2.1植物细胞工程课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章细胞工程第1节植物细胞工程课标要求学习目标[课标内容]1.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工化生产、育种等方式有效提高了生产效率2.阐明植物组织培养是在一定条件下,将离体的植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程3.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞,继而培育成新植物体的技术[核心素养]生命观念：基于对植物细胞工程在农业生产中具体应用的理解,形成结构与功能相适应的观念；生命观念基于对植物组织培养的原理的理解阐明植物生命的发生、发展过程科学思维：通过分析植物组织培养的影响因素培养分析与综合的科学思维科学探究：通过快速繁殖、脱毒苗的实际操作，培养动手实践能力；社会责任：通过对快速繁殖、作物脱毒及细胞产物工厂化生产的认识,形成保护环境、珍惜濒危植物的意识；[学习目标]1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。3.尝试进行植物组织培养[学习重点]1.植物组织培养的原理和过程2.植物体细胞杂交技术的原理3.植物细胞工程应用的实例[学习难点]植物组织培养的实验课题：植物细胞工程细胞工程：指应用细胞生物学和分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的的获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合科学技术。应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学、分子生物学、发育生物学细胞器水平、细胞水平或组织水平获得特定细胞、组织、器官、个体或产品概念分类植物细胞工程动物细胞工程胚胎工程问题探讨植物体细胞杂交技术植物组织培养技术植物繁殖的新技术作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产基本技术应用考点一植物组织培养技术1选取多肉上健康、饱满的叶片。2用剪刀切下整片叶片。也可以直接用手轻轻掰下叶片。3平躺放在沙床上，叶片间隔相聚2~3厘米。4叶片切口不要有碰脏，摆放通风处2~3天，晾干。5待叶片晾干后移至半阴处养护。6约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。7叶插成功多肉进行叶插繁殖为什么多肉叶片能发育成植株？需要具备哪些条件？从社会中来1.植物组织培养技术原理（理论基础）——细胞全能性生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。③已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？都来自同一个有受精卵的有丝分裂①为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？植物细胞一般具有全能性。②什么是细胞的全能性？细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能（理论上，每个生物细胞都具有全能性的特点）体现全能性的标志1.植物组织培养技术原理（理论基础）——细胞全能性在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性地表达④生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？离体条件;营养物质（水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等）;激素（如细胞分裂素、生长素等）其他条件（无菌、适宜的温度、光照和pH等）⑤细胞表现出全能性的条件有哪些？已经定了分化发育方向1.植物组织培养技术原理（理论基础）——细胞全能性⑥全能性大小：a.

的全能性最高;＞＞受精卵生殖细胞体细胞b.植物细胞动物细胞（）

c.＞＞受精卵d.分化程度低的细胞分化程度高的细胞动物细胞核的全能性高于细胞的全能性⑦细胞全能性表现的过程外植体愈伤组织芽脱分化再分化已经分化的细胞在激素或营养等条件诱导下，失去原有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程愈伤组织重新分化成根或芽等器官和植株的过程实质：使细胞恢复旺盛的分裂能力，表现全能性植株根1.植物组织培养技术原理（理论基础）——细胞全能性生长素、细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化、再分化的关键激素浓度和比例影响方向已经分化的细胞在激素或营养等条件诱导下，经脱分化，失去原有的结构和功能而转变成未分化细胞，进而形成的不定形的薄壁组织团块诱导先芽后根，芽产生长素利于生根离体培养的植物器官、组织或细胞(1)概念1.植物组织培养技术（最基本的植物细胞工程技术）将离体的植物器官、组织、细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术(2)过程外植体愈伤组织芽脱分化再分化植株根[思考]该过程中，发生基因选择性表达的阶段有哪些？脱分化、再分化都在发生外植体→流水冲洗→70%酒精消毒30S→无菌水冲洗2⁓3次→次氯酸钠溶液处理30min→无菌水冲洗2⁓3次(3)操作步骤1.植物组织培养技术（最基本的植物细胞工程技术）外植体消毒切取外植体无菌接种诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根诱导试管苗壮苗移栽18⁓22℃培养箱更换培养基酒精灯旁，外植体1/3或1/2插入诱导培养基（固体），封瓶口，标记胚状体更换培养基更换培养基更换培养基幼嫩组织：分裂能力强，全能性高思考：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

