《植物细胞工程的基本技术》教学新人教版选修3课件

1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-克隆羊多利诞生于英国.,这样的生物技术属于何种生物工程？,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？包括哪两大领域？,细胞工程,2.1植物细胞工程,2.1.1植物细胞工程的基本技术,植物组织培养,课标要求：,能力要求1、理解和掌握植物组织培养的操作过程内容要求1、理解植物细胞的全能性2、描述植物组织培养的原理和过程3、简述植物组织培养技术,利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花,探究：,1、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？,植物细胞具有全能性。,1、定义：,生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能的特性。,2、根本原因：,生物体的每一个细胞都包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所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,一、细胞的全能性,探究：,表现全能性的条件有哪些？,离体前提条件、提供营养物质、激素及其它适宜条件。,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,生物体内的细胞为什么没有表现出全性，而是分化成不同的组织器官？,规律总结：,：细胞全能性大小的比较：受精卵_生殖细胞_体细胞植物体细胞_动物体细胞分化程度低的细胞_分化程度高的细胞：细胞全能性大小、分化程度高低、分裂能力强弱的关系：,分化程度高，分裂能力弱，细胞全能性小,1、有关全能性的表述中，不正确的是（）.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.生物体内细胞由于分化全能性不能表达.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性,C,趁热打铁：,2.下列植物细胞全能性最高的是（）A.形成层细胞B.韧皮部细胞C.木质部细胞D.叶肉细胞3下列细胞全能性最高的是（）A植物的卵细胞B植物的精子细胞C被子植物的受精卵D被子植物的的叶肉细胞,A,C,要把一块组织通过培养得到一株完整植株,应该如何操作呢?,请同学们阅读P34实验完成P35讨论题。,(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？,防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。,讨论,(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。,(3)请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,植物材料（消毒）,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗,移栽到大田,培养成正常植株,模型构建,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。,二、植物组织培养,1、概念,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素：,再分化,2、过程,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。,细胞分裂素、生长素,强调几个概念：,愈伤组织：,脱分化,再分化：,为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,能力提高,决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素,组织培养过程中何时给予光照？,再分化时,植物的花粉能否经组织培养成植株？,可以。单倍体植株,知识拓展,当细胞分裂素和生长素共同使用时，能刺激愈伤组织的形成，而通过调节二者的浓度比，就可以调控植物细胞培养过程中芽和根的形成，称为“激素杠杆”。具体内容详见P42拓展视野,反馈练习,1.下列属于组织培养的是：（）A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成植株,A,2.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素,C,3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素,C,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。,于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。,二、植物体细胞杂交技术,这幅番茄马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,1、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。,二、植物体细胞杂交技术,1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2有没有一种温和的去壁方法呢？3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？5如何将杂种细胞培育成杂种植株？,请思考：,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,过程,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,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志,植物细胞B,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合,3、优势和未解决的问题,优势（与有性杂交方法比较）：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良。,1.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？,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。,思考：,异源四倍体，是可育的新物种,若远缘杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为几倍体，是否可育？是不是新物种？,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。,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,比较,细胞全能性,脱分化再分化,保持亲本优良性状繁殖速度快、大规模生产不受季节影响、幼苗无毒,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍,去除细胞壁融合形成杂种细胞组织培养,膜流动性细胞全能性,右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：,1）步骤是_最常用的方法是_.2）步骤一般常用的化学试剂是_目的是_.3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，其中步骤相当于_，步骤相当于_,去掉细胞壁分离出有活力的原生质体,酶解法,聚乙二醇（PEG）,诱导原生质体融合,植物组织培养,脱分化,再分化,例2：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：,4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使_能够在新的植物体上有所表现，其根本原因:5）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法能否实现？_。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于：.,两个亲本的遗传性状,杂种植株获得了双亲的遗传物质,可育,不能,因为不同种生物之间存在生殖隔离,克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围,7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：,（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_等营养物质。（2）要促进花粉细胞