高中生物 专题2 细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术精讲导学课件 新人教版选修3.ppt

专题2细胞工程2 1植物细胞工程2 1 1植物细胞工程的基本技术 一 细胞工程的含义 细胞 分子 细胞 细胞器 遗传物质 细胞产品 植物 动物 二 植物细胞的全能性1 含义 具有某种生物 的任何一个细胞 都具有发育成 的潜能 2 表达过程 1 脱分化 让已分化的细胞经过诱导后 失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程 2 再分化 脱分化产生的 在一定的培养条件下 再分化出 进而形成完整的小植株 全部遗传信息 完整生物体 结构和 功能 愈伤组织 幼根和芽 三 植物组织培养技术1 理论基础 原理 2 过程 植物细胞的全能性 器官 组织或细胞 愈伤组织 再分化 四 植物体细胞杂交技术1 概念 将不同种的植物 在一定条件下融合成 并把杂种细胞培育成 的技术 体细胞 杂种 细胞 新的植物体 2 过程 细胞壁 原生质体融合 细胞壁 脱分化 愈伤组织 再分化 体细胞融合 组织培养 3 融合成功的标志 杂种原生质体再生出 4 意义 克服不同种生物 的不亲和性 细胞壁 远缘杂交 1 判断正误 1 植物的种子能发育成完整的植株 体现了细胞的全能性 分析 因为种子中的胚已完成了早期发育 所以体现了新植物体的幼体发育成完整植株的过程 相当于植物的长大 2 离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属于脱分化 分析 离体的植物组织在一定的培养条件下 先脱分化形成愈伤组织 然后再分化生出根和芽 而分化出根和芽的过程属于再分化 3 植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术 4 植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性 分析 植物原生质体融合的原理是细胞膜的流动性 2 问题思考 1 若培养物取自植物的幼茎 叶片等含有叶绿体的部位 愈伤组织中是否会含有叶绿体 提示 培养物经过诱导后 失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞 愈伤组织中不含有叶绿体 2 去除植物细胞壁为什么要用纤维素酶和果胶酶 提示 因为植物细胞壁的化学成分是纤维素和果胶 酶具有专一性 纤维素酶和果胶酶能够催化分解细胞壁 而对细胞膜没有破坏作用 一 植物细胞的全能性和脱分化 再分化过程1 细胞的全能性 1 具有全能性的原因 一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 2 表达全能性的能力大小 通常情况下 受精卵 配子 体细胞 植物细胞 动物细胞 具有持续分裂能力的细胞 不分裂的细胞 分化程度低的细胞 分化程度高的细胞 2 植物细胞全能性表达所需条件 1 体细胞未表现全能性的原因 基因的选择性表达 2 体现细胞全能性的条件 3 脱分化和再分化的比较 易错提醒 正确理解细胞的全能性 全能性表达的标志 已分化的细胞能形成完整的个体 若只是形成某种组织或器官则不能体现全能性 全能性的原理 细胞具有发育成完整个体所必需的 全套 基因而不是 全部 基因 配子中有全套基因 因此同样具有全能性 典例训练1 下列围绕有关细胞全能性的叙述 正确的是 a 植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因b 高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性c 植物体内某些体细胞没有表现出全能性 其原因是所含基因不同d 紫色糯性玉米种子培育成植株 这反映植物种子具有全能性 解题关键 解答本题的关键 1 全能性与全能性表达是两个不同的概念 2 种子发育成个体 是正常生命历程 不属于细胞全能性的范畴 解析 选b 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因 而配子也具有这样的全套基因 同样具有全能性 a项错误 植物体内细胞没有表现出全能性 这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果 c项错误 种子发育成植株 是正常生命历程 未反映全能性 d项错误 细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞 组织或器官 b项正确 变式训练 植物组织培养依据的原理 培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是 体细胞的全能性 离体的植物器官 组织或细胞 丛芽 生长素和细胞分裂素 生长素和乙烯 愈伤组织 再分化 脱分化 植物体a b c d 解析 选a 植物组织培养的原理是细胞的全能性 培养过程的顺序是离体的植物器官 组织或细胞脱分化形成愈伤组织 愈伤组织再分化得到丛芽 最终形成植物体 所用激素是生长素和细胞分裂素 二 植物组织培养1 概念分析 1 培养条件 无菌和人工培养 离体 2 过程 脱分化 再分化 3 目的 获得细胞产品 形成完整的植株 2 原理 植物细胞具有全能性 具有某种植物全套遗传信息的任何一个细胞 都具有发育成完整植株的潜能 3 过程 1 外植体 用于植物组织培养的离体的器官 组织或细胞 2 脱分化 已经分化了的细胞 经过诱导 失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程 3 愈伤组织 细胞排列疏松而无规则 高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团 4 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养 又可以重新分化成根或芽等器官的过程 5 进行植物组织培养时应注意的五个问题 无菌 植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染 所有实验用具要严格灭菌 接种过程进行严格的无菌操作 取材 外植体的遗传特征 取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力 营养比 