（江苏专用）高考生物总复习 第38讲 植物细胞工程课件-人教版高三全册生物课件.pptx

第第3838讲讲 植物细胞工程植物细胞工程考点一 植物组织培养考点二 植物体细胞杂交总总纲纲目目录录高考再现考点一植物组织培养考点一植物组织培养1.细胞工程的概念细胞工程的概念项目内容原理方法细胞生物学和分子生物学操作水平细胞水平或细胞器水平工程目的改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品工程特点定向性:按照人们意愿广泛性:克服了远缘杂交不亲和的障碍类型植物细胞工程和动物细胞工程等2.植物组织培养技术植物组织培养技术(1)概念: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。(2)原理:植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指具有某种生物全部 遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成 完整生物体的潜能。(3)过程1.高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。()2.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。()3.在脱分化和再分化过程中均需要进行光照。()4.不同培养阶段的培养基中生长素与细胞分裂素的比例应不同。()5.在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会发生细胞的增殖和分化。()6.愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。()下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图,请分析:四倍体兰花叶片愈伤组织 胚状体 植株(1)该过程依据的原理是,阶段表示过程,阶段表示过程。(2)两个阶段需用到和激素。(3)此兰花的花药离体培养所得植株为倍体。解析解析(1)细胞的全能性脱分化再分化(2)生长素细胞分裂素(3)单1.细胞的全能性细胞的全能性(1)物质基础:细胞内含有本物种全部的遗传信息。(2)细胞表达全能性的条件:具有完整细胞结构,离体、无菌,一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。(3)体内细胞全能性不能表达的原因:在特定的时间和空间条件下细胞内的基因选择性表达出各种蛋白质,从而形成不同的组织和器官。(4)细胞全能性表达的容易程度:一般来说,细胞分化程度越高,其分裂能力越弱,其全能性越不容易表达出来。受精卵生殖细胞体细胞。体细胞中:植物细胞动物细胞(只有细胞核才具有全能性);分化程度低的分化程度高的;细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的;幼嫩的细胞衰老的细胞。(5)具有全能性体现全能性,理论上,具有细胞核的活细胞都具有全能性,但只有发育成完整个体,才能说明体现了细胞的全能性。2.脱分化和再分化的比较脱分化和再分化的比较脱分化再分化过程外植体愈伤组织愈伤组织胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽条件离体;适宜的营养;生长素/细胞分裂素的比例适中;不需要光照离体;适宜的营养;生长素和细胞分裂素;光照1.(2018江苏南京多校联考)下图是生物兴趣小组利用某植物离体的白色花瓣培养得到不同的结果,有关该结果的说法正确的是()考向植物组织培养过程考向植物组织培养过程A.该过程充分体现了分化的植物细胞具有全能性B.图中需要光照处理的过程有和C.、结果不同的原因之一为培养基中激素比例的差异D.、继续培养得到的幼苗均为白化苗答案答案C解析解析 据图分析,图中三幅图显示的是脱分化形成愈伤组织,愈伤组织再分化形成芽和根的过程,并没有形成完整的植株,所以没有体现植物细胞的全能性,A错误;图中过程不需要光照,B错误;图中三幅图中生长素和细胞分裂素的比例不同,C正确;、继续培养得到的幼苗应该是正常的绿色幼苗,D错误。使用顺序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又分化同时使用分化频率提高简记为:先“生”分裂不分化,后“生”分裂又分化,同“使”分化频率高归纳拓展归纳拓展植物激素对植物组织培养的影响植物激素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用这两类激素,会得到不同的实验结果。(2)当同时使用这两种激素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素/细胞分裂素植物细胞发育的方向高有利于根的分化,抑制芽的分化低有利于芽的分化,抑制根的分化适中促进愈伤组织的生长简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤考点二植物体细胞杂交考点二植物体细胞杂交1.1.植物体细胞杂交植物体细胞杂交(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。(2)原理:细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(3)过程过程a为用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得有活力的原生质体。过程b是原生质体的融合,其原理是细胞膜的流动性。