植物细胞工程的基本技术PPT教学课件

植物细胞＞动物细胞
探究： 表现全能性的条件有哪些？
离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。
3、克隆羊“多利”的诞生说明了什么？
细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因 为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有 全能性。
4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分 化成不同的组织器官？
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。
2、过程
外植体
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化
愈伤组织 再分化
根、芽
植物体
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物组织培养条件：
含有全部营养成分的 培养基、一定的温度、空 气、无菌环境、适合的PH、 适时光照等。
日本山地、丘陵为主，平原狭小，农业用 地紧张，季风气候，雨热同期。适合发展 以水稻为主的种植业。
英国为典型的温带海洋性气候，终年温和 多雨，适合牧草生长，以畜牧业为主。
比较项目
日本
农业部门 种植业为主
差 异
种植业 水稻种植业
性
畜牧业 畜禽饲养
英国 畜牧业为主
乳畜业 园艺作物
相似性
渔业资源丰富
北海渔场
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根或芽等器官的过程。
能力提高
1、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。
2、决定植物脱分化、再分化的关键因
素是什么？ 植物激素
知识拓展
当细胞分裂素和生长素共同使用时， 能刺激愈伤组织的形成，而通过调节 二者的浓度比，就可以调控植物细胞 培养过程中芽和根的形成，称为“激 素杠杆”。
二、植物体细胞杂交技术
1、过程 植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A 方法？
融合 完成
去壁
原生质体A
原生质体B
去壁
的
标志
融合的 杂种
愈
杂
原生质
人 工
体AB
诱
导
再 生 出 细
细胞
AB
脱 分
化
伤 组 织
再 分 化
种 植 株
植物细胞B
胞
促进融合 壁
的方法？
植物体细胞杂交过程示意图
植 物
原 生
原 生
细
质质
在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达 的结果。
5、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？
生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质， 都有发育成完整个体的全套基因。
趁热打铁：
1、有关全能性的表述中，不正确的是（ C ）
Ａ.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高
Ｂ.生物体内细胞由于分化全能性不能表达 Ｃ.卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能
具体内容详见P42拓展视野
反馈练习
1A..下花列粉属培于养组成织单培倍养体的植是株：（A ）
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
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
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物-----克隆羊多利诞生于英国. 这样的生物技术属于何种生物工程？ 细胞工程
什么叫细胞工程？包括哪两 大领域？
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。
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植 体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操作人员操 作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料 和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定 要规范，避免带入杂菌。
(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？
性很高 Ｄ.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出
全能性
2.下列植物细胞全能性最高的是（ A ）
A.形成层细胞 B.韧皮部细胞
C.木质部细胞
D.叶肉细胞
3．下列细胞全能性最高的是（ C ）
A．植物的卵细胞 B．植物的精子细胞 C．被子植物的受精卵 D．被子植物的的叶肉细胞
要把一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作 呢?
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。
• 你还能对日本和英国进行哪些方面的 比较？
小结
• 自然环境各异，文化传统不同，加上人口 数量悬殊，经济发展起步时间和发展过程 方面的差异，所以两国在产业结构、工业 和城市分布等方面有较大差异。
根据以上的案例比较，归纳出区域差异比较 的一般步骤。
总结归纳： 比较两个区域差异的方法：
１、自然环境： 地理位置（ 、 ） 气候、地形、植被、水文、自然资源。
2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物──眼虫，说明植物 的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞 与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出 具体实验方案。
小结
植 所采用技术 物 的理论基础 细 胞 工 通常采用的 程 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
应用的原理和方法
细胞生物学和 分子生物学
概念 研究的水平 研究的目的
细
细胞整体水平 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
胞
工
植物细胞工程 理论基础 细胞的
程
全能性
分类
动物细胞工程
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
课标要求：
能力要求
1、理解和掌握植物组织培养的操作过程
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。
(3)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。
试管苗大规模培养
外植体
愈伤组织
新植株