培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质 其中生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的生成起决定作用 光照时期 愈伤组织培养最初避光培养 后期见光培养 培养顺序 试管苗培养 要先进行生芽培养 再进行生根培养 试管苗培养要在光照条件下进行 4 植物激素在植物组织培养中的作用 易错提醒 植物组织培养并不是全程都需要光照 1 光照条件包括光照强度 时间和波长等 对于植物组织培养来说非常重要 2 在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养 有利于细胞的脱分化产生愈伤组织 如果是在光照条件下 容易分化产生维管等组织 不利于产生大量的愈伤组织 而在再分化的过程中一定要有光照 典例训练2 下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下 形成试管苗的培育过程 请据图回答下列问题 1 要促进细胞分裂生长 培养基中应有营养物质和激素 营养物质包括和小分子有机物 激素包括细胞分裂素和两类植物激素 2 此过程依据的原理是 a和b阶段主要进行的分裂方式是 b阶段除了细胞分裂外 还进行细胞等 3 此过程要无菌操作 主要是指对进行灭菌消毒 b阶段需要光照 原因是 4 试管苗的根细胞没有叶绿素 而叶的叶肉细胞具有叶绿素 这是的结果 5 a b两过程能否在同一培养基上进行 解题关键 解答本题需具备以下知识 1 组织培养时培养基中的成分 2 组织培养的过程 3 组织培养时的注意事项 解析 植物组织培养是用离体的植物组织 器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中 培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物 还有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素 由外植体发育到试管苗 脱分化阶段细胞进行有丝分裂 再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗 此阶段需要光照 原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 由于细胞分裂素和生长素对脱分化 再分化的作用不同 因此需配制不同浓度比值的生长素 细胞分裂素培养基 通过转接以便顺利完成脱分化和再分化 答案 1 无机物生长素 2 细胞的全能性有丝分裂分化 3 培养基芽发育成叶 叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 4 基因选择性表达 5 不能 三 植物体细胞杂交1 植物体细胞杂交的障碍 1 植物细胞都有细胞壁 根据酶的专一性原理 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 2 原生质体融合 人工诱导方法包括物理法 如离心 振动 电激 化学法 如聚乙二醇 peg 2 杂种植株遗传物质的变化 细胞融合属于染色体变异 杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和 染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数目之和 形成异源多倍体 3 植物体细胞杂交的原理 原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性 杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性 4 该技术的目的和优点 1 植物体细胞杂交的终点 是培育成杂种植株 而不是形成杂种细胞就结束 2 在育种上应用时最大的优点 克服远缘杂交不亲和的障碍 易错提醒 植物细胞融合的三点提醒 1 依据 植物细胞融合依据的生物学原理是细胞膜的流动性 2 融合成功的标志 杂种细胞再生出细胞壁 3 融合细胞类型 体细胞融合成功后 将得到ab型 aa型和bb型三种细胞 但只有ab型是杂种细胞 因此 在细胞融合后还应有一个筛选杂种细胞的过程 典例训练3 以下为植物体细胞杂交技术流程图 其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞 所含有的染色体组分别是aa和bb 据图分析回答 1 过程发生的化学变化是 2 将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养 再经过 和 c的细胞类型有 不考虑三个或三个以上的细胞融合 3 在采用化学法进行过程 时 一般是用作为诱导剂 4 植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比 前者的主要意义是 解题关键 解答本题应注意以下几点 1 明确植物体细胞杂交的基本过程 2 明确获得的杂种植株中染色体组成情况 3 理解植物体细胞杂交的意义 解析 1 体细胞杂交亦称为原生质体融合 是以植物体细胞为材料 经特殊的酶处理后 用去掉了细胞壁的裸细胞 原生质体为亲本 进行融合的一种新型的生物技术 2 将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养 经过细胞融合 c的细胞类型包括没有融合的细胞 相同细胞的融合和不同细胞的融合 即aa bb aaaa bbbb aabb 3 在采用化学法进行过程 时 一般是用聚乙二醇 peg 作为诱导剂 4 植物体细胞杂交的主要意义是克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍 答案 1 纤维素和果胶发生水解 或者纤维素分解为葡萄糖 果胶分解为半乳糖醛酸 2 aa bb aaaa bbbb aabb 3 聚乙二醇 peg 4 克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍 互动探究 植物体细胞杂交获得的杂种植株一定能获得两个亲本的优良性状吗 为什么 提示 不一定 两种植物细胞的基因集中到一个细胞中 基因间的表达可能相互影响 影响基因表达的因素发生了变化 基因表达的环境也发生了变化 导致一些基因不能表达 因此有的性状不能体现 规律方法 区分植物组织培养与植物体细胞