2.1.1植物细胞工程的基本技术

如何用一片花瓣培育出完整的植株呢→导入新课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①无机成分：水、无机盐适宜的Ｔ，ＰＨ，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②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ⅰ.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Ca2+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ⅱ.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；ⅲ.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“①②③④”表示植物组织培养的过程。请回答：（1）①表示，被培养成为④的根本原因是（2）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D3、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：