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
诱导愈伤组织 的形成 再分化
试管苗的形成
二、植物组织培养
1、概念
白菜 甘蓝
白菜－甘蓝
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．如果两个来源不同的原生质体发生了
融合，下一步该做何处理？ • 5．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
D.适宜的养料和激素
3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完
整植株，不需要（C ）
A.具有完整细胞核的细胞
B.离体状态
C.导入外源基因
D.一定的营养物质和激素
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？
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。
请同学们阅读P34实验完成 P35讨论题。
(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？
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。
个体的潜能的特性。
2、原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特
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，从理论上讲，生物 体的每一个活细胞都应该具有全能性。
3、差异：（1）受精卵的全能性最高
（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的 全能性比生殖细胞低。
4、大小：受精卵 ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞
地势高 气温低
• 自然环境制约着当地的工农业生产，人口 和城市分布等，该区以高寒农牧业为主， 人口和城市及农牧业集中于河谷地带等
人类活动对自然环境的影响微弱，许多 地方保持着原始的自然状态。
二、区域差异比较－－以日本和英国为例
60 30
１、自然环境的比较
日本
英国
纬度位置 亚热带、温带
温带
海陆位置 大陆东侧
内容要求
1、理解植物细胞的全能性 2、了解植物细胞脱分化和再分化的结果 3、掌握植物组织培养的特点
利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花
探究：
1、为什么运用植物组织培养技术能把植物 离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？
植物细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？
一、细胞的全能性
1、定义：生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整
强调几个概念：
愈伤组织：离体的植物器官、
组织或细胞，在培养一段时 间以后，通过细胞分裂，形 成一种高度液泡化、无定形 状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、 组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分 化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。
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。
1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间 原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。
1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得 了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种—— “Potamato”。
目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与 野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草 等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上 有用的新材料。
人口、交通、农
人类活动的差异主要体现在 业、工业、城市
第二节 自然环境和人类活动的区域差异
温带荒漠
C
DA
高寒雪莲
温AB带落叶阔叶林
太 40ºN 平 洋 30ºN
A
热带椰子林
一、区域差异
１、形成原因
不同区域所处的纬度位置、海陆位置 不同，加上地形等自然要素的影响。
２、表现 自然环境的差异
气候 地貌 水文 土壤 植被
人类活动的差异 经济、社会、文化
胞 去壁
体
体 融
合
等量
再
生杂
细 胞 壁
种 细 胞
去 分
愈 伤 组 织再
分
杂 种 植 株
化
化
去壁 纤维素酶
离心、
振动、 电刺激、
筛 选
激素
激素
果胶酶
聚乙二
醇
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。
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 物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于 杂交的亲本组合范围。
资源型
传统工业突出 世界工厂
临海型
思考： 日本和英国都是世界发达的工农业国家吗？
日本和英国都是以第三产业为主的国家，工 业较为发达，农业在经济中不占重要的地位， 许多的农产品需要进口。
思考： 根据日本和英国的产业结构图，比较两国产业 结构的相同之处是什么？
农业的比重都很小，说明农业不占重要地位， 第三产业比重最大，发展迅速，第二产业次 之，经济发展水平比较高
北海道渔场
成因：寒暖流交汇
北 海 油 田
思考：பைடு நூலகம்本工业为什么具有“临海型特点”
• 自然资源短缺，日本经济发展所需原料、燃 料大部分靠进口，产品也主要依赖国际市场， 工业临海型布局可利用优越的海洋运输条件
工业发展的比较 发达的工业化国家
比较项目
日本
英国
差 工业部门 异 性
工业布局
高新技术 产业突出
大陆西侧
大气环流 冬夏季风交替控制 终年受西风控制
地形
气候
植被 水文
矿产资源
日本
英国
地形
紧急大活动1
气候
你能找出一些
要素的相关性
植被
吗？
水文
矿产 资源
• 气候决定植被 • 气候、地形决定水文
2、人类活动的区域差异
经济发展的比较（发展水平很高） 产业部门 产业结构
紧急大活动2
• 自然环境对农业生产发展形成了怎样的制 约？
２、人类活动： 经济发展特点、（工业、农业、人口、城市）等
(1)图示a、b两地 中位于珠江三角 洲的是 __________。
(2)填写下表，说明应从哪些方面比较长 江三角洲与珠江三角洲的区域差异。
长江三角洲与珠江三角洲的区域差异 (只需列出比较的要素)
自然环境的差异主要体现在
地形、气候、水文、 植被、土壤