人教版教学课件[名校联盟]吉林省扶余一中高二生物《植物细胞工程》课件

株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 18 ，属于（异源）二倍体。
二 植物体细胞杂交
3. 植物体细胞杂交意义 打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
4. 植物体细胞杂交优缺点 ①优点 打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。 ②缺点 有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。
再生细胞壁
去壁
B细胞
B原生质体
再生 细胞壁
杂种细胞AB
二 植物体细胞杂交
2. 植物体细胞杂交过程 去除细胞壁
去壁
1 植物体细胞杂交完成的标志？ 2 植物组织培养理论基础？
诱导细胞融合 A细胞
融合 A原生质体
杂种植株
再生细胞壁
去壁
再生 细胞壁
愈伤组织
B细胞
植物组织培养
B原生质体
杂种细胞AB
二 植物体细胞杂交
科学探究 结合“菊花的组织培养”的实验操作，尝试设计植物组织 培养技术的流程简图。 社会责任 查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对 植物组织培养的影响。
二 植物体细胞杂交
番茄 白菜
马铃薯
甘蓝
白菜-甘蓝
二 植物体细胞杂交
1. 植物体细胞杂交概念
什么条件？
将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂
则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株：
• 染色体条数 2m＋2n
• 基因型
AabbccDd
• 染色体组数 4个
• 属于可遗传变异类型中的 染色体数目变异
二 植物体细胞杂交
2. 植物体细胞杂交过程
去除细胞壁
去壁
诱导细胞融合 A细胞
融合 A原生质体
1 融合完成标志？如何验证？ 2 该过程直接参与细胞器？ 3 杂种细胞形成是否意味着 植物体细胞杂交就完成了呢？

纤维素酶 果胶酶
纤维素酶 果胶酶
（融合完成的标志）
物理：离心、振动、电激 化学：聚乙二醇（PEG）
再分化
脱分化
5.若番茄的染色体组成为AA，马铃薯的染色体组成为 BB，则杂种植株中染色体组成是怎样的？
6.若番茄的染色体组成为AA，马铃薯的染色体组成 为BB，得到的杂种植株可育吗？为什么？
AA 体细胞杂交 BB
8.与杂交育种相比，植物体细胞杂交技术有何优点？
意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，获得具有两个 物种优点的新物种,在培养新品种方面具有广阔的应用前景。
白 菜
紫
甘
白菜－甘蓝
蓝
例2 下图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育
“番茄-马铃薯”植株的过程，请回答下列问题：
（1）①②过程使用了__纤__维__素__酶__和__果__胶___酶，以使植物原生质体相互分离；此 处使用适宜浓度的甘露醇，保持一定的渗透压 ，其作用是 保__持__原__生__质__体__完__整__性___。 （2）过程③在化学药剂_聚__乙__二__醇___的作用下会发植物原生质 体的融合。
AABB 减数 分裂
雌配子AB
雄配子AB
受精作用
AABB
7.为什么“番茄－马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象 的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
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，所以番茄－马铃薯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。
面，取得了巨大突破，其育种的原理是__染__色__体__变__异_____。

为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？
练习：为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育 成完整的植株呢？（ ）
Ａ．细胞失去了全能性 Ｂ．细胞中的基因部分丢失 ★Ｃ．细胞中的基因进行选择性表达 Ｄ．细胞中的基因变异不同
怎样才能由一块组织 通过培养得到一株完整 植株, 应该如何操作?
二、植物组织培养技术
胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组 织，其他部分如叶、花也能培养成小 植株，只是稍微困难些。
4、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。
5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养 技术的流程图，并与同学交流。
切取 形成层
移栽
无菌 脱分化 接种
培养室
受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞
一、细胞的全能性
1. 定义:生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体 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:受精卵的全能性最高 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖 细胞的低。
A 3.人工获得一个杂交植株，需要下列哪项步骤（ ）
A、分离原生质体→诱导原生质体融合→ 组织培养 → 得到杂种植株
B、分离原生质体 → 原生质体融合→ 杂种植株 C、获取细胞 →原生质融合→ 组织培养→到杂种植株 D、获取细胞→原生质直接融合→组织培养
4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤
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。

