高二生物《选修三--植物细胞工程》(课件)ppt.ppt

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1、 植物细胞工程植物细胞工程 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切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化植物组织培养

2、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：细胞分裂素、细胞分裂素、生长素生长素外植体外植体根、芽根、芽植物体植物体再分化再分化植物组织培养条件：植物组织培养条件： 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。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。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

3、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。 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？ 不能。因为不同种生不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离，物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交所以用传统的有性杂交方法是不可能

4、做到这一方法是不可能做到这一点的。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？要想让两个来自不同植物的体细要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？什么？ 要想让两个来自不同植物的体细要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？什么？ 细胞壁的阻碍细胞壁的阻碍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

5、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过程过程2诱导原生质体融合诱导原生质体融合过程过程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

6、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

7、ABAB外，还可以出现外，还可以出现AAAA、 BBBB等类型。等类型。如果两个来源不同的原生质体发生融合形成如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处了杂种细胞，下一步该对此细胞做何种处理？理？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(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. 过程过程植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B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

8、植物细胞B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融合融合的

9、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

10、植物细胞B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

11、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

12、）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

13、胞，并把杂种细成杂种细胞，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。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能让杂种植物按照人们的需要表现

14、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植物细胞工程小小 结结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性植物细胞的全能性小小 结结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 植物细胞的全能性植物细胞的全能性小小 结结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性植物细胞的全能性小小 结结例例1 1：资

15、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值值调整如调整如5.06.0。资料二资料二: :在生长素存在的情况下，细胞分裂素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。使用顺序影响实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

16、使用细胞分裂验结果：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；同时使用分化频率提高。激素用也分化；同时使用分化频率提高。激素用量的比例影响实验结果：生长素用量比细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，有利于根的分化、胞分裂素用量比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的生长。伤组织的生长。思考：利用以上资

17、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？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。 培养过程中，在培养基上需加入蔗糖，培养过程中，

18、在培养基上需加入蔗糖，培养时需要光照，那么，培养的植物到底培养时需要光照，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？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了对于上述疑问，某研究性学习小组进行了下列实验：一组在培养基中加下列实验：一组在培养基中加30%30%的蔗糖，的蔗糖，另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两另一组不加蔗糖，接种后，每组再分成两个小组，分别在光下和暗中培养。个小组，分别在光下和暗中培养。1 1个月后，个月后，观察植物体生长、分化情况，结果为下表：观察植物体生长、分化情况，结果为下表：例例2 2：培养条件培养条件 加蔗糖加蔗糖不加蔗糖不

19、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？ 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。 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

20、下结马铃薯？地上长番茄、地下结马铃薯？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，马铃，马铃薯薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两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，番茄植株中的遗传物质一样有序

21、表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。薯就是很自然的了。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。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

22、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。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

23、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

24、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自我评价自我评价4

25、. 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

26、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

27、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6.若用若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示表示_， 能被培养成为的根本原因是能被培养成为的根本原因是 _(2)表示表示_，其细胞特点，其细胞特点 是是_薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化脱分化再分化再分化6.若用若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示表示_， 能被培养成为的根本原因是能被培养成为的根本原因是 _(2)表示表示_，其细胞特点，其细胞特点 是是_薄壁细胞。薄壁细胞。 脱

28、分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞6.若用若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示表示_， 能被培养成为的根本原因是能被培养成为的根本原因是 _(2)表示表示_，其细胞特点，其细胞特点 是是_薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性6.若用若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示表示_， 能被培养成为的根本原因是能被培养成为的根本原因是 _(2)表示表示_，其细胞特点，其细胞特点 是是_薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性愈伤组织愈伤组织6.若用若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答：(1)表示表示_， 能被培养成为的根本原因是能被培养成为的根本原因是 _(2)表示表示_，其细胞特点，其细胞特点 是是_薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织