高中生物 2.2.1植物细胞工程配套课件 新人教版选修3.ppt

2 1植物细胞工程 一 细胞工程的概念理解1 原理和方法 细胞生物学和 2 操作水平 或细胞器水平3 工程目的按照人的意愿来改变 或 4 根据操作对象的不同分类植物细胞工程和 分子生物学 细胞水平 细胞内的遗传物质 获得细胞产品 动物细胞工程 二 植物细胞工程1 理论基础 1 概念 每个生物细胞都具有发育成完整生物体的潜能 2 物质基础 细胞中具有本物种 2 植物组织培养技术 1 概念理解 培养对象 培养条件 无菌 相关激素等人工控制条件 培养结果 产生 最终形成 细胞的全能性 全部遗传信息 离体的器官 组织 细胞 人工配制的培养基 愈伤组织 丛芽 完整的植株 2 操作流程 外植体 根 芽或胚状体试管苗3 植物体细胞杂交技术 1 概念 将 的植物体细胞 在一定条件下融合成 并把杂种细胞培育成 的技术 脱分化 再分化 愈伤组织 不同种 杂种细胞 新的植物体 细胞a 细胞b 原生质体b 原生质体a 融合的原生质体 杂种细胞 杂种植株 去壁 再生壁 植物组织培养 2 操作流程 3 流程分析 获得原生质体的方法 去除细胞壁 诱导原生质体融合的方法 物理法 等 化学法 用 作为诱导剂 原生质体融合的原理 原生质体融合完成的标志 4 意义 利用纤维素酶和果胶酶 离心 振动 电激 聚乙二醇 细胞膜具有一定的流动性 杂种细胞再生出细胞壁 克服了远缘杂交不亲和的障碍 三 植物细胞工程的实际应用 实际应用 植物繁殖的新途径 作物新品种的培育 细胞产物的工厂化生产 微型繁殖 作物脱毒 常利用茎尖等分生组织 人工种子 胚状体等外包裹人工薄膜得到的种子 单倍体育种 突变体的利用 如人参皂甙干粉的生产 点拨 自然种子属于有性生殖方式 而人工种子属于无性生殖方式 单倍体育种过程中虽然存在植物组织培养 但属于有性生殖方式繁殖后代 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 选取根尖 茎尖 形成层部位最容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞 脱分化 再分化等 除脱分化 再分化外 还要用酶解法去除细胞壁 用一定的方法诱导细胞融合 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础 植物体细胞杂交所用的技术更复杂 高考警示钟 1 不同细胞的全能性不同 具体表现为 受精卵 生殖细胞 体细胞 离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关 但生殖细胞特殊 2 脱分化形成愈伤组织的过程不需要光 再分化过程需要光 因为愈伤组织利用有机营养成分 而试管苗需要进行光合作用以自养 3 植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同 因为培养的目的不同 生根或生芽 典例训练1 通过细胞工程技术 利用甲 乙两种植物的各自优势 甲耐盐 乙高产 培育高产耐盐的杂种植株 请完善下列实验流程并回答问题 1 a是 酶和 酶 b是 d是具有 优良性状的幼芽 d长成的幼苗需要选择的原因是 2 由c形成植株的过程利用了 技术 形成愈伤组织需要经过过程 愈伤组织形成d需要经过 过程 整个培养过程要在 条件下进行 3 植物体细胞融合成功的标志是 目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决 如 尽管如此 这项新技术在 等方面取得的重大突破还是震撼人心的 解题指南 1 知识储备 植物体细胞杂交过程和植物组织培养过程 2 解题关键 1 明确诱导原生质体融合后产生的杂种细胞有多种 需经筛选 2 注意流程图中关键字眼 用钠盐浓度为0 6 的固体培养基培养 即筛选掉了不耐盐的愈伤组织 解析 1 由植物细胞变成原生质体 主要原因是去掉了细胞壁 其主要成分是纤维素和果胶 酶有专一性 所以应用纤维素酶和果胶酶处理 两个原生质体经peg诱导后融合 再生出细胞壁后变成杂种细胞 利用植物组织培养技术可得到愈伤组织 丛芽结构和试管苗 并非每个细胞都能表达出耐盐性状 需要利用含盐培养基进行选择 2 c细胞是杂种细胞 形成植株需要植物组织培养过程 经历了细胞的脱分化过程和再分化过程 过程中涉及到培养基培养过程 所以无菌操作非常重要 3 植物细胞融合时 核质应该都进行融合 当细胞壁再生时 说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢了 即融合成功 植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍 但让杂合子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难 答案 1 纤维素果胶融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种 2 植物组织培养脱分化再分化无菌 3 再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性状克服远缘杂交不亲和的障碍 互动探究 1 b的产生除用peg诱导还有其他办法吗 提示 用物理法如离心 振动 电激等 分析 peg诱导原生质体融合是化学法 物理法也能使两个原生质体融合 2 如图操作后的目的植株是否高产耐盐 提示 耐盐但不一定高产 分析 培育过程中进行了耐盐的选择 没有进行高产的选择 