2.1.1 植物 细胞工程的基本技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,如何用一片花瓣培育出完整的植株呢,导入新课,一个设想,20,世纪,60,年代，一些科学家提出这样一个设想：培养出地上部分结番茄果实，地下部分结马铃薯块茎的植株。如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？,甘蓝,白菜甘蓝,白菜,体细胞杂交,视频：,植物体细胞杂交,专题,2,细胞工程,2.1.1,植物细胞工程的基本技术,2.1,植物细胞工程,1,、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。,2,、列举植物细胞工程的实际应用。,1,、能够让学生更好地理解先进技术的应用价值。,2,、有利于培养学生分析问题、解决问题的能力。,知识目标,能力目标,教学目标,通过次专题的学习，使学生认同科学是一个不断发展的过程，激发学生探索生命科学奥秘的兴趣及勇于质疑的科学精神。,情感态度与价值观,1,、植物组织培养的原理和过程。,2,、植物体细胞杂交的原理。,3,、植物细胞工程应用的实例。,植物组织培养的实验。,重点,难点,教学重难点,植物细胞工程,理论基础,技术手段,植物细胞的全能性,植物组织培养,植物体细胞杂交,一、细 胞 的 全 能 性,全能性大小：,植物体细胞表现出全能性的条件？,定义：,生物体的细胞，具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。,原因：,生物的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。,受精卵生殖细胞体细胞,无机成分：,水、无机盐,适宜的，无菌空气，适时的光照,生长素和细胞分裂素,条件,离体的细胞、组织或器官,无菌的环境,营养物质,激素,其他的外界条件,有机分子：,蔗糖、氨基酸,、维生素等,二、植物组织培养,2,、理论基础：,细胞的全能性,1,、植物组织培养的概念,在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工控制的培养基上，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。,外植体,幼 苗,完整植株,愈伤组织,脱分化,CTK/IAA,比例适合,再分化,CTK/IAA,比例先增大在减小,3,、植物组织培养过程示意图,细胞排列,疏松而无规则,，是一种,高度液泡化,的呈,无定形,状态的,薄壁,细胞。,4,、植物组织培养技术名词解释,愈伤组织：,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。,脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。,脱分化：,再分化：,通过上面实验，我们总结出,:,植物组织培养,就是在,无菌,和,人工控制,条件下将,离体的器官、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,。,切取,接种,愈伤组织的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,此操作过程需要注意什么事项？,讨论,提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。,在组织培养实验中，为什么要强调所用机械的灭菌和实验人员的无菌操作？,提示,：,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。可以参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。,胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？,讨论,请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。,讨论,视频：,植物组织培养,20,世纪,60,年代，一些科学家提出这样一个设想：,2,、如果要实现这一设想，你认为可以采用哪些方法？,三、植物体细胞杂交,1,、让番茄与马铃薯杂交，培育出地上结番茄果实，地下结马铃薯块茎的植物。,（一）植物体细胞杂交技术,将,不同种的植物体细胞,，在一定条件下,融,合成杂种细胞,，并且把杂种细胞培育成新,植物体,的方法。,定义,：,原理,：,细胞膜的流动性,和,植物细胞的全能性。,1,、,分离原生质体,-,酶解法,2,、,原生质体融合,-,物理或化学法,3,、,新细胞壁形成,4,、,植物组织培养,要使两个来自不同植物的体细胞完成融 合，将会遇到什么障碍？,(1),(1),(2),(3),(4),(5),（二）植物体细胞杂交过程示意图,杂种植株,融合的原生质体,ab,产生新的细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,植物体细胞杂交过程示意图二,植物细胞,a,原生质体,b,原生质体,a,杂种细胞,ab,去 壁,去 壁,植物细胞,b,人工诱导,(,三）植物体细胞杂交技术优缺点,还不能完全按照人们的意愿表达亲代的优良性状,未解决的问题：,优势：,（,与有性杂交方法比较）,克服远源杂交不亲和的障碍,结合所学知识，回答以下问题,.,物理和化学方法诱导原生质体融合的基本原理是什么？,1,、,化学融合的机制,：常用化学融合方法有高,pH,高,Ca,2+,法和聚乙二醇（,PEG,）法,2,、,物理融合的机制,：常用方法为电融合法,.,杂种细胞的筛选方法有哪些？,2,、,利用物理特异性差异的选择方法,：这是利用两个原生质体物理特异性差异的一种选择，包括原生质体的大小、颜色、浮密度等的不同来选择；,3,、,利用生长特异性差异的选择方法,。,1,、,细胞系互补的选择方法,，包括叶绿素缺失互补、营养缺陷互补和抗性互补等；,.,体细胞杂种的鉴定方法有哪些？,2,、,细胞学鉴定,。理论上讲如果染色体不丢失，杂种细胞中染色体数目应为双亲染色体数目之和。也可以用基因组原位杂交的分子细胞学方法进行鉴定；,4,、,分子生物学鉴定,。,3,、,同功酶鉴定,。杂种细胞中的同功酶谱一般是双亲酶谱之和，但有时也会出现双亲没有的新带；,1,、,形态学鉴定,。如叶片大小与形状，花的形状与颜色、叶脉、叶柄、花梗及表皮毛有无等；,原理,培养基,结果,培养目的,固体,蔗糖,植物激素,细胞全能性,培养成植株,快速繁殖,培养无病毒植株,1,、植 物 组 织 培 养,课堂小结,2,、植物体细胞杂交的过程及意义,过程：,包括原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种植株再生以及杂种植株鉴定等步骤。,意义：,植物体细胞杂交是克服植物有性杂交不亲和性、打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围的一种手段。,(2008,江苏生物,),下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是,（）,A.,培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调,节渗透压,B.,培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤,组织的生长和分化,C.,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,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相同,D,高考链接,1,、若用“,”,表示植物组织培养的过程。请回答：,（,1,）,表示,，,被培养成为,的根本原因是,（,2,）,表示,，其细胞特点,是,。,脱分化,再分化,离体的植物组织器官、组织或细胞,植物细胞具有全能性,具有分生能力的薄壁细胞,愈伤组织,课堂练习,2,、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是（）,A.,培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压,B.,培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生,长和分化,C.,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,D.,同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的,愈伤组织基因相同,D,3,、有关细胞全能性的含义，正确的是（）,A,.,每个生物体内的所有细胞都具有相同的功,能,B,.,生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功,能,C,.,生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜,能,D.,生物体,的每个细,胞经,过产生、,分裂、分化、生长、,衰老、都死亡的全过程,C,思考与探究,1,提示：,将的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“马铃薯番茄”。像大多数杂种一样，杂交株同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“马铃薯,番茄”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。,习题答案,思考与探究,2,提示：,