和“華華”其實(shí)，自1996年2017年間，科學(xué)家們還相繼成功克隆了豬、馬、牛，甚至駱駝等等。為什么克隆猴的誕生會(huì)轟動(dòng)世界呢？猴子是靈長類動(dòng)物，是與人類最為相近的。多莉羊、牛、馬等雖克隆成功，但是靈長類動(dòng)物的體細(xì)胞克隆，卻一直沒有得到解決，成為世界性難題。以上這些成果的取得都離不開——細(xì)胞工程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年原理和方法

生物學(xué)

生物學(xué)和

生物學(xué)操作水平

水平

水平或

水平目的獲得特定的細(xì)胞組織、器官、個(gè)體或

。分類

細(xì)胞工程和

細(xì)胞工程（含胚胎工程）細(xì)胞分子細(xì)胞組織細(xì)胞產(chǎn)品植物動(dòng)物（P31-32）細(xì)胞工程是指應(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?？煞譃橹参锛?xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域。發(fā)育細(xì)胞器第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胚胎工程思+議1、細(xì)胞全能性的概念？在植物生長發(fā)育過程中，所有細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性嗎？為什么？2、植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過程？3、外植體、脫分化、再分化、愈傷組織的含義？4、菊花組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)原理及方法步驟？請(qǐng)結(jié)合教材P34-36，思考這些問題植物細(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)胞的全能性展+評(píng)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。體現(xiàn)細(xì)胞的全能性的標(biāo)志：

細(xì)胞的全能性細(xì)胞→完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞

實(shí)例：A.胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株

B.

受精卵發(fā)育成個(gè)體（動(dòng)植物）

C.蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細(xì)胞發(fā)育成雄峰

D.用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓?.具有全能性的原因：

細(xì)胞的全能性生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套

，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部

。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。

遺傳物質(zhì)基因3、全能性大?。弘S著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸降低。A.體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化程度：分化程度低的＞分化程度高的B.體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力：分裂能力強(qiáng)的＞分裂能力弱的C.不同類型細(xì)胞的全能性：受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞D.不同生物細(xì)胞的全能性：植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞

細(xì)胞的全能性如：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉在生物體的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性。因?yàn)樵谔囟〞r(shí)間、空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性表達(dá)。為什么生物體內(nèi)的細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性？思考1.概念：

指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞（稱為外植體）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)。2.原理：植物細(xì)胞的全能性3.過程：（圖2-1）外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根幼苗完整植株移栽成活02植物組織培養(yǎng)技術(shù)（2）嚴(yán)格的無菌條件

（1）離體

（3）適宜濃度和比例的激素（4）一定的營養(yǎng)條件思考（5）適宜的培養(yǎng)條件細(xì)胞在什么條件下才能表現(xiàn)出全能性呢？3.一般過程：在___________________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

團(tuán)塊。一定的激素和營養(yǎng)等未分化的細(xì)胞不定形的薄壁組織脫分化：愈傷組織：愈傷組織重新分化成芽、根等器官。再分化：外植體愈傷組織根、芽等（胚狀體）脫分化再分化不定形的薄壁組織團(tuán)塊特別強(qiáng)調(diào)：脫分化過程一般不需要光照、再分化過程需要光照。為什么需要光照？芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照13菊花的組織培養(yǎng)1.實(shí)驗(yàn)原理：①植物細(xì)胞一般具有______；全能性②在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過______和______，形成________，長出_______，進(jìn)而發(fā)育成__________；脫分化再分化胚狀體芽和根完整的植株③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；生長素細(xì)胞分裂素細(xì)胞分裂脫分化再分化濃度比例生長素/細(xì)胞分裂素

結(jié)果比值高(＞1)比值低(＜1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進(jìn)愈傷組織的形成2.材料用具①外植體：幼嫩的菊花莖段(細(xì)胞分裂旺盛，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織)②體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對(duì)手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行消毒③質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:對(duì)外植體進(jìn)行消毒④無菌水:清洗外植體⑤培養(yǎng)基（參見本書附錄1）菊花的組織培養(yǎng)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)生芽生根移栽探究?實(shí)踐菊花的組織培養(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接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根移栽1、外植體的消毒探究?實(shí)踐菊花的組織培養(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接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根移栽2、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長的小段。探究?實(shí)踐1、外植體的消毒菊花的組織培養(yǎng)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)生芽生根移栽探究?實(shí)踐在酒精燈火焰旁，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！（將“形態(tài)學(xué)下端”插入培養(yǎng)基）3、接種外植體菊花的組織培養(yǎng)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)生芽生根移栽探究?實(shí)踐4、誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)條件：①一般不需要光照；②溫度18---22℃。

注意：該過程一般不需要光照，有光不易形成愈傷組織。菊花的組織培養(yǎng)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)生芽生根移栽探究?實(shí)踐5、誘導(dǎo)生芽生根生芽過程：生根過程：

