高中生物第3章细胞工程第1节植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术同步备课课件北师大版选修3.ppt

第1课时植物细胞工程的基本技术 第3章第1节植物细胞工程 目标导读1 结合教材P47图3 2和实验内容 掌握植物组织培养技术 2 分析教材P49图3 3 理解植物体细胞杂交技术 重难点击1 细胞全能性的含义及其在植物组织培养中的应用 2 植物组织培养技术 3 植物体细胞杂交技术 课堂导入 君子 兰的快速繁殖 春风欲擅秋风巧 催吐幽兰继落梅 素有 天下第一香 之称的兰花 以其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵 成为自古以来文人墨客吟诗作赋的对象 但是 兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大 需要较长时间才能获得少量幼苗 如何才能满足人们对兰花的需求呢 科学家在细胞全能性的理论基础上发现了兰花快速繁殖的技术 植物组织培养 植物组织培养是植物细胞工程的核心技术 植物细胞工程的基本技术还有哪些 又在哪些方面得到了应用呢 一 植物组织培养技术 二 植物体细胞杂交技术 内容索引 当堂检测 一 植物组织培养技术 1 理论基础植物细胞的 其含义是具有某种生物的任何一个细胞 都具有发育成的潜能 2 技术类型 1 植物的细胞培养 对选定的进行培养 主要的方法是 培养 是植物体细胞杂交 植物细胞核移植 显微注射和细胞代谢产物大规模生产等技术的 2 原生质体培养 利用去除植物的细胞壁 可以获得原生质体 原生质体培养是和显微注射技术的基础 全能性 全部遗传信息 基础梳理 完整生物体 植物细胞 细胞悬 浮 基础 纤维素酶和果胶酶 植物体细胞杂交 3 花粉和花药培养 快速选育出的植株 4 植物离体胚培养 分为培养和培养 常用于挽救 的种子幼胚 3 实验 小麦种胚的组织培养 1 实验原理在特定的营养和激素条件下 小麦的种胚可以形成愈伤组织 然后生成幼苗 进而发育成完整的小麦植株 稳定遗传 幼胚 成熟胚 远缘杂 交 脱分化 再分化 2 方法步骤 将小麦种子在水中浸泡过夜 在上用处理30min后 立即用清洗2 3次 剥离种胚 接种到培养基上 封盖培养瓶口 将培养瓶置于23 26 恒温箱中培养 获得愈伤组织 将生长状态良好的愈伤组织转接到培养基上 置于23 26 的恒温箱中培养 获得幼苗 当幼苗生长到3 4cm时 转接到培养基上 继续光照培养 对幼苗进行7d炼苗处理 然后移栽到土壤中 超净工作台 次氯酸钠溶液 无菌水 避光 分化 光照 生根 4 植物组织培养的概念在和的条件下 将的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 最终诱导产生 或完整的植株 无菌 人工控制 离体 愈伤组织 丛芽 问题探究 以下是利用胡萝卜的组织进行植物组织培养的过程 请分析 答案脱分化 再分化 1 分别表示什么过程 答案 3 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 答案 答案培养物经过诱导后 失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞 故愈伤组织中不会含有叶绿体 2 在植物组织培养过程中 为什么要进行一系列的消毒 灭菌 并且要求无菌操作 答案防止杂菌污染 杂菌能在培养基上迅速生长消耗营养 且有些杂菌会危害培养物的生长 答案 4 植物组织培养中的脱分化阶段 培养的组织细胞是自养型还是异养型 为什么 答案脱分化过程中细胞营异养生活 因为此时细胞没有叶绿体 并且一般要避光培养 无法进行光合作用 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 1 如图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后 在一定的条件下 形成试管苗的培育过程 请据图回答下列问题 解析图中A为脱分化过程 B为再分化过程 A过程需避光培养 B过程需光照培养 拓展应用 答案 解析 无机物 生长素 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 而叶肉细胞具有叶绿素 这是基因 的结果 答案 细胞的全能性 有丝分裂 分化 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 选择性表达 植物组织培养的注意事项 1 实验成功的关键是避免微生物污染 所有实验用具需严格灭菌 确保实验过程无菌操作 2 培养基中必须含有植物生长所必需的全部营养 如矿质元素 糖 维生素等 3 离体的植物细胞 组织和器官脱分化形成愈伤组织时 需避光培养 再分化时 却要在光照条件下进行 4 再分化过程是先进行生芽培养 再进行生根培养 5 植物激素 特别是生长素和细胞分裂素的配比对器官的发生具有一定的影响 比值高时 有利于根的分化 抑制芽的形成 比值低时 有利于芽的分化 抑制根的形成 比值适中时 促进愈伤组织的生长 不分化 二 植物体细胞杂交技术 1 概念植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成 并把培育成完整植物体的技术 2 原理 细胞膜的性和植物细胞的性 3 过程 1 用和除去细胞壁 制备原生质体 2 诱导原生质体融合 方法有物理法和化学法两类 物理法包括 等 化学法一般用诱导 3 杂种细胞再生出的过程 这是原生质体融合成功的标志 4 进行植物组织培养 获得杂种植株 原生质体 