需要在目的植株得出产量记录后再进行选择 植物细胞工程的实际应用1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 微型繁殖 保持优良品种的遗传特性两个优点 高效快速地实现种苗的大量繁殖 2 作物脱毒 解决的问题 无性繁殖的作物 感染的病毒在体内逐年积累 产量降低 品质变差 解决方法 切取一定大小的茎尖进行组织培养 再生的植株就有可能不带病毒 从而获得脱毒苗 理论基础 植物分生区附近病毒极少 甚至无病毒 成果 采用茎尖组织培养技术 已获得脱毒的马铃薯 草莓 甘蔗 菠萝和香蕉等 3 人工种子 获取方法 以植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等为材料 用人工薄膜包装 解决的问题 a 一些植物繁殖周期长 数年后才能结出种子 b 有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性 c 常规种子的生产受季节 气候和地域的限制 并且占用大量的土地 2 单倍体育种和突变体利用的比较 3 细胞产物的工厂化生产 1 细胞产物的种类 蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 2 成功的实例 人参 三七 紫草和银杏的细胞产物都已实现了工厂化生产 典例训练2 2012 汕头模拟 下面为植物组织培养流程图解 以下相关叙述中错误的是 a 上述过程中脱分化发生在b步骤 形成愈伤组织 此过程中植物激素发挥了重要作用b 再分化发生在d步骤 是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程c 从叶组织块到种苗形成的过程说明植物叶片细胞具有全能性d c过程中适量的吲哚乙酸可以诱导根的生成 解题指南 1 考查实质 植物组织培养过程中脱分化和再分化的过程 2 解题关键 1 脱分化形成愈伤组织 再分化形成胚状体 2 再分化过程中激素的配比不同诱导生成的结构不同 解析 选b b是脱分化 脱分化过程需要植物激素诱导生根和生芽 c是再分化 是愈伤组织生成根和芽的过程 细胞全能性是指离体细胞 组织等发育成完整个体的能力 从叶组织块到种苗形成过程体现了细胞的全能性 c过程中适量的吲哚乙酸可以诱导根的生成 1 2012 杭州模拟 植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式是 a 脱离母体后 给予适宜的营养和外界条件 减数分裂b 导入其他植物细胞的基因 有丝分裂c 将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵母细胞内 减数分裂d 脱离母体后 给予适宜的营养和外界条件 有丝分裂 解析 选d 植物脱分化过程中仅涉及有丝分裂 减数分裂发生在有性生殖过程中 植物的体细胞由于基因的选择性表达没有体现细胞的全能性 只有脱离母体后 给予适宜的营养和外界条件 才能表达全能性 2 用高度分化的植物细胞 组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织 则关于该愈伤组织的说法错误的是 a 是细胞经过脱分化和分裂形成的b 细胞没有全能性c 是由排列疏松的薄壁细胞组成的d 可以形成具有生根发芽能力的胚状结构 解析 选b 愈伤组织是经脱分化形成的高度液泡化 无定形的薄壁细胞 具有全能性 可以再分化为根 芽 进而形成新植株 3 有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法 不正确的是 a 已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程b 已经分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞 进而形成植物的愈伤组织的过程c 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d 离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导 解析 选c 离体的植物组织在一定的培养条件下 先脱分化形成植物的愈伤组织 然后再分化出根和芽 形成完整的植株 而分化出根和芽的过程属于再分化 4 双选 下面有关植物组织培养的叙述中 不正确的是 a 植物组织培养技术是植物细胞工程技术的一方面b 植物组织培养过程中必须先形成胚状体c 进行植物组织培养的条件是营养物质 适宜温度 光和氧气d 培养基中添加植物激素是植物组织培养不可缺少的条件 解析 选b c 植物细胞只有脱离了植物体 在一定的外部因素的作用下 经过细胞分裂形成愈伤组织 才表现出全能性 由愈伤组织细胞发育 分化出新的植物体 影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素 当细胞分裂素与生长素共同使用比值适中时 能强烈刺激愈伤组织的形成 5 如图为白菜与甘蓝体细胞杂交育成白菜 甘蓝杂种植株的示意图 请据此回答 1 图中 过程用到的酶是 作用的结果是获得 2 在 过程中 常用的化学诱导剂是 若在容器中放置若干a b 诱导完成且假设所有细胞发生了融合 只考虑细胞两两融合 然后经 过程 形成的d细胞的类型有 种 从中选出 进行培养 3 图中 过程是 过程合称 技术 解析 1 前后变化是细胞壁的有无 所以 过程应该是去壁的过程 作用过程中考虑细胞壁的主要成分和酶的专一性 需用