高中生物 第二节植物的克隆辅导教案 浙科版

用心 爱心 专心1 辅导教案辅导教案 基础链接基础链接 温故知新温故知新 一 细胞的分化 1 细胞的后代在形态 结构和功能上发生 的过程 叫细胞的分化 2 细胞分化是 的 一旦沿着一定方向分化 便不会反分化到原来的状态 二 细胞的全能性 1 植物细胞具有发育成 的潜能 叫植物细胞的全能性 2 植物高度分化的细胞仍具有发育成 的能力 动物细胞不表现出全能性 但 其 仍具有全能性 三 干细胞 1 按照来源 干细胞分为 细胞和 细胞 2 干细胞的特点之一是进行 分裂 就是每次分裂所产生的两个细胞中 一个 仍是干细胞 另一个会形成各种体细胞 一 1 稳定性差异 2 不可逆 二 1 完整个体 2 完整个体 细胞核 三 1 胚胎 成体 2 不对称 聚焦科技聚焦科技 扫描知识扫描知识 植物克隆技术的基础是植物组织培养 植物组织培养是将离体的植物细胞 组织 器 官通过诱导产生愈伤组织并最终发育成完整的植株的过程 一 植物细胞全能性和组织培养方法 1 植物组织培养程序 1 配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含 0 7 1 琼脂的培养基 倒在灭菌 试管中凝固成半固体 用心 爱心 专心2 该步骤主要是为植物组织培养创造适宜的条件 原因如下 培养的细胞不能进行光合作用 只能从培养基中获得必需的营养物质 生长调节剂有利于诱导细胞的分化 半固体培养基有利于固定生长的植物体 2 从消毒的根 茎或叶上切取一些小的组织块 消毒的作用有以下几点 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下 将离体的植物组织细胞 培养在人工配制的 培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 根 芽 最终形成完整的植株 避免细菌与组织块争夺营养物质 防止细菌产生的有毒物质影响组织块的发育 获得无病毒的植株 3 将组织块放在固体培养基上进行培养 获得愈伤组织 脱分化 已经分化定型的细胞 经过诱导成为重新恢复了分裂能力 即分生状态 细 胞的过程 愈伤组织 分化的细胞经过脱分化形成的相对分化的活的薄壁细胞团组成的新生组 织 4 以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织 由愈伤组织发育成胚状体 进 而形成新植株 其过程如下 离体的植物组织细胞愈伤组织根 芽 植物 脱分化 再分化 体 2 植物细胞全能性的体现 全能性高低的比较 受精卵 最高 卵细胞 精子 体细胞 植物体细胞 动物体细胞 胚胎干细胞 其他干细胞 体细胞 1 植物细胞全能性的含义 植物细胞具有发育成完整个体的潜能 即使高度成熟和分 化的细胞 都保持分生状态的能力 都具有遗传上的全能性 2 全能性的基础 每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完 整个体的全部基因 3 全能性程度 不同种类的植物或同种植物不同基因型个体之间遗传性的差异 细胞 全能性的表达程度大不相同 4 全能性降低的因素 由于染色体畸变 细胞核变异或非整倍体产生 激素平衡被打破或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变 缺乏成胚性的细胞系 用心 爱心 专心3 5 植物细胞表达全能性的步骤 成熟细胞 愈伤组织 出根出芽 完整植株 6 克隆成功的注意事项 深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件 在植物克隆实验研究中 尽量选择性状优良 细胞全能性表达充分的基因型 3 细胞培养和器官培养 1 细胞培养 有如下几种技术 组织培养 诱发产生愈伤组织 用于研究植物的生长发育 分化和遗传变异 进行 无性繁殖 制取代谢产物 悬浮细胞培养 在愈伤组织的基础上发展起来的一种培养技术 适合于进行产业化 大规模细胞培养 原生质体培养 脱壁后的植物细胞叫原生质体 特点 一是比较容易摄取外来的遗 传物质 如 DNA 二是便于进行细胞融合 三是与完整细胞一样具有全能性 单倍体培养 通过花药或花粉培养可获得单倍体 经人为将染色体加倍后可得到完 全纯合的个体 2 器官培养 愈伤组织是未分化的细胞 而器官的形成是细胞分化的结果 影响器官分化和形成的主要因素是植物激素的含量配比 适量的激动素与细胞分裂素配比有利于芽的分化 适当的吲哚乙酸与减除其他激素有 利于诱导生根 3 细胞培养和器官培养的意义 可以进行植物体外受精及受精卵的植物胚胎发育过程研究 