基础梳理 杂种细胞 杂种细胞 全能 纤维素酶 果胶酶 离心 振动 电刺激 聚乙二醇 PEG 细胞壁 流动 4 优点 克服的障碍 大大扩大了可用于杂交的亲本组合范围 5 未解决的问题 还不能让杂种植物按人们的要求表现出亲代的性状 6 植物细胞工程的概念利用和的原理和方法 以为基本单位进行培养增殖或按照人们的意愿来细胞的某些生物学特征 从而获得细胞产品的一门综合技术 远缘杂交不亲和 细胞生物学 分子生物学 植物细胞 改造 问题探究 下图是两种植物进行植物体细胞杂交的过程 请分析 1 将来自不同植物的两个体细胞融合时 首先遇到的障碍是什么 怎样解除此障碍 答案细胞壁阻碍细胞间的融合 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 答案 2 将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后 经一定的方法促融 常用的化学促融剂是什么 如果只考虑两两融合 可以形成几种融合细胞 哪种融合细胞才是符合要求的 答案聚乙二醇 三种 AA BB AB AB融合细胞才是符合要求的 答案遗传物质来自两个亲本 具有双亲的遗传性状 染色体数目变异 3 杂种植物在遗传上有何特点 从染色体组成上看杂种植株的变异属于哪一种 答案 答案克服了植物远缘杂交不亲和的障碍 打破了物种之间的生殖隔离 4 与传统有性杂交相比 植物体细胞杂交技术的优点是什么 拓展应用 2 如图为 番茄 马铃薯 的培育过程示意图 有关叙述正确的是A 获得a b细胞需要胰蛋白酶和果胶酶B 诱导a b细胞融合的化学试剂一般用秋水仙素C a b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性D d e f过程表示植物的组织培养过程 e f分别为脱分化和再分化 答案 解析 解析植物体细胞在杂交之前 必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 获得具有活力的原生质体 a b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性 诱导a b细胞融合的化学试剂一般用聚乙二醇 d e分别为脱分化和再分化 体细胞杂交过程中涉及的遗传知识 1 从生殖类型上看 植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合 应属于无性生殖 变异类型应是染色体数目的变异 但由于含有两个亲本的遗传物质 因此具有两个亲本的遗传性状 2 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管染色体 基因组还是染色体组都采用直接相加的方法 课堂小结 植物细胞工程的基本技术 理论基础 常用技术 植物组织培养 细胞的全能性 离体的细胞 组织和器官 愈伤组织 根 芽 或胚状体 植物个体 过程 两个植物细胞 原生质体融合杂种细胞 杂种植株意义 克服了 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 植物细胞工程的基本技术 常用技术 植物体细胞杂交 纤维素酶 原生质体 细胞壁 愈伤组织 远缘杂交不亲和的障碍 当堂检测 1 下列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 2 3 4 5 1 解析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 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 种子发育成植株 是正常的生命历程 不属于全能性 答案 解析 A b试管中细胞全能性最高B d试管中培育出的个体都是纯合体C a b的过程不需要光照D a d的细胞分裂方式都是有丝分裂 2 如图为植物组织培养过程 有关说法不正确的是 答案 2 3 4 1 5 解析试管中的试管苗来源相同 都是通过植物组织培养发育而成的 植株的基因型相同 但不一定是纯合体 解析 2 3 4 1 5 3 下列有关原生质体的叙述中 正确的是 组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 原生质体包括细胞膜 液泡膜及两者之间的细胞质 被除去细胞壁的活的植物细胞是原生质体 原生质体只能用于植物细胞工程A B C D 答案 解析 解析细胞壁不是原生质体的成分 组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸 全部的细胞膜 细胞质 细胞核是细胞工程中的原生质体 细胞膜 液泡膜以及两者之间的细胞质构成的是原生质层 4 A种植物细胞 基因型为Aa B种植物细胞 基因型为Bb 去掉细胞壁后 诱导两种细胞的原生质体融合 形成单核的杂种细胞 则经过组织培养得到的杂种植株是A 二倍体 基因型为AaBbB 二倍体 基因型为AAaaBBbbC 四倍体 基因型为AaBbD 四倍体 基因型为AAaaBBbb 2 3 4 1 答案 5 解析杂种植株为四倍体 基因型为AaBb 解析 5 如图表示植物组织培养过程 请回答下列问题 2 3 4 1 5 1 图中 过程获得的细胞是正常植物体经 形成的 在这一过程中的染色体的变化是 减数分裂 答案 染色体复制一次 细胞分裂两次 子细胞中染色体数 目是亲代细胞的一半 2 要顺利完成 过程 除了需要各种无机营养物质外 还需要在培养基中加入 两类不同功能的物质 该过程形成的细胞与正常体细胞相比 具有 的特点 3 从过程 的结果看 它的本质是 答案