【课件】植物细胞工程的基本技术课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

2.1 2.1 植物细胞工程植物细胞工程2.2 2.2 动物细胞工程动物细胞工程2.3 2.3 胚胎工程胚胎工程 指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法法,通过通过细胞器细胞器、细胞细胞或或组织组织水平上的操作水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。概念细胞工程第1节 植物细胞工程叶子花瓣花粉细胞植物体 01植物细胞工程的基本技术细胞的全能性播种扦插一般情况下：一定条件下：1.全能性定义：细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。2.具有全能性的原因：细胞的全能性生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套 ，都有发育成为完整个体所必需的全部 。从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。遗传物质基因3、全能性大小：受精卵生殖细胞体细胞 胚胎干细胞植物细胞 动物细胞如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶在生物体的生长发育过程中，并不是所有的细胞都能表现出全能性。因为在基因在特定时间、空间条件下，因为在基因在特定时间、空间条件下，细胞中的基因会细胞中的基因会选择性表达。为什么生物体内的细胞并没有表现出全能性？随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐降低。4、植物细胞表现出全能性的条件：离体离体一定的营养物质、植物激素一定的营养物质、植物激素适宜的温度、适宜的温度、pHpH、无菌等外界条件、无菌等外界条件将离体的植物器官、组织或细胞等，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。-植物组织培养 细胞的全能性1.1.概念概念：3.3.一般过程：一般过程：指将离体的植物器官、组织或细胞等，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。移栽成活2.2.理论基础：理论基础：植物细胞的全能性外植体 02植物组织培养技术脱分化再分化外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽等根、芽等（胚状体）（胚状体）脱分化再分化3.3.一般过程：一般过程：在在_条件的诱导条件的诱导下，下，已经分化的细胞已经分化的细胞失去其特有的失去其特有的结结构和功能构和功能，转变为转变为_，进而形成，进而形成 团块团块。一定的激素和营养等一定的激素和营养等未分化的细胞未分化的细胞不定形的薄壁组织不定形的薄壁组织脱分化：脱分化：不定形不定形的的薄壁组织薄壁组织团块团块。愈伤组织：愈伤组织：愈伤组织重新分化成愈伤组织重新分化成芽、根芽、根等器官。等器官。再分化：再分化：外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽等根、芽等（胚状体）（胚状体）脱分化再分化9菊花的组织培养外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽探究实践菊花的组织培养流水流水冲洗冲洗 酒精酒精消毒消毒30s30s 无菌水无菌水清洗清洗2 23 3次次 次氯酸钠溶液次氯酸钠溶液处理处理30min30min 无菌水无菌水清洗清洗2 23 3次。次。外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽1 1 1 1、外植体的消毒、外植体的消毒、外植体的消毒、外植体的消毒探究实践菊花的组织培养流水流水冲洗冲洗 酒精酒精消毒消毒30s30s 无菌水无菌水清洗清洗2 23 3次次 次氯酸钠溶液次氯酸钠溶液处理处理30min30min 无菌水无菌水清洗清洗2 23 3次。次。外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽2 2 2 2、外植体的切段外植体的切段外植体的切段外植体的切段将消过毒的外植体置于无菌培养皿中将消过毒的外植体置于无菌培养皿中 用无菌滤纸吸去表面的水分用无菌滤纸吸去表面的水分 用解剖刀将外植体切成用解剖刀将外植体切成0.50.51cm1cm长的小段。长的小段。探究实践1 1 1 1、外植体的消毒、外植体的消毒、外植体的消毒、外植体的消毒菊花的组织培养外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽探究实践在酒精灯火焰旁在酒精灯火焰旁，将外植体的，将外植体的1/31/31/21/2插入插入诱导愈伤组织的培养基诱导愈伤组织的培养基中。中。用封口膜或瓶盖用封口膜或瓶盖封盖瓶口封盖瓶口，并在培，并在培养瓶上作好标记养瓶上作好标记。注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！（将“形态学上端”朝上，下端朝下）3 3 3 3、接种外植体、接种外植体、接种外植体、接种外植体菊花的组织培养外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽探究实践4 4 4 4、诱导愈伤组织、诱导愈伤组织、诱导愈伤组织、诱导愈伤组织培养条件：激素比例1：1；一般不需要光照；温度18-22。