培養(yǎng)15~20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上（含細(xì)胞分裂素比例多），需光照。再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上（含生長素比例多），需光照。菊花的組織培養(yǎng)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)生芽生根移栽探究?實(shí)踐6、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，待其長壯后再移栽入土。若想探究生長素與細(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：生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1。思考課堂小結(jié)(1)A、B過程分別為

。C是

。A過程細(xì)胞分裂方式是

，B過程細(xì)胞分裂方式是

,同時(shí)也進(jìn)行

。A過程一般

光照；B過程需要光照，因?yàn)?/p>

。(2)影響A、B過程的關(guān)鍵因素是

，主要是

和

，二者添加的

會(huì)影響脫分化和再分化過程。(3)植物組織培養(yǎng)是一個(gè)

過程。（填“無性繁殖”、“有性繁殖”）例.下列是植物組織培養(yǎng)流程圖，請(qǐng)回答：有絲分裂細(xì)胞分化有絲分裂脫分化、再分化愈傷組織不需要葉綠素的合成需要光照細(xì)胞分裂素生長素?zé)o性繁殖濃度及比例植物激素檢DCC1.下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是：A.秋海棠的葉B.馬鈴薯的塊莖C.成熟的花粉D.木質(zhì)部中的導(dǎo)管細(xì)胞2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪項(xiàng)條件是不需要的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.植物組織培養(yǎng)形成的愈傷組織進(jìn)行培養(yǎng)，又可以分化形成根、芽等器官，這一過程稱為：A.脫分化B.去分化C.再分化D.脫分化或去分化檢1

選取多肉上健康、飽滿的葉片。2

用剪刀切下整片葉片，切口要平滑、整齊。也可以直接用手輕輕掰下葉片。3

平躺放在沙床上，葉片間隔相聚2~3厘米。4

葉片切口不要有碰臟，擺放通風(fēng)處2~3天，晾干。5

待葉片晾干后移至半陰處養(yǎng)護(hù)。6

約2~3周后生根，或從葉基處長出不定芽。7

葉插成功多肉進(jìn)行葉插繁殖【從社會(huì)中來】思考：據(jù)報(bào)道，某男子培育出一株奇怪的植株，實(shí)現(xiàn)了“地上長番

茄、地下結(jié)馬鈴薯”，你認(rèn)為該男子可能是利用什么方法獲

得的該植株？分析：

__________________________________________。接穗砧木嫁接。以土豆植株為砧木，以番茄植株為接穗討論：用傳統(tǒng)的有性雜交方法能得到雜種后代嗎？為什么？

不能；

因?yàn)閮煞N生物之間存在著生殖隔離；有沒有一種方法可以打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣“雜交育種“，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？思+議1、細(xì)胞全能性的概念、在植物生長發(fā)育過程中，所有細(xì)胞都能表現(xiàn)出全能性嗎？為什么？2、植物組織培養(yǎng)的概念、原理、過程？3、菊花組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)原理及方法步驟？4、植物體細(xì)胞雜交的過程、概念、原理及意義？1.過程去壁①去壁①融合

②再生新壁③脫分化④再分化⑤移栽03植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)---原生原層。①去壁原因：

。②方法：

。③相關(guān)酶：

。*酶解法利用了原理？

。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酶的專一性（1）去除細(xì)胞壁不包括：細(xì)胞液、細(xì)胞核原生原層

步驟詳解

步驟詳解理論基礎(chǔ)：

（2）原生質(zhì)體間的融合物理法：化學(xué)法：方法電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法細(xì)胞膜的流動(dòng)性

再生出細(xì)胞壁思考：1、參與此過程中的主要細(xì)胞器是？2、雜種細(xì)胞的染色體數(shù)是多少？3、雜種細(xì)胞染色體組數(shù)是多少？4、融合后，培養(yǎng)基中有幾種類型的細(xì)胞？驗(yàn)證產(chǎn)生新的細(xì)胞壁的方法：質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)（3）細(xì)胞融合完成的標(biāo)志：高爾基體兩親本染色體數(shù)之和兩親本染色體組數(shù)之和①未融合的細(xì)胞：A、B②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB

③多細(xì)胞融合體需要進(jìn)一步篩選

步驟詳解去壁①去壁①融合

②再生新壁③脫分化④再分化⑤移栽植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)03植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性原理：細(xì)胞的全能性植物體細(xì)胞雜交：雜交：不遵循孟德爾遺傳定律遵循孟德爾遺傳定律需要考慮生殖隔離不需要考慮生殖隔離體細(xì)胞融合----無性生殖精卵結(jié)合----有性生殖3.融合實(shí)例: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)。4.步驟說明:①酶解法去壁：纖維素酶、果膠酶②理化法促融：物理法：電融合法、離心法化學(xué)法：聚乙二醇融合法、高Ca2+—高PH融合法等5.意義:打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種。2.理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性課堂小結(jié)3)植物體細(xì)胞雜交的培養(yǎng)基中要添加蔗糖溶液且濃度略大于原生質(zhì)體內(nèi)的濃度，這樣不僅能為原生質(zhì)體提供營養(yǎng)，而且還能維持一定的滲透壓，使原生質(zhì)體保持正常的形態(tài)。課堂小結(jié)練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培