高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术课文配套ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术课文配套ppt课件，共58页。PPT课件主要包含了第1节植物细胞工程，产生完整生物体，分化成其他各种细胞，选择性地表达，人工配制的培养基，完整植株，结构和功能，愈伤组织，根等器官，生长素等内容，欢迎下载使用。

1．简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2．尝试进行植物组织培养。3．举例说明植物细胞工程的应用，有效提高了生产效率。4．列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。5．概述细胞产物的工厂化生产的原理。
1．生命观念——会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响。2．科学思维——结合单倍体育种、诱变育种等育种方法来理解植物组织培养在作物新品种培育方面的应用。3．科学探究——结合具体实验，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。4．社会责任——了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。
第1课时　植物细胞工程的基本技术
知识点一　植物细胞的全能性
1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有_________________或_____________________的潜能。2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_______________。
活 | 学 | 巧 | 练1．任何细胞都具有全能性，任何细胞都能体现出全能性。( )2．细胞分化程度越高，全能性越高。( )
合 | 作 | 探 | 究与体细胞相比，生殖细胞如花粉的遗传物质减少了一半，为什么生殖细胞仍具有全能性？提示：在生物的体细胞中染色体是成对存在的，基因也是成对存在的，生殖细胞中遗传物质虽然减少了一半，但基因的种类没有少，仍具有控制生长发育的全套的遗传信息，因此生殖细胞仍具有全能性。
1．细胞全能性的分析(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息。(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性地表达。
(3)不同细胞全能性的大小①体细胞全能性：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。②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
2．植物细胞全能性表达所需条件(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。(2)体现细胞全能性的条件
下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时，才有可能表现出全能性C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性
解析：细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果；同一植物体的不同细胞中的基因是相同的；细胞全能性表达的前提是离体培养的细胞、组织或器官；种子是植物的器官，由种子发育成植株，是正常的生命历程，不属于全能性的体现。
1．细胞表达全能性的标志是发育成完整个体或分化成其他各种细胞。2．细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
植物细胞表现出全能性的必要条件是( )A．给予适宜的营养和外界条件B．脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件C．导入其他植物细胞的基因D．将叶肉细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内解析： 植物细胞表现出全能性的条件是：细胞离体和适宜的外界条件、一定的营养(无机、有机成分)和植物激素，B正确。
知识点二　植物组织培养技术
1．概念：将_______的植物器官、组织或细胞等，培养在___________________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成___________的技术。
2．全能性表达的过程(植物组织培养过程)(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_____________，转变成未分化细胞的过程。(2)再分化：脱分化产生的___________，在一定的培养条件下，再分化出_______________，进而形成完整的小植株。(3)激素的作用：植物激素中_________和_____________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
注意：在诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
活 | 学 | 巧 | 练1.在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。( )2．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( )3．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。( )
合 | 作 | 探 | 究1.在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示：避免杂菌在培养基上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。2．在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
3．若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？提示：培养物经过诱导脱分化后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。
1．植物组织培养相关概念辨析(1)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。(2)胚状体：植物细胞离体培养，经过脱分化和再分化，发育成胚状体。胚状体经过生长发育成完整植株。(3)愈伤组织：一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。
(4)脱分化和再分化的比较
2.植物组织培养的条件(1)离体、无菌。(2)环境条件适宜：如营养物质(水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照。3．植物组织培养的过程
4．菊花组织培养实验的注意事项(1)关键：避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。(2)取材：外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力。(3)培养基：培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量和比例对器官的发生起决定作用。(4)光照：愈伤组织培养，最初避光培养，后期见光培养。(5)培养顺序：试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
下列关于植物组织培养的叙述，正确的是( )A．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染B．在培养过程中需要给予适宜的光照，以诱导脱分化过程C．培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用D．若制备人工种子，外植体只需培养成愈伤组织即可
解析： 外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，A错误；愈伤组织的诱导一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照，B错误；培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用，C正确；若制备人工种子，外植体需培养成胚状体，再用人工种皮包裹，D错误。
