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2.1 植物细胞工程 课件 人教版生物选择性必修3
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第1节 植物细胞工程第2章 细胞工程人教版生物选择性必修三兰花 “其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫开也，凝情瀼(ràng)露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。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。如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖从而走了寻常百姓家呢？ 植物细胞工程展身手！ 一、植物细胞工程的基本技术 理论基础： 细胞全能性 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。这种潜能只有在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。 1．植物组织培养技术 ⑴植物组织培养 将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 ⑵植物组织培养流程脱分化再分化再分化生长发育1．植物组织培养过程可以归纳为① ② ③→④，下列相关叙述错误的是（ ）A．通常选取根尖、茎尖等诱导形成愈伤组织B．②→③再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂C．①→③培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质D．将①经脱分化培养成②时，得到胚状体D 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑴植物体细胞杂交 将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术 ⑵原理 细胞膜流动性（原生质体的融合）、植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植物）。 ⑶植物体细胞杂交过程（阅读课文第36－37页） 思考1：植物细胞外面有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交。如何突破这层障碍？ 利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁，获得原生质体。 思考2：要借助什么手段让原生质体融合？ 物理法：电融合法、离心法；化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法。 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑶植物体细胞杂交过程 思考3：植物体细胞融合成功的标志是什么？ 再生出新的细胞壁。 思考4：融合后的细胞要经过筛选吗？ 如上图，融合后的细胞有3种：AA、AB、BB，所以要筛选。纤维素酶果胶酶物理法化学法脱分化再分化 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑷植物体细胞杂交育种的优点和局限性 优点：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍。拓展应用 “番茄－马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？ 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。 局限性：目前在许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。2．用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是（ ）A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂B．形成的愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C．由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化D．该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍B 二、植物细胞工程的应用 1．植物繁殖的新途径 ⑴快速繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫做微型繁殖技术。它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。 ⑵作物脱毒 植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 二、植物细胞工程的应用 2．作物新品种的培育 ⑴单倍体育种 单倍体育种先通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 ⑵突变体的利用 在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。 二、植物细胞工程的应用 3．细胞产物的工厂化生产 植物细胞产生的次生代谢物是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。＝＝＝＝＝＝＝＝相关信息＝＝＝＝＝＝＝＝ 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。 可以利用植物细胞培养来获得植物细胞的次生代谢物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。3．在工业化大量培养植物试管苗的过程中，一般进行如下操作，正确的操作顺序是（ ）①诱导形成芽 ②选取合适外植体 ③诱导形成愈伤组织 ④诱导形成未分化状态的细胞 ⑤诱导形成根A．②①③④⑤ B．②④③①⑤ C．②③④①⑤ D．②⑤①④③B4．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。据表回答：（1）Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是________________________________________。（2）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是____________阶段。（3）在_____阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织Ⅰ、Ⅱ、ⅢⅠ4．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。据表回答：（4）为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比（m1＞2.0），以0.5umol·L-1为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为___________umol·L-1。（5）Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3umol·L-1的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为____________________，选用高浓度生长素时的处理方法为_____________________。浸泡法（长时间处理）m1+1.0沾蘸法（短时间处理）课程结束人教版生物选择性必修三
第1节 植物细胞工程第2章 细胞工程人教版生物选择性必修三兰花 “其茅葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫开也，凝情瀼(ràng)露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非真兰室乎！岂非有国香乎！”从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。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。如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖从而走了寻常百姓家呢？ 植物细胞工程展身手！ 一、植物细胞工程的基本技术 理论基础： 细胞全能性 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。这种潜能只有在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。 1．植物组织培养技术 ⑴植物组织培养 将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 ⑵植物组织培养流程脱分化再分化再分化生长发育1．植物组织培养过程可以归纳为① ② ③→④，下列相关叙述错误的是（ ）A．通常选取根尖、茎尖等诱导形成愈伤组织B．②→③再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂C．①→③培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质D．将①经脱分化培养成②时，得到胚状体D 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑴植物体细胞杂交 将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术 ⑵原理 细胞膜流动性（原生质体的融合）、植物细胞的全能性（杂种细胞培养成杂种植物）。 ⑶植物体细胞杂交过程（阅读课文第36－37页） 思考1：植物细胞外面有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交。如何突破这层障碍？ 利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁，获得原生质体。 思考2：要借助什么手段让原生质体融合？ 物理法：电融合法、离心法；化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法。 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑶植物体细胞杂交过程 思考3：植物体细胞融合成功的标志是什么？ 再生出新的细胞壁。 思考4：融合后的细胞要经过筛选吗？ 如上图，融合后的细胞有3种：AA、AB、BB，所以要筛选。纤维素酶果胶酶物理法化学法脱分化再分化 一、植物细胞工程的基本技术 2．植物体细胞杂交技术 ⑷植物体细胞杂交育种的优点和局限性 优点：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍。拓展应用 “番茄－马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？ 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。 局限性：目前在许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。2．用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是（ ）A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂B．形成的愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C．由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化D．该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍B 二、植物细胞工程的应用 1．植物繁殖的新途径 ⑴快速繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫做微型繁殖技术。它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。 ⑵作物脱毒 植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 二、植物细胞工程的应用 2．作物新品种的培育 ⑴单倍体育种 单倍体育种先通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，这极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 ⑵突变体的利用 在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。 二、植物细胞工程的应用 3．细胞产物的工厂化生产 植物细胞产生的次生代谢物是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。＝＝＝＝＝＝＝＝相关信息＝＝＝＝＝＝＝＝ 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。 可以利用植物细胞培养来获得植物细胞的次生代谢物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。3．在工业化大量培养植物试管苗的过程中，一般进行如下操作，正确的操作顺序是（ ）①诱导形成芽 ②选取合适外植体 ③诱导形成愈伤组织 ④诱导形成未分化状态的细胞 ⑤诱导形成根A．②①③④⑤ B．②④③①⑤ C．②③④①⑤ D．②⑤①④③B4．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。据表回答：（1）Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是________________________________________。（2）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是____________阶段。（3）在_____阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织Ⅰ、Ⅱ、ⅢⅠ4．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。据表回答：（4）为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比（m1＞2.0），以0.5umol·L-1为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为___________umol·L-1。（5）Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3umol·L-1的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为____________________，选用高浓度生长素时的处理方法为_____________________。浸泡法（长时间处理）m1+1.0沾蘸法（短时间处理）课程结束人教版生物选择性必修三
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