菊花的组织培养外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽探究实践5 5 5 5、诱导生芽生根、诱导生芽生根、诱导生芽生根、诱导生芽生根注意：先诱导生芽，再诱导生根！生芽过程：生芽过程：生根过程：生根过程：将生长良好的愈伤组织转接到将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培诱导生芽的培养基养基上（含上（含细胞分裂素细胞分裂素比例多），比例多），需光照需光照。再将其转接到再将其转接到诱导生根的培养基诱导生根的培养基上（含上（含生长生长素素比例多），比例多），需光照需光照。使用比例使用比例使用比例使用比例实验结果实验结果实验结果实验结果生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素细胞分裂素促进促进促进促进根的分化根的分化根的分化根的分化促进促进促进促进芽的分化芽的分化芽的分化芽的分化促进愈伤组织促进愈伤组织促进愈伤组织促进愈伤组织的形成的形成的形成的形成菊花的组织培养外植体的消毒外植体的消毒外植体的切段外植体的切段接种外植体接种外植体诱导愈伤组织诱导愈伤组织诱导生芽生根诱导生芽生根移栽移栽探究实践6 6 6 6、移栽、移栽、移栽、移栽移栽前先移栽前先打开封口膜或瓶盖打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒消过毒的的蛭石蛭石或或珍珠岩珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。等环境中，待其长壮后再移栽入土。1 1 选取多肉上健选取多肉上健康、饱满的叶片。康、饱满的叶片。2 2 用剪刀切下整片叶片，用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。也可切口要平滑、整齐。也可以直接用手轻轻掰下叶片。以直接用手轻轻掰下叶片。3 3 平躺放在沙床平躺放在沙床上，叶片间隔相上，叶片间隔相聚聚2 2 3 3厘米。厘米。4 4 叶片切口不要有碰叶片切口不要有碰脏，摆放通风处脏，摆放通风处2 2 3 3天，晾干天，晾干。5 5 待叶片晾干后移至半待叶片晾干后移至半阴处养护。阴处养护。6 6 约约2 23 3周后生根，或周后生根，或从叶基处长出不定芽。从叶基处长出不定芽。7 7 叶插成功叶插成功多肉进行叶插繁殖多肉进行叶插繁殖【从社会中来从社会中来】欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物超级作物”。你有什么好妙招？。你有什么好妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离生殖隔离生殖隔离生殖隔离 03植物体细胞杂交技术1.1.过程过程去壁去壁去壁去壁融融合合 再生再生新壁新壁脱分化脱分化再分化再分化移栽移栽 03植物体细胞杂交技术植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交技术成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质-原生原层。去壁原因：。方法：。相关酶：。*酶解法利用了原理？。*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）酶解法纤维素酶和果胶酶酶的专一性使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破。（1）去除细胞壁不包括：细胞液、细胞核原生原层 步骤详解 步骤详解理论基础：（2）原生质体间的融合 物理法：化学法：方法电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法细胞膜的流动性 产生新的细胞壁思考：思考：1、参与此过程中的主要细胞器是？、参与此过程中的主要细胞器是？2、杂种细胞的、杂种细胞的染色体数染色体数是多少？是多少？3、杂种细胞、杂种细胞染色体组数染色体组数是多少？是多少？4、融合后，培养基中有几种类型的细胞？、融合后，培养基中有几种类型的细胞？验证产生新的细胞壁的方法：质壁分离与复原实验（3）细胞融合完成的标志：高尔基体两亲本染色体数之和两亲本染色体组数之和未融合的细胞：A、B 两两融合的细胞：AA、BB、AB 多细胞融合体需要进一步筛选 步骤详解去壁去壁去壁去壁融融合合 再生再生新壁新壁脱分化脱分化再分化再分化移栽移栽植物细胞融合植物组织培养植物体细胞杂交技术 03植物体细胞杂交技术原理：细胞膜的流动性原理：细胞的全能性体细胞杂交：杂交：不遵循孟德尔遗传定律遵循孟德尔遗传定律需要考虑生殖隔离不需要考虑生殖隔离体细胞融合-无性生殖精卵结合-有性生殖学习了本节内容，请分析植物的精子和卵细胞是否具有细胞壁？植物的精子和卵细胞无细胞壁课堂小结3.融合实例:1.概念：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。4.步骤说明:酶解法去壁：纤维素酶、果胶酶理化法促融：物理法：电融合法、离心法化学法：聚乙二醇融合法、高Ca2+高PH融合法等5.意义:打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。2.理论基础：细胞膜的流动性和细胞的全能性课堂小结1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育 高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是（）A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细 胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分?