高中生物 专题二 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术课件 新人教版选修3

专题专题2细胞工程细胞工程第第1节植物细胞工程节植物细胞工程第第1课时植物细胞工程的基本技课时植物细胞工程的基本技术术 栏目链接栏目链接一、细胞工程的含义一、细胞工程的含义原理和原理和方法方法_生物学和生物学和_生物学生物学操作水操作水平平_水平或水平或_水平水平目的目的按照人的意愿改变细胞内的按照人的意愿改变细胞内的_或获得或获得_分类分类_细胞工程和细胞工程和_细胞工程细胞工程细胞细胞分子分子细胞细胞细胞器细胞器遗传物质遗传物质细胞产品细胞产品植物植物动物动物 栏目链接栏目链接二、植物细胞的全能性二、植物细胞的全能性1含义：具有某种生物含义：具有某种生物_的任的任何一个细胞，都具有发育成何一个细胞，都具有发育成_的潜能。的潜能。2脱分化：让脱分化：让_的细胞，经过诱导后，的细胞，经过诱导后，失去其特有的失去其特有的_而转变成未分化细胞，而转变成未分化细胞，进而形成进而形成_。3再分化：再分化：_在一定的培养条件下，在一定的培养条件下，分化出分化出_，进而形成完整小植株。，进而形成完整小植株。全部遗传信息全部遗传信息完整生物体完整生物体已分化已分化结构和功能结构和功能愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织根和芽根和芽 栏目链接栏目链接三、植物组织培养技术三、植物组织培养技术1理论基础：植物细胞的理论基础：植物细胞的_。2实验：胡萝卜的组织培养。实验：胡萝卜的组织培养。(1)原理。原理。离体的植物组织、器官离体的植物组织、器官、 _ 胚状体或丛芽胚状体或丛芽试管苗试管苗。全能性全能性愈伤组织愈伤组织 栏目链接栏目链接 (2)过程。过程。取材：消毒后选取根的取材：消毒后选取根的_部位，切取部位，切取1 cm3 左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织伤组织接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出_有形成层有形成层愈伤组织愈伤组织 栏目链接栏目链接培养：在培养：在2326 恒温恒温_条件下培养一段时间，条件下培养一段时间， 再将愈伤组织转接到再将愈伤组织转接到_培养基上培养诱培养基上培养诱导出导出 试管苗试管苗移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株避光避光分化分化 栏目链接栏目链接3概念：在概念：在_和和_条件下，条件下，将将_的植物器官、组织、细胞，培养在人工的植物器官、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，诱导其产配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生生_、_，最终形成完整的植株。，最终形成完整的植株。无菌无菌人工控制人工控制离体离体愈伤组织愈伤组织丛芽丛芽 栏目链接栏目链接四、植物体细胞杂交四、植物体细胞杂交1概念：将不同种的植物概念：将不同种的植物_，在一，在一定条件下融合成定条件下融合成_，并将其培育成，并将其培育成_的技术。的技术。2过程。过程。(1)制备原生质体：用制备原生质体：用_酶和酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的酶去除细胞壁，获得具有活力的_。(2)诱导原生质体间的融合。诱导原生质体间的融合。体细胞体细胞杂种细胞杂种细胞新的植物体新的植物体纤维素纤维素果胶果胶原生质体原生质体 栏目链接栏目链接诱导方法：物理法诱导方法：物理法(_、_、_等等)和化学法和化学法(用用_诱导诱导)。结束标志：杂种细胞再生出结束标志：杂种细胞再生出_。(3)植物组织培养：人工培养杂种细胞，得到植物组织培养：人工培养杂种细胞，得到杂种植株。杂种植株。3意义：克服不同生物意义：克服不同生物_的障碍。的障碍。离心离心振动振动电激电激聚乙二醇聚乙二醇(PEG)细胞壁细胞壁远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接知识点知识点1 1 细胞的全能性细胞的全能性1概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一概念：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个体的潜能。个细胞，都具有发育成完整生物个体的潜能。2物质基础：生物体的每一个细胞都含有本物物质基础：生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。必需的全部基因。3细胞表现其全能性的条件。细胞表现其全能性的条件。(1)离体状态。离体状态。 栏目链接栏目链接(2)培养基中除含有一定的水分、无机盐外，还要培养基中除含有一定的水分、无机盐外，还要添加一定的植物激素添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素如生长素、细胞分裂素)，这有助，这有助于愈伤组织分化为不同组织、器官。于愈伤组织分化为不同组织、器官。(3)在植物组织培养的前期对光照无需求，在后期在植物组织培养的前期对光照无需求，在后期需要光照条件，这有利于细胞生长、分化。需要光照条件，这有利于细胞生长、分化。4各种细胞全能性的比较。各种细胞全能性的比较。(1)应注意细胞的全能性与细胞的分化程度和分裂应注意细胞的全能性与细胞的分化程度和分裂能力三者间的关系。一般来说，细胞的分化程度越高，能力三者间的关系。一般来说，细胞的分化程度越高，其分裂能力越弱，其全能性越不容易表现出来。其分裂能力越弱，其全能性越不容易表现出来。 栏目链接栏目链接(2)受精卵生殖细胞体细胞。受精卵生殖细胞体细胞。(3)体细胞中：植物细胞动物细胞体细胞中：植物细胞动物细胞(只有细胞核只有细胞核才有全能性，分化程度低的分化程度高的；细胞才有全能性，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；幼嫩的细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞衰老的细胞衰老的细胞)。 