【生物课件】植物细胞工程（第一课时） 高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修3）.pptx

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1、细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，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。细胞工程植物组织培养动物细胞培养动物细胞融合植物体细胞杂交第2章 细胞工程第1节 植物细胞工程（第一课时）学习目标目标010203结合“菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织培养技术的流程简图（科学探究）简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程（生命观念）查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响（社会责任、科学探究）哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成

2、功。斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。1902年1958年1960年1964年1971年1974年科技探索之路植物细胞工程的发展历程情景材料一：从社会中来“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐

3、芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱金漳兰谱（宋赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。国画作品兰问题问题11:你知道世界上最贵的兰花吗？如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？情景材料一：从社会中来 世界上最贵的兰花1500万/株幽灵兰（视频）利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。一、植物细胞工程的基本技术利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。问

4、题问题22:为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体？细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞的全能性。植物组织培养的基本原理在生物的生长发育过程中，为什么不是所有的细胞都表现出全能性？生物体所有细胞全能性大小都一致吗？全能性与细胞分化的关系？体细胞具有全能性的根本原因是什么？细胞表现全能性的条件有哪些？合作探究一：请同学们自主阅读教材P34-35，小组合作思考讨论完成问题。一、植物细胞工程的基本技术一、植物细胞工程的基本技术（一）细胞的全能性：（1）原因：高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。叶子 花瓣 花粉 细胞植物

5、体（2）大小比较：（1）受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。一、植物细胞工程的基本技术（一）细胞的全能性：（3）生物体内细胞并不都表现全能性原因：生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。问题问题33:如何才能让细胞表现出全能性？一、植物细胞工程的基本技术（一）细胞的全能性：（4）表现出全能性的条件：1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。（必修一 P1

6、18-121）离体一定的营养物质、植物激素适宜的温度、pH等外界条件无菌环境 实战训练1.以下不能说明细胞全能性的实验是()A.菊花花瓣细胞培育出菊花新植株 B.紫色糯性玉米种子培育出植株 C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株 实战训练2.下列实例中，能体现体细胞全能性的是()A.壁虎的断尾重生 B.植物体用种子繁殖后代 C.婴儿长成大人 D.兰花茎尖细胞经诱导形成幼苗 实战训练3.下列关于细胞全能性的叙述，错误的是（）A.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性 B.细胞的全能性一般随着细胞分化程度升高而降低 C.受精卵能在自然状态下发育成个体，因此全

7、能性最高 D.细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整个体或分化成其他各种细胞的潜能问题问题44:研究表明高度分化的植物组织细胞在适宜的条件下表现出的全能性，科学家们是如何做到的呢？一、植物细胞工程的基本技术（二）植物组织培养：合作探究二：请同学们自主阅读教材P35-36，小组合作思考讨论完成问题。1.概述植物组织培养的概念及基本过程（用文字和箭头表示植物组织培养的流程）？2.什么是脱分化?再分化?愈伤组织？3.请从条件、关键因素、产物等方面比较脱分化和再分化异同。4.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？一、植物细胞工程的基本技术（二）植物组织培养：指

8、的植物器官、组织或细胞等，培养在人工控制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其分化为 的技术。离体完整植株（1）概念：（2）原理：植物细胞的全能性外植体（3）过程：外植体 愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化生长 发育分化状态未分化状态接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活脱分化再分化再分化一、植物细胞工程的基本技术（二）植物组织培养：（3）过程：外植体 愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化生长 发育分化状态未分化状态一、植物细胞工程的基本技术（二）植物组织培养：（3）过程：外植体 愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化生长 发育已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成

9、未分化的细胞的过程。脱分化脱分化细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。愈伤组织愈伤组织愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。再分化再分化 脱分化 再分化过程 外植体愈伤组织 愈伤组织幼苗分裂、分化 有分裂，无分化 有分裂，无分化结果 形成愈伤组织 形成根、芽需要条件a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例适中d.一般不需光a.离体、适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照（诱 诱导 导叶 叶绿 绿素 素的 的合 合成 成，使 使试 试管苗能够进行光合作用 管苗能够进行光合作用。）一、植物细胞工程的基本技术 生长素和细胞分裂素是启动细