人工诱导融合的两种方法:物理法,包括 离心、振动、电激等;化学法,一般用 聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。过程c是原生质体融合后 再生出细胞壁,是融合成功的标志。杂交完成的标志是 获得杂种植株。过程d是 植物组织培养,是植物体细胞杂交的基础及最后一道工序。(4)植物体细胞杂交的意义:克服 远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种。2.2.植物细胞工程应用植物细胞工程应用(1)微型繁殖:可保持优良品种的遗传特性,高效快速地实现种苗的大量繁殖,也叫 快速繁殖技术。(2)作物脱毒:植物 分生区附近病毒极少,甚至无病毒,采用 茎尖组织培养技术,再生的植株有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。(3)人工种子:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,用人工薄膜包装,解决作物繁殖周期长,杂种后代易发生性状分离,及常规种子的生产易受季节、气候、地域限制的问题。(4)单倍体育种:花药离体培养单倍体植株人工诱导染色体加倍纯合子,能明显 缩短育种年限。(5)突变体的利用:利用 基因突变的原理,对愈伤组织进行诱变处理,提高突变率,加速育种进程。(6)细胞产物的工厂化生产:利用 植物组织培养技术产生某些细胞产物,培养至 愈伤组织阶段。1.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞。()2.再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。()3.用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是纤维素酶和果胶酶。()4.利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。()5.用原生质体制备人工种子,要防止细胞破裂。()6.培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。()下图是两种二倍体植物细胞(甲、乙)融合并培育新植株过程的示意图,请分析:(1)过程需用酶和酶溶液处理,且溶液的渗透压应略(填“”或“”)细胞液渗透压。(2)过程可用(试剂)诱导原生质体融合,主要原理是。(3)过程表示,是融合完成的标志。(4)最终得到的植株相对于甲、乙而言发生的可遗传变异为。解析解析(1)纤维素果胶(2)聚乙二醇细胞膜具有一定的流动性(3)新细胞壁的再生(4)染色体(数目)变异 1.植物体细胞杂交与多倍体育种的比较植物体细胞杂交与多倍体育种的比较异同植物体细胞杂交多倍体育种不同点基本原理不同细胞的全能性和膜的流动性染色体数目变异方法不同原生质体融合秋水仙素处理萌发的种子或幼苗染色体来源和数目不同一般来自不同种的生物,染色体不一定是倍数关系(两细胞染色体数之和)来自同种生物,加倍的是同源染色体相同点都是通过改变细胞内的染色体数目来改变遗传物质,从而改变生物的性状2.2.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产生的细胞(假设用于杂交的两种植物细胞分别为a、b)未融合的细胞a和b;两两融合的细胞aa、bb、ab;多细胞融合体。(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞;若得到的是具有两种亲本性状的植物,说明是杂种植株;若得到的是两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强,则是多细胞融合体。考向植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用考向植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用1.(2018江苏海门中学调研)下图表示用草木樨状黄芪(2n=32)和木本霸王(2n=22)培育抗盐新品种过程,有关叙述正确的是()A.过程需在低渗溶液中用相应的酶处理B.原生质体A和原生质体B的细胞器种类相同C.过程完成的标志是两个细胞核完全融合D.经过过程所得的愈伤组织细胞含有四个染色体组答案答案 D解析解析过程需在等渗溶液中用相应的酶处理,避免细胞吸水涨破,A错误;草木樨状黄芪叶肉细胞含有叶绿体,木本霸王胚轴细胞没有叶绿体,B错误;过程完成的标志是再生出新的细胞壁,C错误;草木樨状黄芪(2n=32)和木本霸王(2n=22)均为二倍体,经过过程所得的愈伤组织细胞含有四个染色体组,D正确。2.(2018江苏姜堰中学阶段测试)下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程,据图分析错误的是(B)A.过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理B.过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变C.过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能D.过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理解析解析要获得原生质体需去除植物的细胞壁,故用纤维素酶和果胶酶处理,A正确;紫外线照射可诱导原生质体发生突变,但突变是不定向的,B错误;是脱分化的过程,细胞会失去原有的结构和功能,C正确;再分化需要植物激素,D正确。