高二生物《选修三__植物细胞工程》

植物细胞工程,细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。,什么叫细胞工程？,按操作对象分类,植物细胞工程,动物细胞工程,切取形成层,无菌接种,诱导愈伤组织的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,脱分化,再分化,植物组织培养,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,脱分化,过程,植物激素：细胞分裂素、生长素,外植体,根、芽,植物体,再分化,植物组织培养条件：,植物组织培养条件：,含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。,根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。,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，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。,这幅图中番茄马铃薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,这幅图中番茄马铃薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？,要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？,细胞壁的阻碍,有没有一种温和的去除细胞壁的方法？,有没有一种温和的去除细胞壁的方法？,有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,过程2诱导原生质体融合,过程2诱导原生质体融合,是关键环节,过程2诱导原生质体融合,是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性,过程2诱导原生质体融合,是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法：物理方法：离心、振动、电激化学方法：聚乙二醇(PEG)作诱导剂,过程2诱导原生质体融合,是关键环节根据的原理是:细胞膜的流动性方法：物理方法：离心、振动、电激化学方法：聚乙二醇(PEG)作诱导剂成功标志是:杂种细胞产生了新的细胞壁,有没有一种温和的去除细胞壁的方法？,有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,杂种细胞遗传物质有什么特点？融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？,融合了俩个亲本的遗传物质，杂种细胞AB外，还可以出现AA、BB等类型。,如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？,通过植物组织培养培育成新的植物体,植物体细胞杂交过程示意图,二、植物体细胞杂交技术,1.过程,植物细胞A,植物细胞B,植物细胞A,去壁,去壁,植物细胞B,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,去壁,去壁,植物细胞B,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,植物细胞的融合,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去壁,去壁,人工诱导,植物细胞B,原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定,原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定,纤维素酶、果胶酶等,原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定,物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇等试剂,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,二、植物体细胞杂交技术,2.概念,二、植物体细胞杂交技术,2.概念,将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。,3.成果和未解决的问题,二、植物体细胞杂交技术,3.成果和未解决的问题,成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。,二、植物体细胞杂交技术,3.优势与不足：,优势：克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。,不足：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。,二、植物体细胞杂交技术,植物细胞工程,小结,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,小结,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,植物细胞的全能性,小结,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物细胞的全能性,小结,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,例1：,资料一:植物组织培养培养基基本成分：无机营养成分：C、H、O等大量元素及部分微量元素。有机营养成分：含N物质包括维生素和氨基酸；碳源：2%5%的蔗糖。琼脂起支持作用。相关激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素等。PH值调整如5.06.0。,资料二:在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。使用顺序影响实验结果：先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化；同时使用分化频率提高。激素用量的比例影响实验结果：生长素用量比细胞分裂素用量比值高时，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。,思考：利用以上资料概括脱分化和再分化需要考虑什么外界条件？,思考：利用以上资料概括脱分化和再分化需要考虑什么外界条件？,愈伤组织的形成需要有外界刺激因素和激素诱导，需要加入适当营养物质和植物生长调节剂，如无机盐、糖类、植物激素等。并用适当比例的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织形成和分化。,培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养时需要光照，那么，培养的植物到底是自养型还是异养型？光的作用是什么？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加30%的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。1个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：,例2：,你能得出什么结论？,你能得出什么结论？,蔗糖为生长、分化的必需成分(提供能量)，光促进细胞分化。,例3.为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？,例3.为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？,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，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。,自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,例4：,自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,思考讨论：,自我评价,1.不能人工诱导原生质体融合的方法是A.振动B.电刺激C.PEG试剂D.重压,自我评价,1.不能人工诱导原生质体融合的方法是A.振动B.电刺激C.PEG试剂D.重压,2.植物细胞融合完成的标志的是A.产生新的细胞壁B.细胞膜发生融合C.细胞质发生融合D.细胞核发生融合,2.植物细胞融合完成的标志的是A.产生新的细胞壁B.细胞膜发生融合C.细胞质发生融合D.细胞核发生融合,3.有关全能性的表述中，不正确的是A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性,3.有关全能性的表述中，不正确的是A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B.生物体内细胞由于分化全能性不能表达C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性,自我评价,4.关于愈伤组织形成过程的正确叙述是A.愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B.愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D.愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果,自我评价,4.关于愈伤组织形成过程的正确叙述是A.愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果B.愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果D.愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果,5.下列属于组织培养的是（）A.花药离体培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株,5.下列属于组织培养的是（）A.花药离体培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株,6.若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示_，能被培养成为的根本原因是_(2)表示_，其细胞特点是_薄壁细胞。,脱分化,再分化,6.若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示_，能被培养成为的根本原因是_(2)表示_，其细胞特点是_薄壁细胞。,脱分化,再分化,离体的植物组织器官、组织或细胞,6.若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示_，能被培养成为的根本原因是_(2)表示_，其细胞特点是_薄壁细胞。,脱分化,再分化,离体的