高中生物选修三2.1植物细胞工程PPT)

（与有性杂交 方法比较）
克服了远缘杂交不亲和的障碍，拓展 了可用于杂交的亲本组合范围。。
请思考：
• 1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇 到的第一个障碍是什么？ • 2．有没有一种温和的去壁方法呢？ • 3．为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的 什么特性有关？ • 4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
依据学过的知识和实验过程思考回答：
1、离体的器官、组织或细胞，如果不进行 脱分化处理能否培养成完整的植物体？ 不能，因为细胞已经分化，失去了分裂能力。 不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织 2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是 什么？ 植物激素的种类和比例
生长素：细胞分裂素的比例
大于1----促进根形成 小于1-----促进芽的形成 等于1-----愈伤组织不分化
3、优势和未解决的问题
优势（与有性杂交方法比较） ：打破了不同种 生物间的生殖隔离障碍，大大扩展了可用 于杂交的亲本组合范围。
未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。
1.为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没 有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地 下结马铃薯？
马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地 上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：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，所以马铃薯—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，杂交植株不能地上长番茄、地下结 马铃薯就是很自然的了。
植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、过程： 植物细胞的融合
马 铃 薯 细 胞 植物组织培养 标志：成功融合 壁再 生 出 细 脱 再 胞 分 分 化 化
酶解法（纤维素酶、 果胶酶等） 原 生 去壁 质 体 融合
番茄 细 胞
原 生 质 体
杂 种 物理法：离心、振动、 细 电刺激等 胞） 化学法：聚乙二醇（PEG
A、秋海棠的叶
B、马铃薯的块茎 C、成熟的花粉
D
D、木质部中的导管细胞
6、若用“① ② ③ 示植物组织培养的过程。请回答：
脱分化
再分化
④”表
（1） ①表示 离体的植物器官、组织或细胞 ， 能被培养成为④的根本原因是 植物细胞具有全能性
（2） ②表示 愈伤组织
异想天开
植物细胞工程的实际应用 • 繁殖植物的新途径
植物细胞的脱分化：让已经分化的细胞，经过
诱导失去其特有的结构和功能而转变成未分化 细胞的过程，又称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞全能性的过程。
结果是形成愈伤组织。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在 培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程。
合作学习
(1)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？ 防止杂菌污染，因为杂菌生长快， 会和培养物争夺营养。杂菌生长过程 中会产生有害的物质，导致培养物迅 速死亡。
高压灭菌锅对培养 基、试管、解剖刀 等材料用具灭菌操 作
医用酒精对外植体 消毒处理
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切 取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形 成愈伤组织。请思考一下，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？
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。
因为不同种生物之间存在 着生殖隔离，所以用传统 的有性杂交方法是不可能 做到这一点的。
“Potamato”
于是，这些科学家试图用这两种植物的体 细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
植物体细胞杂交 1、定义： 将两个来自不同植物的体细胞融合成
一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成 新的植物体的过程。
2、优势：
专题2
细胞工程
专题2 细胞工程
一、概念 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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作， 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞 产品的一门综合科学技术。
按操作 对象分
植物细胞工程 动物细胞工程
原理和方法 概念 研究的水平 研究的目的 细 胞 工 程 分类 动物细胞工程
愈伤组织 （未分化）
再分化
根、芽
（分化）
植物体
植物组织培养的概念：
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、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。
二、植物体细胞杂交技术：
这幅番茄—马铃薯图利用传统 有性杂交方法能实现吗？为什 么？
细胞生物学和 分子生物学 细胞水平或细 胞器水平