纤维素酶和果胶酶 番茄马铃薯没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以番茄马铃薯杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。番茄马铃薯杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么?1.某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基，成功地筛选出能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如下图所示，请分析回答问题。（1）在培养基中加入化合物A的目的是_，这种培养基属于_培养基。（2）培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量_的培养液，接入新的培养中续培养，使目的菌的数量_。筛选出可降解化合物A的微生物选择显著降低扩增复习与提高（P30）1.某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基，成功地筛选出能高效降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如下图所示，请分析回答问题。（3）若要研究目的菌的生长规律，可挑取单个菌落进行液体培养，再采用 方法进行计数。请你预测目的菌的种群数量会发生怎样的变化。复习与提高（P30）细菌计数板计数2.某个高温日，某校三位高中学生相约去吃冰激凌，之后两人都出现腹泻现象，于是他们怀疑冰激凌中的大肠杆菌含量超标。老师建议他们利用学过的有关微生物培养的知识对此冰激凌进行检测。经过一番资料查阅,他们提出了如下实验设计思路。立即去卖冰激凌的小店再买一个同样品牌的同种冰激凌；立即去卖冰激凌的小店再买一个同样品牌的同种冰激凌；配制伊红一亚甲配制伊红一亚甲蓝琼脂培养基（该培养基可用来鉴别大肠杆菌，生长在此培养基上的大肠蓝琼脂培养基（该培养基可用来鉴别大肠杆菌，生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽）杆菌菌落呈深紫色，并有金属光泽）、灭菌、倒平板；取、灭菌、倒平板；取10 mL10 mL刚融化的刚融化的冰激凌作为原液，然后进行梯度稀释冰激凌作为原液，然后进行梯度稀释,稀释倍数为稀释倍数为110110-1101105 5 ；取每个；取每个浓度的冰激凌液各浓度的冰激凌液各0.1 mL0.1 mL，用涂布平板法进行接种，每个浓度涂，用涂布平板法进行接种，每个浓度涂3 3个平板，个平板，一共培养一共培养1818个平板个平板;在适宜温度下培养在适宜温度下培养48h48h，统计菌落数目。，统计菌落数目。复习与提高（P30）（1）请你从下面几个角度对这三位同学的思路进行评议。他们只打算对一个冰激凌进行检测，理由是：两个人吃过冰激凌后，都拉肚子了，所以再检测一个就足以说明问题。你同意这样的观点吗？为什么？不同意。只检测一个冰激凌数据太少，不能排除偶然因素的影响。复习与提高（P30）（1）请你从下面几个角度对这三位同学的思路进行评议。有没有必要对冰激凌原液进行梯度稀释？为什么？【提示：我国卫生部门规定了饮用水标准，1mL自来水中细菌总数不可以超过100个（37 培养24 h），1 000 mL自来水中大肠杆菌菌落数不能超过3个（37培养48 h）】没有必要。根据国家的标准，自来水中的大肠杆菌数目应该是非常少的。即使冰激凌中大肠杆菌数目超标了，也不可能很离谱，如果进行梯度稀释，最后培养出来的菌落数可能不在计数要求的范围内，从而导致结果误差大。解答这个问题的时候，应该让学生明白并不是所有的细菌检测培养都需要进行梯度稀释，而是要根据实际情况来确定培养方案。复习与提高（P30）（1）请你从下面几个角度对这三位同学的思路进行评议。他们认为，在用该方法统计菌落数目时不需要设计对照组,所以只准备培养18个平板。你认为在这项检测中是否需要对照组？为什么？需要设置对照组。严格来说，应该设置两组对照组。一组为阴性对照组，不进行涂布或者用无菌水涂布平板；另一组为阳性对照组，涂布大肠杆菌。前者可以说明培养基是否被污染，后者可以说明该培养基能否培养出大肠杆菌。复习与提高（P30）（2）下图所示为4种菌落分布图，一般不能由涂布平板法得到的是_。复习与提高（P30）B（3）在完善实验设计思路后，三位同学进行了实验。培养结果显示，除了深紫色菌落，还有其他菌落存在，这说明了什么？如果以菌落数代表样品中的大肠杆菌数量，则统计结果比实际值是偏多还是偏少？为什么？说明冰激凌中不仅有大肠杆菌，还有其他细菌或真菌等。统计结果比实际值偏少。因为有些菌落可能会重叠，统计时容易将其误认为是一个茵落，并且这种计数方法统计的是活菌的数目。复习与提高（P30）（4）如果实验结果显示,检测的冰激凌中大肠杆菌含量超标了。接下来他们应该做什么?应该马上去小店告知店主这批冰激凌不能再卖了；还要告知食品卫生管理部门，以对这批冰激凌的来源进行追踪调查。其他合理答案也可。复习与提高（P30）欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的欲培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物超级作物”。你有什么好妙招？。你有什么好妙招？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离生殖隔离生殖隔离生殖隔离 03植物体细胞杂交技术1、植物组织培养技术2、植物体细胞杂交技术 一.植物细胞工程的基本技术