C．操作过程中酶的作用相同
D．诱导融合的手段相同
３. 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞 诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞， 在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（ C ） ①淋巴细胞 ②小鼠骨髓瘤细胞 ③B淋巴细胞自身融合细胞 ④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞 ⑤杂交瘤细胞 A． ②④ C． ①②③④ B．①③⑤ D．②③
二、单克隆抗体
什么是抗体？ 抗体是机体受抗原刺激后产生 的、并能与该抗原发生特异性结合的 具有免疫功能的球蛋白。 B淋巴细胞产生抗体。
单克隆抗体
通过细胞融合技术获得的杂交瘤细 胞群产生的化学性质单一、特异性强的 抗体称为单克隆抗体。 特点： 特异性强、灵敏度高
B淋巴细胞与抗体
１．B淋巴细胞受抗原刺激后，可以 产生抗体。 2．每一个淋巴细胞只能产生一种抗 体。 3．动物体内的B淋巴细胞可以产生 百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗 原具有特异性免疫作用。
与植物培养基相比其特点是：
（2）含有动物血清
动物细胞的培养过程
取动物器官 和组织 幼龄动物 剪碎组织
胰蛋白酶处理 单个细胞 细胞培养
动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础
动物胚胎或幼龄动 3、动物细胞培养过程： 物的组织、器官
动物组织细胞间隙中 含有一定量的弹性纤 维等蛋白质，将细胞 网络起来形成具有一 定弹性和韧性的组织 和器官。
动物 细胞 融合
细胞A
物理法 化学法
细胞B
仙台病毒
灭活的病毒
疱疹病毒
新城鸡瘟病毒
杂种细胞
思考讨论：诱导细胞融合的病毒必须灭活，为什么细胞 融合过程中使用的病毒需要灭活？
过程：
病毒颗粒黏 附细胞表面

它涉及到植物组织培养、植物细胞培 养、植物基因工程等多个领域，是现 代生物技术的重要组成部分。
植物细胞工程的发展历程
1
植物细胞工程的起源可以追溯到20世纪初，当时 科学家开始研究植物细胞的组织培养。
2
到了20世纪70年代，植物细胞培养技术得到了迅 速发展，并逐渐应用于农业生产中。
3
近年来，随着基因工程技术的不断发展，植物基 因工程成为了植物细胞工程领域的研究热点。
，促进产业的健康发展。
THANKS
感谢观看
01
植物细胞培养生产 次生代谢物
通过植物细胞培养技术生产具有 重要经济价值的次生代谢物，如 药物、香料和色素等。
02
植物细胞工程在育 种中的应用
利用植物细胞工程技术培育抗逆 、抗病、优质、高产的新品种， 提高农作物的产量和品质。
03
植物细胞工程在生 物修复中的应用
利用植物细胞工程技术进行土壤 和地下水修复，去除污染物，恢 复生态平衡。
植物组织培养
将植物的器官、组织或细胞等 置于适宜的培养基中进行培养
的方法。
悬浮细胞培养
将分散的单个植物细胞在适宜 的培养基中进行培养，使细胞 能够悬浮生长并增殖。
胚胎培养
将植物的胚胎或幼苗置于适宜 的培养基中进行培养的方法。
原生质体培养
通过酶解法去除植物细胞的细 胞壁，获得原生质体，并在适 宜的培养基中进行培养的方法
01
02
03
实验室安全须知
遵守实验室规定，正确使 用仪器和试剂，避免发生 意外事故。
防护措施
穿戴实验室防护服、手套 、口罩等个人防护用品， 避免直接接触有害试剂和 仪器。
废弃物处理
正确处理实验废弃物，防 止对环境和人体造成危害 。

