高二生物选修三植物细胞工程PPT学习教案

1、会计学1高二生物选修三植物细胞工程高二生物选修三植物细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子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，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？什么叫细胞工程？按操作对按操作对象分类象分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程第1页/共76页切取切取形成层形成层无无菌菌接接种种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形试管苗的形成成培养培

2、养室室移移栽栽脱分化脱分化再分化再分化第2页/共76页植物组织培养植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化过过程程植物激素植物激素：细胞分裂细胞分裂素、生长素、生长素素外植体外植体根、芽根、芽植物体植物体再分化再分化第3页/共76页植物组织培养条件：植物组织培养条件： 第4页/共76页植物组织培养条件：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、适合的定的温度、空气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。、适时光照等。第5页/共76页根据上述过程，请同学们讨论归纳根据上述过程，请同学们

3、讨论归纳出组织培养的概念。出组织培养的概念。第6页/共76页根据上述过程，请同学们讨论归纳根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。出组织培养的概念。植物组织培养就是在无菌和人工控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、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。织、丛芽，最终形成完整的植株。第7页/共76页 这幅图这幅图中中番茄番茄马铃马铃薯利用传统有性杂交方薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？法能实现吗

4、？为什么？第8页/共76页 不能。因为不同种不能。因为不同种生物之间存在着生殖生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可有性杂交方法是不可能做到这一点的。能做到这一点的。 这幅图这幅图中中番茄番茄马铃马铃薯利用传统有性杂交方薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？法能实现吗？为什么？第9页/共76页要想让两个来自不同植物的体要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？碍是什么？ 第10页/共76页要想让两个来自不同植物的体要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什

5、么？碍是什么？ 细胞壁的阻碍细胞壁的阻碍第11页/共76页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？第12页/共76页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，用酶有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁纤维素酶和果胶酶去除细胞壁第13页/共76页过程过程2诱导原生质体融合诱导原生质体融合第14页/共76页过程过程2诱导原生质体融合诱导原生质体融合是关键环节是关键环节第15页/共76页过程过程2诱导原生质体融合诱导原生质体融合是关键环节是关键环节根据的原理是根据的原理是: :细胞膜的流动性细胞膜的流动性第16页/共76页过程过程2诱导原生质体融

6、合诱导原生质体融合是关键环节是关键环节根据的原理是根据的原理是: :细胞膜的流动性细胞膜的流动性方法：方法： 物理方法：离心、振动、电激物理方法：离心、振动、电激 化学方法：聚乙二醇化学方法：聚乙二醇(PEG)(PEG)作诱导剂作诱导剂第17页/共76页过程过程2诱导原生质体融合诱导原生质体融合是关键环节是关键环节根据的原理是根据的原理是: :细胞膜的流动性细胞膜的流动性方法：方法： 物理方法：离心、振动、电激物理方法：离心、振动、电激 化学方法：聚乙二醇化学方法：聚乙二醇(PEG)(PEG)作诱导剂作诱导剂成功标志是成功标志是: :杂种细胞产生了新的细胞壁杂种细胞产生了新的细胞壁第18页/共

7、76页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，用酶有，用酶纤维素酶和果胶酶去除细胞壁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？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，杂种细融合了俩个亲本的遗传物质，杂种细胞胞ABAB外，还可以出现外，还可以出现AAAA、 BBBB等类型等类型。第19页/共76页通过植物组织培养培育成新的植物体通过植物组织培养培育成新的植物体第20页/共76页(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图第21页

8、/共76页二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术1. 过程过程第22页/共76页植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B第23页/共76页植物细胞植物细胞A去壁去壁去壁去壁植物细胞植物细胞B第24页/共76页植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A去壁去壁去壁去壁植物细胞植物细胞B第25页/共76页植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第26页/共76页融合融合的原的原生质生质体体AB植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第27页/共76页融合融合

9、的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第28页/共76页融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第29页/共76页融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第30页/共76页融合融合的原的原生质生

10、质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第31页/共76页融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第32页/共76页杂杂种种植植株株融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原

11、生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第33页/共76页杂杂种种植植株株融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B植物细胞的融合植物细胞的融合第34页/共76页杂杂种种植植株株融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂杂

12、种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B第35页/共76页原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）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）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定杂种植株的再生与鉴定第36页/共76页原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）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）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定杂种植株的再生与鉴定纤维素酶、果胶酶等纤维素酶、果胶酶等第37页/共76页

13、原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体制备（酶解法去细胞壁）原生质体融合（人工诱导）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）杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）杂种植株的再生与鉴定杂种植株的再生与鉴定物理法：物理法：离心、振动、离心、振动、电刺激等电刺激等化学法：化学法：聚乙二醇等试剂聚乙二醇等试剂第38页/共76页第39页/共76页二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术2. 概念概念第40页/共76页二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术2. 概念概念将将不同种的植物不同种的植物体细胞，在一定体细胞，在一定条件下条件下融合融合成杂种细胞，并把杂种细成杂种细胞

14、，并把杂种细胞培育成胞培育成新的植物体新的植物体的技术。的技术。第41页/共76页3. 成果和未解决的问题成果和未解决的问题 二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术第42页/共76页3. 成果和未解决的问题成果和未解决的问题 成果：成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。现自然界没有的新品种。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术第43页/共76页3. 优势与不足：优势与不足：优势：优势：克服不同生物远缘杂交的障碍，出克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。现自然界没有的新品种。不足：不足：未能让杂种植物按照人们的需要表未