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有毒的物质，导致培养物迅速死亡。培养基也适合微生物生长竞争或寄生关系①植物组织培养技术属于无性繁殖技术，能保持遗传性状稳定②全程需要严格的无菌操作

（其中70%酒精、20%次氯酸钠溶液就是消毒试剂；培养基、器械要灭菌）

（原因：防止微生物消耗营养和产生有害物质）③选无性繁殖植物的幼嫩组织，切取带形成层的组织,

（原因：此处分裂能力强，全能性高）④接种时注意外植体方向，不要倒插⑤脱分化实质：使离体细胞恢复旺盛的分裂能力，表现全能性⑥早期诱导脱分化到愈伤组织过程中保持避光培养

（原因：有光时不易形成愈伤组织）

后期诱导再分化时需要给与适当时间和强度的光照。【注意事项】【思维拓展】生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素（P35）它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。（P35）生长素/细胞分裂素结果比值高(>1)比值低(<1)比值适中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促进愈伤组织的形成①植物组织培养技术属于无性繁殖技术，能保持遗传性状稳定②全程需要严格的无菌操作

（其中70%酒精、20%次氯酸钠溶液就是消毒试剂；培养基、器械要灭菌）

（原因：防止微生物消耗营养和产生有害物质）③注意切取带形成层的组织,选无性繁殖植物的幼嫩组织

（原因：此处分裂能力强，全能性高）④接种时注意外植体方向，不要倒插⑤脱分化实质：使离体细胞恢复旺盛的分裂能力，表现全能性⑥早期诱导脱分化到愈伤组织过程中保持避光培养

（原因：有光时抑制脱分化，不易形成愈伤组织

）

后期诱导再分化时需要给与适当时间和强度的光照。⑦愈伤组织形成前后、再分化过程要换培养基，主要更新成分为激素

（因诱导目的不同）⑧再分化时诱导先芽后根（原因：芽产生长素利于生根）【注意事项】无性繁殖的植物更容易1.下列关于植物组织培养技术的叙述，正确的是

()A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B.植物组织培养中通过调节营养物质的配比可以实现器官发生和形态构建C.愈伤组织代谢类型是自养需氧型D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型相同A

20世纪60年代，科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的超级作物。不能，因为不同种生物之间存在着生殖隔离。要培育出如图所示的番茄—马铃薯利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？植物体细胞杂交技术考点二(1)概念：2.植物体细胞杂交技术将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成

杂种细胞

,并把杂种细胞培育成新植物体的技术植物组织培养植物细胞的融合杂种植株融合的原生质体再生出细胞壁愈伤组织再分化植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞脱分化去壁去壁诱导促进融合的方法:融合完成的标志植物细胞B酶解法(纤维素酶与果胶酶)物理(电融合法、离心法等)化学(PEG融合法、高Ca2+—高PH融合法)(2)过程：2.植物体细胞杂交技术方法:方法:诱导诱导需要筛选可育吗？A、B原生质体融合后，有哪几种类型(只考虑两两融合)？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？原理(3)原理2.植物体细胞杂交技术细胞膜具有一定的流动性、植物细胞的全能性(4)应用目的期望获得

,提高生产价值.同时兼具两个物种的遗传特性的新品种所以，必须具备两物种的遗传物质(5)优点（意义）:打破了不同种生物间的生殖隔离限制，实现远缘杂交，培育植物新品种。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，不能按照人们的意愿表达。若番茄细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。马铃薯细胞含有4y条染色体，4个染色体组，基因型为ccccDDdd。思考6（异源六倍体）从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？染色体数目变异2x＋4y杂种细胞染色体数为？杂种细胞染色体组数为？AabbccccDDdd杂种细胞基因型为？该技术属于

无性

杂交,其变异本质属于

染色体

变异方法：①体细胞杂交②远缘杂交【思维拓展】异源二倍体与异源多倍体染色体组为倍性相加[能力提升]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。1.白菜和甘蓝均为二倍体生物，科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白菜—甘蓝。它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下列叙述错误的是