10、胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。（4）脱分化与再分化的比较：一、植物细胞工程的基本技术（5）决定植物脱分化、再分化的关键因素：细胞分裂素生长素 芽分化愈伤组织愈伤组织根分化生长素用量/细胞分裂素用量结果比值1比值1比值1促进根的分化促进芽的分化促进愈伤组织的形成 巧记：高根低芽中愈伤一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践1.目的：（1）了解植物组织培养的基本原理（2）了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响（3）尝试进行植物组织培养2.材料：离体的茎尖、根尖、叶片、花药等（外植体）。3.MS培养基：水（去离子

11、水）、无机营养（大量元素、微量元素）、有机营养（蔗糖、维生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生长素、细胞分裂素等）一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践4.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽消毒：切割：（无菌操作）酒精30S无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min材料：幼嫩的菊花茎段2-3次无菌水洗消毒与无菌水冲洗切割与接种一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践1.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽接种到诱导愈伤组织培养基形成愈伤组织培养温度：18-220C、避光愈伤组织 愈伤组织有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈

12、伤组织。一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践1.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽接种到诱导生芽培养基诱导生芽一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践1.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽接种到诱导生根培养基诱导生根若先生根后面就不易生芽一、植物细胞工程的基本技术菊花的组织培养探究.实践1.步骤：制备外植体接种培养试管苗移栽 移栽前先打开封口膜或瓶盖，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 幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情 况，适时浇水、施肥，直至开花。试管苗移栽培养室根、芽胚状体脱分化再分化培

13、养条件：无菌营养物质适宜环境条件（温度、PH、光等）植物激素：细胞分裂素 生长素遮光一定的光照愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照试管苗有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。植物组织培养过程小结 实战训练4.下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是()A菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程B要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例C为避免环境中微生物的污染，要对外植体进行灭菌处理D接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插 实战训练5.铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源十分稀少，其繁殖主要通过植物组织培养实现。下列

14、有关叙述错误的是（）A.用植物组织培养的方法繁殖药材表明在一定条件下，细胞分化是可以逆转的 B.植物细胞的全能性得以表达需要离开母体 C.新植株的形成是细胞分裂和分化的结果 D.高度分化的植物细胞不具有全能性 实战训练 6.如图为由矮牵牛原生质体形成再生植株的过程，错误的是()A.过程用纤维素酶和果胶酶获得原生质体B.过程是基因选择性表达的结果C.过程需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生D.原生质体无细胞壁但仍保持细胞的全能性 实战训练7.植物组织培养可以形成愈伤组织，下列有关愈伤组织的叙述错误的是()A.愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的B.形成愈伤组织的培养基不含有机分子C.愈伤组织可以形成具有

15、生根发芽能力的胚状结构D.愈伤组织细胞的线粒体和核糖体中可能发生碱基互补配对 实战训练8.某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列叙述正确的是A.外植体消毒的过程：酒精消毒30 s次氯酸钠溶液处理30 min无菌水清洗 23次B.愈伤组织是一种不定形的薄壁组织团块，诱导产生愈伤组织时每日应给予 适时光照C.诱导生芽的培养基与诱导生根的培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比 例和用量更高D.打开封口膜后直接用流水冲洗掉幼苗根部培养基，再移植到消毒的蛭石环 境中炼苗处理 实战训练9.下列关于植物组织培养的叙述中，正确的是（）培养基中添加蔗糖的目的是提供

16、营养和调节渗透压培养时先使用生长素后使用细胞分裂素离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织花药离体培养时需要使用秋水仙素诱导形成多倍体 A B C D 实战训练10.蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（）A花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 实战训练11.玉米是一种主要的农作物，为了提高玉

17、米的产量，科学家在玉米育种和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是()A.从繁殖原理上分析，AD属于无性生殖B.植株D和G中的染色体组数不同C.EG不能体现细胞的全能性D.EF过程中获得的植株一般不用于大田生产 实战训练12.关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是()A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化 实战训练13.下列有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法，不正确的是（）A.已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。B.已经分化的细胞转变成为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成愈伤组织的过程。C.愈伤组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程。D.离体的植物组织经脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导。