高中生物 2.2 植物细胞工程同步课件 苏教版选修3.pptVIP

第二节植物细胞工程 第二章细胞工程 学习导航1 简述植物组织培养 重点 2 举例说出植物组织培养的应用 重点 3 植物组织和细胞培养的一般过程 难点 4 简述植物体细胞杂交过程和意义 重点 一 细胞全能性1 概念 生物体的所有细胞几乎都含有该物种的全套遗传物质 具有发育成为完整个体所必需的 因此 这些细胞都具有发育成为一个新的生物个体的 细胞的这种特性称为 2 证据 植物 在适宜的条件下可培育成完整的正常植株 全部基因 潜能 细胞全能性 体细胞 二 植物组织培养技术1 概念 植物组织培养是指依据 原理 在 条件下 分离植物的器官 组织 细胞或 称为外植体 并在培养基上培养 在适宜条件下使其长成部分或完整植株的技术 2 培养材料 植株的 根尖 叶片和 等 细胞全能性 无菌 原生质体 茎尖 花药 3 两个主要的变化 1 脱分化 由已经分化的植物细胞形成 的过程 2 再分化 愈伤组织重新诱导分化形成 等器官的过程 4 愈伤组织 1 结构 是一团没有 并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞 愈伤组织 根 芽 特定结构和功能 2 功能 在一定的培养条件下也可诱导形成 也称为体细胞胚 5 人工种子 1 结构 在 外包裹人工胚乳和 2 优点 不受 因素的制约 繁殖速度快 可在短时间内提供大量种苗 有利于保存种系的优良性状等 胚状体 胚状体 人工种皮 环境 想一想为什么在进行植物组织培养的培养基中总是要添加一定量的生长素和细胞分裂素 提示 诱导细胞分裂和芽 根的分化 三 植物细胞培养1 对象 是组织培养过程中形成的 或其他易分散的组织 2 培养基 培养基 3 培养方法 进行 培养 通过 培养使细胞增殖 4 目的 获得大量的 和人类所需的 愈伤组织 液体 悬浮 继代 细胞群体 细胞次生代谢产物 四 植物细胞工程与育种1 原生质体 1 概念 是指去除 后获得的裸露的植物细胞 2 来源 各种植物的叶片 等部位 此外也可从组织培养产生的 中获得原生质体 植物细胞壁 根尖 愈伤组织 3 特点 具有 即具有再生细胞壁 进行连续分裂并长成完整植株的能力 4 应用 原生质体在一定条件下 除了能实现 外 还能摄入 质粒 病毒 细菌 细胞器等外源物质 是植物细胞工程进行遗传操作 如基因转移的良好材料 细胞全能性 诱导融合 dna 2 植物体细胞杂交技术是一种非常有用的遗传育种手段 可以克服不同种植物之间杂交的 障碍 实现远源物种之间的核质组合 从而获得新品种植株 3 植物细胞工程在育种中成功应用的另一范例是 与利用 单倍体植株的特点是植株弱小且高度不育 但它们在育种中具有能缩短 获得纯系等重要意义 不亲和 单倍体诱导 育种周期 判一判 1 植物细胞培养技术的原理是细胞增殖和细胞分化 2 植物细胞的呼吸酶是次级代谢产物 3 原生质体和植物细胞都具有全能性 1 原理 植物细胞具有全能性 2 进行植物组织培养的条件和过程 1 条件 植物细胞要处于离体状态 给予一定的营养物质 如有机物 蔗糖 维生素 植物激素等 和矿质元素等 无菌条件 即保证培养材料 培养基 培养用具完全无菌 因为一旦感染微生物 它们就会快速繁殖 争夺营养 并且还会产生毒素 使培养物很快中毒死亡 适宜的环境条件 如适宜的温度和ph等 2 过程 离体的植物器官 组织 细胞或原生质体 特别提醒 3 人工种子 1 培育过程 植物组织培养诱导体细胞胚状体的发生 胚胎发育同步化的控制 人工种皮的包埋等 2 结构 4 植物细胞培养与植物组织培养的比较 特别提醒在植物体内 细胞没有表现出全能性 而是分化成为不同的组织和器官 这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 但它们的遗传潜力并没有丧失 全部的遗传信息仍然被保存在dna的序列中 一旦脱离原来组织和器官的束缚成为游离状态 并在一定的营养条件和植物激素的诱导下 细胞就能表现出全能性 发育成完整的植株 2011 高考江苏卷 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是 a 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞b 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株c 