原生质体A
原生质体B
去掉细胞壁
人 工 诱 导
融合 的原 生质 体AB
再 生 壁
杂种 细胞 AB
脱 分 化
愈 伤 组 织
再 分 化
杂 种 植 株
植物细胞B
融合完成的标志
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？ 酶解法 • 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？ 流动性 • 4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
）
•2、在植物细胞工程中，当原生质体 融合成一个细胞后，需要诱导产生细 胞壁，参与这一过程的细胞器（ B ） •A、叶绿体、高尔基体 •B、线粒体、高尔基体 •C、叶绿体、线粒体 •D、线粒体、内质网
3.基因型为AaBb的水稻（24条染色体）的花 药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件 下培养形成试管苗。 ⑴愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不 规则的细胞团愈伤组织形成中，必须从培养 基中获得 水、无机盐和小分子有机物等营养 物质。 ⑵要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 细胞分裂素 生长素 两类激素。 和________
蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体 多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍体
3.单倍体育种的过程：
亲本 花药离 植株 体培养 单倍体植株 染色体 秋水仙 花药
加倍 素处理
4.单倍体育种的原理: 染色体（数目）变异
纯合子植株
5.优点
后代都是纯合子，能稳定遗传
明显缩短育种年限，加速育种进程
（二）突变体的利用
人工种皮的有效成分？
离体的植物器官、组织或细胞 脱分化
愈伤组织
再分化

细胞分裂 杂种细胞AB
智能训练
白菜和甘蓝两种植物之间存在着生殖隔离，不能进行传 统的有性杂交。那么如何得到如图这样的“白菜——甘蓝” 植株呢？
小结
细胞工程
动物细胞工程 植物细胞工程
科学
基础 推动
应用
技术
社会
植物组织培养 植物体细胞杂交
Science
Technology
Society
谢 谢
应用细胞生物学和分子生物学
2、种苗脱毒 针对病毒对农作物造成的严重危害， 通过组织培养可以有效地培育出大量的无病毒种苗。已 经取得成功的有马铃薯、草莓、香蕉、葡萄等等。
3、突变育种 采用组织培养可以直接诱变和筛选 出具抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白等优良性状的品种。 象中国林科院用逐步加大培养基中盐的浓度，直接获得 耐盐的杨树株系。
植物细胞工程
1975年美国的查可巴瑞成功地在培养基上将4种降解性质粒转 到1株细菌的细胞内，构建成举世瞩目的第一个“超级菌”。该种 超级菌能同时降解7种以上的石油烃类化合物，几小时内的效果相 当于自然菌株一年以上的同等水平。1982年他又实现了细胞间质粒 的自然传递和相互作用，构建出新的超级菌，新超级菌清除石油污 染所需时间不到传统方法的10％，消耗费用仅为传统方法的35％。
4、远缘杂交 利用组织培养可以使难度很大的远 缘杂交取得成功，从而育成一些罕见的新物种。比如辽 宁果树研究所利用这种方法获得苹果与梨的杂交种。
克服远源杂交不亲和的障碍
去掉细胞壁
大大扩展了可用于杂交的亲 本组合范围
原生质体A
原生质体B
1、离心、振动、 电刺激 2、聚乙二醇
正在融合的原生质体
再生出细胞壁
原因
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，理论上讲， 生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。

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3.植物组织培养时,恢复植物细胞全能性的条件有哪些? 提示:(1)脱离母体:脱离母体用于植物组织培养的植物器官、组织 或细胞又称为外植体。 (2)营养物质: ①无机营养物:主要由大量元素和微量元素两部分组成。 ②蔗糖:给植物组织提供碳源和能源,维持培养基的渗透压。 ③维生素:有利于外植体的发育。 ④各种氨基酸等。 ⑤植物激素:主要是生长素和细胞分裂素。 (3)无菌条件: 培养基需用高压蒸汽灭菌;外植体在接种前要消毒;接种时需在无 菌室中或超净工作台上进行。 (4)环境因素:适宜温度、光照等外界条件。
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课堂合作探究
问题导学
一、植物组织培养技术
活动与探究 1.什么是植物细胞的分化、脱分化、再分化? 提示:(1)细胞的分化:在特定时间和空间下基因有选择性表达的过 程,细胞分化后在形态和功能上出现稳定性的差异。 (2)脱分化:离体细胞失去特有的细胞结构和功能,转变成未分化细 胞的过程。 (3)再分化:由愈伤组织分化形成芽和根的过程。 再分化的关键是调 整生长素和细胞分裂素的比例。
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4.下图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是(
)。
A.植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍 B.杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全 能性 C.尽管愈伤组织可以进行光合作用,但其培养基中仍需要糖类、氨基酸 等有机营养 D.若 A 的基因型为 Rr,B 的基因型为 Yy,则最终形成的杂种植株的基因 型为 RrYy
专题 2
细胞工程
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2.1
植物细胞工程
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2.1.1
植物细胞工程的基本技术
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课前预习导学