15、能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。现出亲代的优良性状。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术第44页/共76页植物细胞工程小小 结结第45页/共76页所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植物细胞工程小小 结结第46页/共76页所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植物细胞工程植物细胞的全能植物细胞的全能性性小小 结结第47页/共76页所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植物细胞工程通常采用的通常采用的技术手段技术手段 植物细胞的全能植物细胞的全能性性小小 结结第48页/共76页所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植物细胞工程通常采用的通常采用的技术手段

16、技术手段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能植物细胞的全能性性小小 结结第49页/共76页例例1 1：资料一资料一:植物组织培养培养基基本成分：植物组织培养培养基基本成分：无机营养成分：无机营养成分：C、H、O等大量元等大量元素及部分微量元素。有机营养成分：含素及部分微量元素。有机营养成分：含N物质包括维生素和氨基酸；碳源：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。：生长素，细胞分裂素和赤霉素等。PH值调整如。值调整如。第50页/共76页资料二资料二: :在生长素存在的

17、情况下，细胞分裂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：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，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有

18、利于芽的分化，抑制根的形值低时，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成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。第51页/共76页思考：利用以上资料概括脱分化和再思考：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？分化需要考虑什么外界条件？第52页/共76页思考：利用以上资料概括脱分化和再思考：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？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、植物激物生长调节剂，如无机盐、糖类、植

19、物激素等。并用适当比例的营养物质和生长调素等。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。节剂诱导愈伤组织形成和分化。 第53页/共76页培养过程中，在培养基上需加入蔗糖培养过程中，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，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？对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加了下列实验：一组在培养基中加30%30%的蔗的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光

20、下和暗中培养。成两个小组，分别在光下和暗中培养。1 1个月后，观察植物体生长、分化情况，结个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：果为下表：例例2 2：第54页/共76页培养条件培养条件 加蔗糖加蔗糖不加蔗糖不加蔗糖光光正常生长，分化正常生长，分化不生长，死亡不生长，死亡暗暗只生长，不分化只生长，不分化不生长，死亡不生长，死亡你能得出什么结论？你能得出什么结论？ 第55页/共76页培养条件培养条件 加蔗糖加蔗糖不加蔗糖不加蔗糖光光正常生长，分化正常生长，分化不生长，死亡不生长，死亡暗暗只生长，不分化只生长，不分化不生长，死亡不生长，死亡你能得出什么结论？你能得出什么结论？ 蔗糖为生长、分

21、化的必需成分蔗糖为生长、分化的必需成分(提提供能量供能量)，光促进细胞分化。，光促进细胞分化。 第56页/共76页例例3.3.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，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？地上长番茄、地下结马铃薯？第57页/共76页例例3.3.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，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？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、相互影响的之间是相互调控、相互影响的，马

22、铃薯，马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个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、地下结马铃薯交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。就是很自然的了。第58页/共76页自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存虫，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：动物细胞活，请探讨：动物细

23、胞与植物细胞之间可以实与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理现杂交吗？如果理论上可行，请设计论上可行，请设计出具体实验方案。出具体实验方案。第59页/共76页自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存虫，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：动物细胞活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理现杂交吗？如果理论上可行，请设计论上可行，请设计出具体实验方案。出具体实验方案。第60页/共76页自我评价自我评价1. 不能人工诱导原生质体融合的方法是不能人工诱导原生质体融合的方法是

24、 A. 振动振动 B. 电刺激电刺激 C. PEG试剂试剂 D. 重压重压第61页/共76页自我评价自我评价1. 不能人工诱导原生质体融合的方法是不能人工诱导原生质体融合的方法是 A. 振动振动 B. 电刺激电刺激 C. PEG试剂试剂 D. 重压重压第62页/共76页2. 植物细胞融合完成的标志的是植物细胞融合完成的标志的是 A. 产生新的细胞壁产生新的细胞壁 B. 细胞膜发生融合细胞膜发生融合 C. 细胞质发生融合细胞质发生融合 D. 细胞核发生融合细胞核发生融合第63页/共76页2. 植物细胞融合完成的标志的是植物细胞融合完成的标志的是 A. 产生新的细胞壁产生新的细胞壁 B. 细胞膜发

25、生融合细胞膜发生融合 C. 细胞质发生融合细胞质发生融合 D. 细胞核发生融合细胞核发生融合第64页/共76页3. 有关全能性的表述中，不正确的是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生物体内细胞由于分化全能性不能表达能表达C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高化，全能性很高D.植物细胞离体培养在一定条件下植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性能表现出全能性第65页/共76页3. 有关全能性的表述中，不正确的是有

26、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生物体内细胞由于分化全能性不能表达能表达C.卵细胞和受精卵一样，细胞未分卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高化，全能性很高D.植物细胞离体培养在一定条件下植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性能表现出全能性第66页/共76页自我评价自我评价4. 关于愈伤组织形成过程的正确叙述是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愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果分化的结果B.愈伤组织的形成是

27、离体植物细胞愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体动物细胞愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果分化的结果D.愈伤组织的形成是离体植物细胞愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果脱分化的结果第67页/共76页自我评价自我评价4. 关于愈伤组织形成过程的正确叙述是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愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果分化的结果B.愈伤组织的形成是离体植物细胞愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果分裂的结果C.愈伤组织的形成是离体动物细胞愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果分化的结果D.愈伤组织的形成是离体植物细胞愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果脱分化的结果第68页/共76页5. 下列属于组织培养的是（下列属于组织培养的是（ ）A. 花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株B. 芽发育成枝条芽发育成枝条C. 根尖分生区发育成成熟区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利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株整植株第69页/共76页5. 下列属于组织培养的是（下列属于组织培养的是（ ）A. 花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株