植物组织培养中的“脱分化”过程是指( )A．已休眠的种子经过处理使种子尽快萌发的过程B．植物根尖、茎尖等处分生组织细胞有丝分裂产生新细胞后分化为各种组织C．愈伤组织细胞分化为根与茎的过程D．离体的植物器官、组织、细胞经培养产生愈伤组织的过程解析： 脱分化是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。A、B、C都是细胞分裂、分化的过程。
知识点三　植物体细胞杂交技术
1．概念将___________的植物体细胞，在一定条件下融合成___________，并把杂种细胞培育成___________的技术。2．植物体细胞杂交技术的流程图及相关分析(图中a、b、c和d表示相应过程)
3.意义：打破植物的___________，实现远缘杂交育种。
活 | 学 | 巧 | 练1.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。( )2．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。( )
合 | 作 | 探 | 究1.植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？提示：细胞膜的流动性；植物细胞的全能性。2．将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，若只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？提示：3种(AA、BB、AB)；AB。
3．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？提示：克服了不同种植物远缘杂交的障碍，使不同种植物杂交成为可能。
1．植物体细胞杂交的过程
2.植物体细胞杂交育种的优点和局限性(1)优点：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和障碍。(2)局限性：目前有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。
3．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
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．形成的愈伤组织其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
解析： 植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG。杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型。杂种细胞要经过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成杂种植株。植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。
青枯病是马铃薯的常见病害之一，少数马铃薯野生种对青枯病有抗性，但野生种难以与马铃薯栽培种直接杂交繁育。为获得抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如图所示。下列分析正确的是( )A．常利用纤维素酶和果胶酶在低渗溶液中去除A、B的细胞壁B．过程①是人工诱导原生质体融合，可采用物理法或化学法C．细胞C含有A和B的遗传物质，因此培育的杂种植株一定有抗性D．过程③历经了脱分化和再分化，其本质是基因的选择性表达
解析：植物细胞去除细胞壁之后，如果处在低渗溶液中，会吸水涨破，所以去壁的过程不能放在低渗溶液中进行，A错误；诱导原生质体融合可采用物理法，如电融合法、离心法等方法，也可以采用化学法，如PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等方法，B正确；虽然细胞C含有A和B的遗传物质，但是并不会把A、B两种植株的优良性状都表达出来，而是随机表达，C错误；过程③表示从愈伤组织到胚状体，只是经过再分化过程，没有脱分化，D错误。
混淆植物体细胞杂交和有性杂交(1)植物体细胞杂交若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。
(2)植物有性杂交有性杂交的子代细胞中染色体数为“X＋Y”，基因型为“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半，再相加。(3)植物有性杂交过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律，而植物体细胞杂交过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传定律。
A种植物细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核中部分染色体)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是( )A．二倍体；基因型是DdYyRrB．三倍体；基因型是DdYyRrC．四倍体；基因型是DdYyRrD．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
解析：据图分析，A种植物的基因型为Dd，属于二倍体，B种植物的基因型为YyRr，也属于二倍体。植物体细胞融合后形成的杂种细胞含有两个亲本的遗传物质，基因型为DdYyRr，属于异源四倍体，C项符合题意。
学 | 霸 | 记 | 忆1.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。2．植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，主要过程包括脱分化和再分化。3．生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。4．植物细胞融合依据的生物学原理是细胞膜的流动性，融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁。
5．诱导原生质体融合的方法：物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。6．植物体细胞杂交技术的意义：克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。
1．从细胞全能性的角度看，下列叙述正确的是( )A．分化程度高，具有较高的全能性B．分化程度低，具有较低的全能性C．分化程度低，具有较高的全能性D．分化程度高低与全能性无关解析： 分化程度越高，全能性越低，A错误；分化程度越低，全能性越高，B错误，C正确；全能性越高，细胞分裂能力越强，分化程度越低，D错误。
2．下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是( )A．其原理是细胞的全能性B．必须在无菌条件下进行C．再分化的过程中需要一定光照D．一般需用培养液进行培养解析：植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性，A正确；为保证实验成功，植物组织培养的主要过程必须在无菌条件下进行，B正确；愈伤组织的再分化过程中需要光照，原因是叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照，C正确；植物组织培养一般需要用固体培养基，D错误。
3．下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答下列问题：(1)步骤①采用的方法是_________。步骤②常用的化学试剂是_____________________，之后_______(填“需要”或“不需要”)筛选杂种细胞。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是___________________，其中步骤④是_________。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，与A、B两种植物相比，该杂种植株是新物种的原因是___________________________________________。(3)培育该杂种植株的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传定律？为什么？_______________________________。
该杂种植株与A、B两种植物均存在生殖隔离
不遵循，该过程不属于有性生殖