栏目链接栏目链接例例1 1 以下关于细胞全能性的描述错误的是以下关于细胞全能性的描述错误的是()A利用海岛烟草韧皮部细胞培育出植株体现了利用海岛烟草韧皮部细胞培育出植株体现了细胞的全能性细胞的全能性B受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高C水稻种子培育出植株表现了细胞的全能性水稻种子培育出植株表现了细胞的全能性D只有在离体的条件下细胞的全能性才能得以只有在离体的条件下细胞的全能性才能得以体现体现 栏目链接栏目链接解析：解析：细胞的全能性是指高度分化的体细胞仍细胞的全能性是指高度分化的体细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。然具有发育成完整个体的潜能。C选项中种子可看选项中种子可看成一个个体，利用水稻种子培育出植株是一个完整成一个个体，利用水稻种子培育出植株是一个完整的个体发育过程，不能说明细胞的全能性。的个体发育过程，不能说明细胞的全能性。答案：答案：C 栏目链接栏目链接1细胞具有全能性的原因是细胞具有全能性的原因是()A体细胞具有发育成完整个体的潜能体细胞具有发育成完整个体的潜能B生物体的每个细胞都具有全能性生物体的每个细胞都具有全能性C生物体的细胞一般都含有个体发育的全套生物体的细胞一般都含有个体发育的全套基因基因D生物体的每个细胞都是由受精卵发育成的生物体的每个细胞都是由受精卵发育成的变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接解析：解析：A项中指的是细胞的全能性，并非细胞项中指的是细胞的全能性，并非细胞全能性的原因。细胞之所以具有全能性，是由于细全能性的原因。细胞之所以具有全能性，是由于细胞中含有发育为完整个体所必需的遗传物质，所以胞中含有发育为完整个体所必需的遗传物质，所以从理论上说，生物体的每一个细胞都具有全能性。从理论上说，生物体的每一个细胞都具有全能性。答案：答案：C变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接点评：点评：(1)配子配子(如精子、卵子如精子、卵子)亦具细胞全能性。亦具细胞全能性。因为配子中至少含有一个完整的染色体组，根据染因为配子中至少含有一个完整的染色体组，根据染色体组概念，一个染色体组就含有该物种生长发育、色体组概念，一个染色体组就含有该物种生长发育、遗传变异所需的全部遗传物质。遗传变异所需的全部遗传物质。(2)动物体细胞虽具细胞全能性，但因其高度分动物体细胞虽具细胞全能性，但因其高度分化，目前其全能性还没有实现表达。化，目前其全能性还没有实现表达。(3)并不是每一个细胞均具全能性。如植物的筛并不是每一个细胞均具全能性。如植物的筛管细胞、哺乳动物的成熟的红细胞等。管细胞、哺乳动物的成熟的红细胞等。变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接知识点知识点2 2 植物组织培养植物组织培养 栏目链接栏目链接(3)影响植物细胞脱分化、再分化的关键因素影响植物细胞脱分化、再分化的关键因素是植物激素，特别是当细胞分裂素和生长素共同使是植物激素，特别是当细胞分裂素和生长素共同使用时，根据诱导的需求，对二者要按一定比例合理用时，根据诱导的需求，对二者要按一定比例合理使用。使用。(4)愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞。化的无定形状态的薄壁细胞。 栏目链接栏目链接例例2 2 下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：过程，请据图回答下列问题： 栏目链接栏目链接(1)要促进细胞分裂、生长，培养基中应有营养要促进细胞分裂、生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括物质和激素。营养物质包括_和小分子有机和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和物，激素包括细胞分裂素和_两类植物激素。两类植物激素。(2)此过程依据的原理是此过程依据的原理是_。A和和B阶段主要进行的分裂方式是阶段主要进行的分裂方式是_，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_等。等。 栏目链接栏目链接(3)此过程要无菌操作，主要是指对此过程要无菌操作，主要是指对_进进行灭菌、消毒。行灭菌、消毒。B阶段需要光照，原因是阶段需要光照，原因是_。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因胞具有叶绿素，这是基因_的结果。的结果。 栏目链接栏目链接解析：解析：进行植物组织培养时将离体的植物组织、进行植物组织培养时将离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒、灭菌的培养基中，培养基器官或细胞接种到经消毒、灭菌的培养基中，培养基中含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子中含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还含有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分有机物，还含有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂细胞进行分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶中叶和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。绿素的合成需要光照条件。 