植物组织培养技术利用这一原理，通过将植物组织或细胞置于适宜的人工培养基 上，在适宜的环境条件下进行离体培养，使其生长、分化并形成完整的植株。
植物组织培养的步骤
无菌操作
外植体的选择与处理
选择健康、无病虫害的植物组织 或器官作为外植体，并进行消毒 处理。
在无菌条件下将外植体接种到培 养基上。
培养条件控制
植物细胞培养技术需要掌握植物生理 学、生物化学、遗传学等多学科知识 ，同时还需要具备无菌操作、细胞培 养、显微观察等实验技能。
植物细胞培养的步骤
准备培养基
根据培养目的选择适宜的培养基配方，并进 行灭菌处理。
植物材料的准备
选择适宜的植物组织或器官，进行表面消毒后 ，切成适宜的大小。
细胞分散
采用酶解法或机械法将植物组织或细胞分散成单 个细胞。
《植物细胞工程》PPT 课件
目录
• 植物细胞工程简介 • 植物细胞培养技术 • 植物组织培养技术 • 植物基因工程 • 植物细胞工程的前景与挑战
植物细胞工程简介
01
植物细胞工程的定义
植物细胞工程
指利用植物细胞的全能性，通过 培养、融合、转化以及基因操作 等手段，实现对植物细胞进行繁 殖、品种改良和遗传转化的技术 。
植物细胞工程面临的挑战
技术瓶颈
目前植物细胞培养技术尚不成熟，难以实现大规模、 高效的生产。
法规和伦理问题
基因编辑技术可能引发伦理和法规问题，需要制定相 应的规范和标准。
成本和市场需求
植物细胞工程产品的成本较高，市场接受度有待提高 。
对植物细胞工程的展望与建议
加强基础研究
加大对植物细胞工程的基础研究投入，突破技 术瓶颈。
1902年
德国科学家哈伯兰特提出植物 细胞具有全能性的观点。

1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术 在我们生活中的另外一些应用。 a. 拯救濒危植物； b. 提供食品制作的原料； c. 利用愈伤组织进行转基因操作。 2.查阅植物人工种子制备技术的详细过程， 设计出制备技术的主要流程图。 诱导植物愈伤组织 ↓ 体细胞胚的诱导 ↓ 体细胞胚的成熟 ↓ 体细胞胚的机械化包裹 ↓ 贮藏或种植
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程: A A.有性杂交 B.体细胞杂交 C.组织培养 D.细胞核移植 5.在生物体的所有细胞中，全能性最高的是: D A.卵细胞 B.植物花粉 C.体细胞 D.受精卵
6.植物组织培养形成的愈伤组织进行培养， 又可以分化形成根、 芽等器官，这一过程称为： C A.脱分化 B.去分化 C.再分化 D.脱分化或去分化 7.下列不能作为植物组织培养的材料是：D A.秋海棠的叶 B.马铃薯的块茎 C.成熟的花粉 D.木质部中的导管细胞
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？ 1978年，梅尔彻斯（Melchers）等人首次获得了马铃薯与番茄 的属间体细胞杂种。他们将培育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。
4.高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类， 但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利 用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉” 为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资 源、保护环境方面的重要意义。 可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现 在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大 量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。 国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究， 红豆杉属的11种植物现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量 是树皮的2～5倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面 做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素 对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸 清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进 行工业化生产紫杉醇的目标。