（）A.用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁体现了酶的专一性B.白菜—甘蓝的培育用到了植物原生质体融合和植物组织培养技术C.杂种细胞含有两个细胞的遗传物质，所以体细胞杂交属于有性生殖D.利用植物体细胞杂交技术培育白菜—甘蓝的过程中不发生同源染色体联会现象C

2.如图所示是利用植物体细胞杂交技术培育新植株的过程，植物细胞A和B分别来源于二倍体植物甲和乙。下列有关分析正确的是

（）A.过程①需要将植物细胞A和B置于含

纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中B.过程②用聚乙二醇等诱导原生质体

a、b融合，主要依据的原理是细胞膜具有选择透过性C.将杂种细胞C培育成新植物体过程中需要根据生长发育进程更换培养基D.最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，不可育C3考点三植物细胞工程的应用(1)植物繁殖新技术3.植物细胞工程的应用①快速繁殖②作物脱毒(2)作物新品种培育①单倍体育种②突变体的利用(3)细胞产物的工厂化生产原理是细胞增殖。都利用无性繁殖，保持遗传特性，没有培育新品种原理有变异（具体答类型）培育新品种原理是细胞增殖获得细胞产物相当于发酵工程(1)植物繁殖新技术3.植物细胞工程的应用①快速繁殖a概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.

也叫微型繁殖技术c特点:（优点）b原理：细胞全能性d意义：高效快速地实现种苗的大量繁殖高效、快速（周期短）地实现种苗的大量繁殖

（可实现产业化规模化生产）;保持优良品种遗传特性（因为无性繁殖）.*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术原因：实验室，不受季节、气候、土地等下等限制②作物脱毒背景：植物无性繁殖，将感染的病毒传给后代，病毒在植物体内逐年积累，导致作物产量降低，品质变差；但新生的分生区部位含病毒少甚至没有。a取材：茎尖等顶端分生区b技术：植物组织培养c原理：细胞全能性d特点:无病毒(注:不是抗病毒)e目的:

通过组织培养来获得脱毒苗,提高产量、品质.(1)植物繁殖新技术3.植物细胞工程的应用该组织胞间连丝不发达，病毒不易扩散[思考]据下图你能得出什么结论外植体大小要适宜(2)作物新品种培育①单倍体育种方法:花药的离体培养、诱导加倍（秋水仙素处理）过程：原理：染色体变异、细胞全能性优点:

明显缩短育种年限；后代都是纯合体，稳定遗传。【思考】单倍体植株有什么缺陷？该方法属于有性繁殖还是无性繁殖？离体培养花药愈伤组织单倍体植株正常植株染色体加倍再分化脱分化3.植物细胞工程的应用隐性性状容易显现单倍体植株是：体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料试剂：秋水仙素

[思维拓展]单倍体育种与杂交育种年限比较P高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTt↓第1年↓×选育出需要的矮抗品种F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗杂交育种第2年第3年×生长ddTTF3减数分裂配子DTDtdTdt单倍体DTDtdTdt↓花药离体培养↓秋水仙素第1年第2年第4年单倍体育种DDttddTTddtt纯合体DDTT矮抗②突变体的利用产生来源:植物组织培养中的基因突变（可诱导）原理：基因突变、细胞全能性操作:通过物理或化学诱导，筛选出对人们有利突变体,进而培育新品种（诱变育种与植物组织培养技术的综合应用）【思考】诱变育种有哪些优缺点？植物组织培养过程中，细胞处于不断增殖状态，（对外界环境更敏感）易受培养条件和诱变因素（射线、化学物质等）影响而产生突变(2)作物新品种培育3.植物细胞工程的应用生物生长和生存所必需的代谢产物，时刻在产生、利用(3)细胞产物的工厂化生产3.植物细胞工程的应用（糖类,脂肪,蛋白质,

核酸等）一类小分子有机物（如酚类、萜类和含氮化合物），在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料、色素等的重要来源一般在特定的组织或器官中，在一定环境和时间条件下进行的代谢产生次生代谢：不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器

官中，在一定环境和时间条件下进行的代谢初生代谢：生物生长和生存所必需的代谢活动，

在整个生命过程中一直进行着不是生物基本的生命活动所必需的产物初生代谢物:次生代谢物：(3)细胞产物的工厂化生产3.植物细胞工程的应用植物体内次生代谢物含量很低；提取会破坏植物资源；不能