技能提炼技能提炼植物体细胞杂交后与有性生殖中遗传物质的变化植物体细胞杂交后与有性生殖中遗传物质的变化(1)植物体细胞杂交:属于染色体变异,杂种植株为异源多倍体。若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合,A含有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,B含有2y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,体细胞中染色体数为2x+2y,基因型为AabbccDd,从中不难看出,体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管是染色体数还是染色体组数都采用直接相加的方法。(2)植物有性杂交:有性杂交的子代细胞中染色体数为x+y,基因型为AbcD或abcD或Abcd或abcd,即先减半再相加。1.(2018江苏单科,8,2分)花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图,下列叙述正确的是()高考再现高考再现A.为了防止微生物污染,过程所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 minB.过程的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化C.过程逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体D.过程应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上答案答案 C解析解析本题主要考查花药离体培养的相关知识。为了防止微生物污染,过程所用的花蕾需在70%乙醇中浸泡30 s,A错误;过程的培养基中,生长素与细胞分裂素的比值适中,且生长素含量高于细胞分裂素时,有利于根的分化,B错误;进行过程的愈伤组织经过了秋水仙素的处理,故其分化后的植株中可筛选获得纯合的二倍体,C正确;经炼苗后的幼苗是能进行光合作用且能独立进行代谢的植株,故幼苗的生长基质中不用添加蔗糖和多种植物激素,D错误。2.(2014江苏单科,29,9分)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题:(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为。(2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示细胞干重在12 d后下降的原因有;培养液中蔗糖的作是、。(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后,观察到染色体数为8n的细胞,合理的解释是、。(4)为了更好地获得次生代谢产物,生产中采用植物细胞的固定化技术,其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有(填序号)。选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋必须在光照条件下培养培养过程中需通空气固定化后植物细胞生长会变慢答案答案(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降,pH降低提供能源调节渗透压(3)秋水仙素(低温)果胶经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期(4)解析解析(1)外植体经脱分化可形成愈伤组织。(2)分析坐标曲线图,可见培养液中的蔗糖浓度已降至较低,pH也由6降为4,因此使得细胞生命活动受阻,细胞干重减小。培养液中的蔗糖可为培养的细胞提供能源,又可调节培养液的渗透压。(3)二倍体愈伤组织经人工诱导如秋水仙素、低温等处理,可产生染色体加倍的细胞。植物细胞之间除纤维素外,还存在果胶层,因此可利用纤维素酶和果胶酶解离愈伤组织。愈伤组织细胞(2n)经人工诱导后,细胞中染色体数目加倍成4n,染色体数为4n的细胞进行有丝分裂,处于有丝分裂后期的细胞中含有8n条染色体;若加倍到4 n的细胞经诱导后继续加倍则形成染色体数为8n的细胞,这样的细胞再进行有丝分裂,在中期时会看到染色体数为8n的细胞。(4)通过愈伤组织获得次生代谢产物时,需选择生长旺盛的细胞,由于植物细胞进行有氧呼吸,培养过程需通入空气。愈伤组织细胞没有叶绿体,不进行光合作用,不需光照。植物细胞固定化后,与外界环境的物质交换能力降低,生长变慢。3.(2013江苏单科)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是(B)A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养解析解析 本题考查对获得大量优质苗的多种技术手段的分析。为了使优质苗的生物性状不发生性状分离,可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗,也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖或幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗;花粉粒是减数分裂的产物,利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗,其高度不育,且会发生性状分离,因此B项方案不能选用。