可以进行植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究 可以方便地通过实验手段培育植物新品种 4 原生质体培养与植物细胞工程 原生质体培养的植株保持了母本的性状 1 原生质体培养 用心 爱心 专心4 用纤维素酶和果胶酶处理根尖 叶片 愈伤组织或悬浮培养细胞 将细胞壁去除 得 到球形的原生质体 通过原生质体培养获得再生植株的过程 2 植物细胞工程 在原生质体培养的基础上 通过原生质体融合 体细胞杂交 和基因工程结合的一种技 术 操作过程 培养原生质体培养成特定植株 1 外源基因导入受体细胞 转基因细胞 2 细胞融合 原生质体融合 重组细胞 图解如下 植物体细胞杂交 原理 膜的流动性和细胞的全能性 意义 克服不同种生物有性杂交障碍 打破物种之间的生殖隔离 马铃薯 番茄没有像人们预想的那样地上长番茄 地下结马铃薯 主要原因是 生物 基因的表达不是孤立的 它们之间是相互调控 相互影响的 所以马铃薯 番茄杂交植株 的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质 但这些遗传物质的表达受到相互干扰 不能再像 马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达 杂交植株不能地上长番茄 地下结马铃薯 就是很自然的了 5 多途径的植物克隆实践 1 将外源遗传物质 DNA 导入宿主细胞 可以培育出抗逆 高产及优质的转基因植株 2 植物细胞培养 用心 爱心 专心5 培养特定细胞系 实现产生次生代谢产物的克隆和产物的工业化生产 通过花药培养 进行单倍体克隆 从新植株中 选择有益性状的作物新类型 在培养基中加入不同浓度的 NaCl 或病原体 诱发和筛选抗盐或抗病突变体 在培养 基中加入不同浓度的赖氨酸类似物 能产生抗赖氨酸类似物的突变体 二 植物克隆的发展 1 探索阶段 20 世纪初到 30 年代中期 1 1904 年 辣根菜胚离体培养成功 2 1922 年 离体根尖培养成功 3 1925 1929 年 利用人式培养基培养亚麻种间杂种离体胚 证明了远缘杂交的可 行性 2 奠基阶段 20 世纪 30 年代中到 50 年代末 1 1934 年 发现了 B 族维生素与植物生长素 IAA 对植物生长调节的重要性 2 1944 年 发现腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有解除功能 3 1958 1959 年 由胡萝卜愈伤组织培养出了胡萝卜体细胞胚 3 成熟发展阶段 20 世纪 60 年代 1 1960 年 用真菌纤维素酶分离植物原生质体成功 2 1971 年 烟草原生质体再生植株培育成功 3 1972 年 运用原生质体融合获得烟草体细胞杂种培养成功 克隆技术与许多生物工程 基因工程 辐射技术 航天工程 相结合 一定会取得惊人 的成就 纲举目张纲举目张 理清结构理清结构 植物克隆的技术基础是植物组织培养 植物组织培养的理论基础又是细胞的全能性 植物细胞工程的应用 使优质高产植物的培育进入了高潮 突破难点突破难点 化解疑点化解疑点 用心 爱心 专心6 1 分化的细胞为什么具有全能性 探究发现 分化的细胞具有全能性 可以从细胞的来源 有丝分裂上进行理论分析 形成的子细胞核应与受精卵的完全相同 含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成 为完整个体必需的全部基因 应该具有全能性 实际上在体内分化的细胞没有表达出全能 性 原因是基因的选择性表达 但离体培养时 脱离母体的限制 在一定条件下就能表达 细胞全能性的高低与分化程度呈负相关 分化程度越大 全能性越低 同一生物体不 同细胞全能性的大小不同 我的发现 2 植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的 探究发现 植物组织培养中使用的一般是高度分化了的细胞 在植物体中是不会再分 裂的 只是执行某种功能直至死亡 这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态 变 成分生状态的细胞 分裂产生愈伤组织 这个过程称为脱分化过程 这种转变在细胞的形 态结构和生理生化上都会产生一系列变化 组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需 要两个条件 即创伤和外源激素 分化细胞在细胞周期中是处于一种相对静止状态的细胞 脱分化是要打破这种状态 使细胞进入新的细胞周期 进行细胞分裂 形成愈伤组织 当细胞脱分化形成愈伤细胞后 经过一