按照人们的意愿来改 变细胞内的遗传物质 或获得细胞产品
植物细胞工程
细胞工程与基因工程相比：
前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术 ,
后者是分子水平上的生物技术。
2.1 植物细胞工程
植物细胞工程技术常用的技术手段：
植物组织培养 植物体细胞杂交
植物细胞工程理论基础：
植物细胞的全能性 植物细胞全能性和细胞膜的流动性
2.1植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
思考探究：
1、为什么植物的一个花瓣就可以培 育出完整的植株呢？
植物细胞具有全能性。
2、什么是细胞的全能性？
二植物细胞工程的基本技术
（一）细胞的全能性
具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞 1、概念： 都具有发育成完整生物的潜能。 2、原因：细胞内含有发育成完整个体的全部基因 3、全能性的大小： 分化程度越低全能性越高 受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞 （ 1） （2） 植物细胞＞动物细胞 4、体现条件： （1）离体状态 （2）营养物质、激素等适宜的培养条件
适宜的温度、PH值、 养料、激素、充足氧气
3、过程：
制备 外植体 移栽
无菌接种
试管苗 （胚状体）
脱分化 遮光 光照
愈伤组织
正常植株
再分化
应该掌握的几个概念：
1愈伤组织：一种高度液泡 化、无定形状态的薄壁细 胞组成的排列疏松无规则 的组织。 具分裂、分化能力，既具 全能性。无叶绿体,不进行光 合作用
一 植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 1.天然种子的局限 1）培育周期长
2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧 失其优良特性 3）生产会受到季节、气候和地域的限制 ，并且需要占用大量的土地实现制种
一 植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 2.人工种子
胚状体
一 植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 （1）人工种子概念
反馈练习
1.下列属于组织培养的是（ A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株
A ）
2.在离体的植物器官、组织或细胞脱 分化形成愈伤组织的过程中，下列 哪一项条件是不需要的（ C ） A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素
一 植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 讨论 P40
1）优点：
①培植周期短 ②后代无性状分离 ③不受气候,季节和地域限制 ④可以很方便地贮藏和运输
2）人工种皮的有效成分 加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、 抗生素、有益菌、植物生长调节剂等
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 1.单倍体定义： 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
一 植物繁殖的新途径
（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）
讨论 P38 利用了植物“微型”繁殖技术的： 1）保持优良品种的遗传特性 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖 在短时间中获得大量的优质种苗
一 植物繁殖的新途径
（二）作物脱毒 1.作物脱毒的原因: 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病 毒，导致产量降低，品质变差 2.作物脱毒的材料: 分生区（如茎尖）的细胞 3.作物脱毒的方法: 进行组织培养 4.作物脱毒的结果: 获得脱毒苗 5.成就:
3、原理： 细胞膜的流动性和细胞全能性 4、优势：（与有性杂交方法比较）
克服植物远缘杂交不亲和性
结果
如小麦和玉米之间存在生殖隔离
四、植物体细胞杂交技术：重点 理解
5、实例： 白 菜
甘 蓝
白菜－甘蓝
生长期短、耐热性强和 易于贮藏
番茄-马铃薯（理性图）
2、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.单倍体形成： 由配子不经过受精作用而直接发育成的个 体。例：蜜蜂中的雄蜂
3.单倍体植株的特点： 长得弱小，而且高度不育
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过 植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。
花药
接种
花粉细胞培养
脱分化
愈伤 组织
再分化
分化出 小植物
– 微型育种 – 作物脱毒 – 人工种子
• 育种新方法
– 单倍体育种 – 诱导突变体
• 细胞产物的工厂化生产
一 植物繁殖的新途径
（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术） 1.概念: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 2.优点: 1）保持优良品种的遗传特性 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖 3.成就:
3、为什么诱导愈伤组织的过程中应避 光培养？
在有光时，往往容易形成维管组织，而 不易形成愈伤组织。（但再分化时需要 光，光能使细胞内形成叶绿体、叶绿素， 进行光合作用）
小结：植物组织培养的过程
（离体的, 已分化组织 或细胞）
①适宜温度、遮光、 pH和无菌环境。 外植体 ②无机物、有机物 脱分化 条件？ 和植物激素（生长 素，细胞分裂素等） 特点？ 无定形状态 薄壁细胞 高度液泡化 排列疏松、无规则 无叶绿体,不进行光 合作用