栏目链接栏目链接答案：答案：(1)无机物生长素无机物生长素(2)植物细胞的全能植物细胞的全能性有丝分裂分化性有丝分裂分化(3)培养基细胞中叶绿素的合培养基细胞中叶绿素的合成需要光照条件成需要光照条件(4)选择性表达选择性表达 栏目链接栏目链接2下图所示的是基因型为下图所示的是基因型为AaBb的水稻的花的水稻的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是()变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接A愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团的不规则的细胞团B在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子有机物等营养物质中获得水、无机盐和小分子有机物等营养物质C为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素加入适宜浓度的生长素等激素D试管苗可能出现的基因型有试管苗可能出现的基因型有AABB或或AAbb或或aaBB或或aabb变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接解析解析：花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或或Ab或或aB或或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体。仙素处理，是单倍体。答案答案：D.点评：点评：(1)外植体最好选择幼嫩部分的原因：幼嫩外植体最好选择幼嫩部分的原因：幼嫩部分细胞全能性高。部分细胞全能性高。(2)植物组织培养有体细胞培养和有性生殖细胞培植物组织培养有体细胞培养和有性生殖细胞培养之分：前者属于无性繁殖，子代可基本保持母本的养之分：前者属于无性繁殖，子代可基本保持母本的优良性状。优良性状。变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接知识点知识点3 3 植物体细胞杂交植物体细胞杂交1步骤。步骤。第一步第一步原生质体的制备原生质体的制备(酶解法酶解法)第二步第二步原生质体融合原生质体融合(物、化法物、化法)第三步第三步杂种细胞的筛选与培养杂种细胞的筛选与培养第四步第四步杂种植株诱导与鉴定杂种植株诱导与鉴定 栏目链接栏目链接2.原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。3基础：植物组织培养技术。基础：植物组织培养技术。4成功标志：获得杂种植株，而不是获得杂种成功标志：获得杂种植株，而不是获得杂种细胞，但细胞融合完成的标志则是形成新的细胞壁。细胞，但细胞融合完成的标志则是形成新的细胞壁。5植物体细胞杂交的优点：克服了不同生物远植物体细胞杂交的优点：克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，可培育作物新品种。缘杂交不亲和的障碍，可培育作物新品种。 栏目链接栏目链接例例3 3 “白菜甘蓝白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。下图是下图是“白菜甘蓝白菜甘蓝”的培育过程示意图，下列描的培育过程示意图，下列描述错误的是述错误的是() 栏目链接栏目链接A培育过程中，实现过程常用的物质为培育过程中，实现过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶B过程的诱导方法有物理法和化学法两种过程的诱导方法有物理法和化学法两种C过程中进行的细胞分裂方式是减数分裂，过程中进行的细胞分裂方式是减数分裂，形成的杂种植物幼苗遗传物质发生改变形成的杂种植物幼苗遗传物质发生改变D植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍交不亲和的障碍 栏目链接栏目链接解析：解析：根据植物体细胞杂交技术可以确定根据植物体细胞杂交技术可以确定是利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁得到原生质体，是利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁得到原生质体，是原生质体融合形成融合的原生质体，遗传物质发是原生质体融合形成融合的原生质体，遗传物质发生了改变，是白菜细胞和甘蓝细胞遗传物质的集合，生了改变，是白菜细胞和甘蓝细胞遗传物质的集合，通过有丝分裂增加细胞数目；植物体细胞杂交克服了通过有丝分裂增加细胞数目；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍远缘杂交不亲和的障碍。答案：答案：C 栏目链接栏目链接3有甲有甲(基因型为基因型为aaBB)和乙和乙(基因型为基因型为AAbb)两两品种的植物，取其花粉分别培养成植株，将它们的叶肉品种的植物，取其花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，在一定条件下融合成杂种细胞，该细胞制成原生质体，在一定条件下融合成杂种细胞，该细胞的基因型是细胞的基因型是()AAaBbBAAaaBBbbCAAbbDaaaaBBBB变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移解析：解析：甲的花粉培养成的植株的基因型为甲的花粉培养成的植株的基因型为aB，乙的花粉培养成的植株的基因型为乙的花粉培养成的植株的基因型为Ab，二者融合后，二者融合后产生的杂种细胞的基因组成是产生的杂种细胞的基因组成是AaBb。答案：答案：A 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移点评：点评：(1)区分原生质体融合、植物细胞融合、区分原生质体融合、植物细胞融合、植物体细胞杂交：三者完成的标志依次是获得融合植物体细胞杂交：三者完成的标志依次是获得融合的原生质体、杂种细胞、杂种植株。的原生质体、杂种细胞、杂种植株。(2)原生质体融合不一定是不同原生质体间的融原生质体融合不一定是不同原生质体间的融合，也可能是同种原生质体间的融合，因此培养液合，也可能是同种原生质体间的融合，因此培养液中应至少有中应至少有5种细胞种细胞(用用A、B表示两种细胞表示两种细胞)：A型、型、B型、型、AA型、型、BB型、型、AB型。只有型。只有AB型是型是所需的杂种细胞，故需筛选。所需的杂种细胞，故需筛选。 栏目链接栏目链接