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子d 植物耐盐突变体可通过添加适量nacl的培养基培养筛选而获得 思路点拨 考查了植物组织培养技术以及植物组织培养技术的应用 愈伤组织的细胞特点 二倍体植株的花粉培育出的单倍体 人工种子以及愈伤组织诱变成突变体的应用 解析 愈伤组织是经过脱分化形成的 它是一团没有特定结构和功能的薄壁细胞 脱分化就是使细胞失去特定的结构和功能 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的单倍体高度不育 是不能遗传的植株 愈伤组织不能用来制作人工种子 用适量nacl改变土壤溶液的浓度可以对耐盐突变体进行筛选 答案 d 变式训练1 下列关于植物细胞培养的叙述不正确的是 a 植物细胞培养是指在实验室工厂化生产的条件下 进行悬浮培养 从而获得大量细胞群体的一种技术b 植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的 c 植物细胞培养的培养基主要由水 无机营养 有机营养 天然附加物和生长物质等组成d 根据培养对象不同可分为液体培养和固体培养 解析 选d 根据培养对象不同分为单细胞培养 单倍体培养和原生质体培养 根据培养基类型的不同分为液体培养和固体培养 1 具体过程第一步 原生质体的制备 1 将植物细胞去掉细胞壁 分离出有活力的原生质体 2 常用方法是 酶解法 即用纤维素酶和果胶酶等分解细胞壁 第二步 原生质体融合 1 将两个有活力的原生质体放在一起 通过人工诱导实现原生质体的融合 2 常用的诱导方法有 物理法和化学法 物理法是利用离心 振动 电刺激等促进原生质体融合 化学法是用聚乙二醇 peg 等为诱导剂诱导融合 3 融合成功的标记 杂种细胞形成新的细胞壁 4 考虑细胞两两融合 融合细胞的杂交类型有三种 第三步 杂种细胞培养成杂种植株 用植物细胞培养的方法进行培育 就可以得到杂种植株 植物体细胞杂交过程示意图 2 目的培育成杂种植株 3 优点克服远源杂交的不亲和障碍 特别提醒 1 植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合 属于无性生殖 2 从杂种植株的染色体组成上看 染色体数目增加 植物体细胞杂交属于染色体数目的变异 3 杂种植株具备两种植物的遗传特征 原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质 2012 南京六中高二期末 白菜 甘蓝 是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种 它具有生长期短和耐储藏等优点 下图是 白菜 甘蓝 的培育过程示意图 请回答下列问题 1 在上述过程中 实现 过程常用的物质为 2 过程 为诱导原生质体融合 若用化学法 所用化学试剂名称为 过程 的变化为 过程 利用了植物细胞工程中的 技术 杂种细胞培养形成植物体的基本原理是 3 已知白菜细胞中含2m条染色体 甘蓝细 胞中含有2n条染色体 则杂种植株体细胞染色体数为 通常情况下 白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的 原因是 假设白菜和甘蓝采用有性杂交育种方法能成功的话 得到的后代应含 条染色体 4 过程中进行的细胞分裂方式是 该过程先诱导细胞分裂形成 再由它分化形成杂种植物幼苗 思路点拨 本题考查了酶解法制备原生质体 化学法诱导原生质体的融合 融合成功的标志 植物组织养技术的应用 细胞染色体数目的变化和愈伤组织的应用 解析 1 过程是去除细胞壁 常用的方法是酶解法 细胞壁的化学成分是纤维素和果胶 纤维素酶和果胶酶除去细胞壁 利用了酶的专一性 2 诱导原生质体融合的方法有物理的和化学的 常用的化学的方法是聚乙二醇 过程 的结果是融合的细胞形成新的细胞壁 获得的杂种细胞经过植物组织培养获得杂种植株 体现了细胞的全能性 3 体细胞杂交得到的个体的染色体组成是融合的两种细胞的染色体之和 所以体细胞杂交的植株的染色体组成是2m 2n 有性生殖得到的个体是m n 4 植物组织培养技术进行细胞增殖的方式是有丝分裂 经过脱分化和再分化两个过程 答案 1 纤维素酶和果胶酶 2 聚乙二醇 peg 再生出细胞壁植物组织培养植物细胞的全能性 3 2m 2n存在生殖隔离m n 4 有丝分裂愈伤组织 探规寻律 解答有关植物体细胞杂交的有关问题应特别注意以下几点 1 植物体细胞杂交离不开植物组织培养 2 植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞全能性 3 植物体细胞融合与植物体细胞杂交结束的标志不同 前者是再生出新的细胞壁 后者是形成杂种植株 4 杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质 但这些遗传物质并不一定都表达 变式训练2 我国科学工作者曾成功地将分别属于两个科的植物 烟草和菠菜杂交成功 从而获得一种新型的烟草品种 在此过程中 下列不是必需的是 a 杂交前要除去两种细胞的细胞壁b 原生质体融合后 要选出烟草 菠菜融合细胞加以培养 c 要诱导愈伤组织进行再分化d 原生质体融合前要先脱分化解析 选d 脱分化发生在原生质体融合后 当形成新的细胞壁后再进行培养的过程就发生了脱分化 1 单倍体植株的特点 叶小 株矮 生活力弱且高度不育 2 技术 花药离体培养和秋水仙素处理 3 原理 细胞的全能性和染色体变异 4 过程 5 目的 获得稳定遗传的优良个体 6 优点 缩短育种周期和获得纯系 已知水稻抗病 r 对感病 r 为显性 有芒 b 对无芒 b 为显性 两对基因自由组合 体细胞染色体数为24条 现用单倍体育种方法选育抗病 有芒水稻新品种 1 诱导单倍体所用的花药 应取自基因型为 的植株 2 为获得上述植株 应采用基因型为 和 的两亲本进行杂交 3 在培养过程中 单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株 该二倍体植株花粉表现 填 可育 或 不育 结实性为 填 结实 或 不结实 体细胞染色体数为 4 在培养过程中 一部分花药壁细胞能发育成为植株 该二倍体植株的花粉表现 填 可育 或 不育 结实性 为 填 结实 或 不结实 体细胞染色体数为 5 自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病 有芒的表现型 为获得稳定遗传的抗病 有芒新品种 本实验应选以上两种植株中的 植株 因为自然加倍植株 花药壁植株 6 鉴别上述自然加倍植株与花药壁植株的方法是 思路点拨 本题主要考查了花粉的基因型和来源 植物体的可育性问题与是否有同源染色体联会以及联会不紊乱 生殖细胞和体细胞的遗传物质的区别以及基因型的鉴定 解析 1 选育抗病 有芒水稻新品种要培养抗病有芒水稻杂的花粉 所以抗病有芒水稻的基因型是rrbb 2 选育抗病 有芒水稻新品种 说明现在不存在r b 因此个体的基因型是rrbb和rrbb 3 单倍体有一部分能自然加倍成为二倍体植株所以体细胞染色体数目是24条 由于有同源染色体 且能够正常联会 所以其花粉是可育的 能够受粉结实 4 花药壁细胞是体细胞 所以由它发育成的植株仍然是二倍体 5 自然加倍植株和花药壁植株中都存在抗病 有芒的表现型 但是只有自然加倍植株的性状能够稳定遗传是纯合子 6 两者分别自交后代不出现性状分离的是自然加倍的植株 后代出现性状分离的是花药壁植株 答案 1 rrbb 2 rrbbrrbb 3 可育结实24条 4 可育结实24条 5 自然加倍基因型纯合基因型杂合 6 将植株分别自交 子代性状表现一致的是自然加倍植株 子代性状分离的是花药壁植株 变式训练3 2012 扬州联考 某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验 以下是依据图示的分析 其中错误的是 a 植株a的培育过程为单倍体育种 体现了植物细胞的全能性b 植株a的细胞能进行正常的有丝分裂 但不能进行正常的减数分裂c 在植株b的细胞中 通常每对同源染色体上的成对基因都是纯合的d 由花粉到植株a需要用含营养物质和植物生长调节剂的培养基进行培养 解析 选a 植株a的培育过程是花药离体培养 体现了细胞的全能性 单倍体育种的过程包括两个阶段分别是花药离体培养和秋水仙素处理单倍体 植株a由于是二倍体植物的单倍体 没有同源染色体 不能进行联会 因此不能进行正常的减数分裂 花药离体培养需要提供蔗糖等有机物以及无机盐 诱导脱分化和再分化的植物激素等 植物原生质体的制备和融合 例题 下列关于植物体细胞杂交技术的叙述中 正确的是 a 植物体细胞杂交必须先制备原生质层b 番茄 马铃薯 杂种植株的培育需要运用