資源簡介

(共29張PPT)
第1節
植物細胞工程
一
植物細胞工程的基本技術
人教版
高中生物
學習目標：
闡明植物組織培養過程和概述植物體細胞雜交技術
核心素養：
1.文化基礎：說明植物組織培養和植物體細胞雜交的原理；以流程簡圖的形式表示植物組織培養技術和植物體細胞雜交的過程。
2.自主發展：查閱資料，嘗試探究植物完成菊花組織培養及植物體細胞雜交。
3.社會參與：聯系實際，舉例說明應用植物組織培養實例。
從社會中來
蘭花（學名：Cymbidium
ssp.）
單子葉植物綱、蘭科、蘭屬植物通稱
高貴
典雅
蘭花種子通常發育不全，自然條件下萌發率極低。
人工栽培
一、植物細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有_________________________或______________________________的潛能。
產生完整生物體
分化成其他各種細胞
在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會_______________________。
2．生長發育過程中細胞沒有表現全能性的原因
選擇性地表達
二、植物的組織培養
1．概念：將_________________的植物器官、組織或細胞等，培養在____________________________上，給予適宜的培養條件，誘導其形成________________________的技術。
離體
人工配制的培養基
完整植株
1.什么是植物組織培養技術？
菊花的組織培養
2.怎么進行菊花的組織培養？
讓已經分化的細胞經過誘導后，失去其特有
的_____________________，轉變成未分化細胞的過程。
脫分化：
結構和功能
一團沒有特定結構和功能,排列疏松而無規則,高度液泡化的呈無定形狀態的薄壁組織團塊。
接種外植體
誘導愈傷組織
脫分化：
愈傷組織:
胚狀體:
再分化：
脫分化產生的__________________，在一定的培養條件下，再分化出____________________________，進而形成完整的小植株。
愈傷組織
芽、根等器官
激素的作用：植物激素中_______________和____________________是啟動
細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。
生長素
細胞分裂素
植物細胞離體培養,經過脫分化和再分化,發育成胚狀體。胚狀體經過生長發育成完整植株。
誘導出芽
誘導生根
移植成活
再分化
2．植物組織培養過程
將流水沖洗后的外植體用________________消毒30
s，用無菌水清洗2～3次后，再用____________________________處理30
min，用無菌水清洗2～3次。
酒精
次氯酸鈉溶液
①外植體的消毒：
用酒精擦拭雙手和超凈工作臺
②外植體的分割：
用無菌濾紙吸去表面的水分，用解剖刀將外植體切成0.5～1
cm長的小段。
③接種：
在_______________旁，將外植體的1/3～1/2插入________________的培養基中。
酒精燈火焰
誘導愈傷組織
④培養：
將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22
℃的__________________中培養。定期觀察和記錄_____________的生長情況。
培養箱
愈傷組織
一定激素和營養等條件誘導下
脫分化
薄壁組織
愈傷組織
⑤轉移培養：
將生長良好的愈傷組織轉接到___________________的培養基上。長出芽后，再將其轉接到________________的培養基上，進一步誘導形成試管苗。
誘導生芽
誘導生根
⑥移栽：
移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的培養基后，將試管苗移植到消過毒的____________________上，壯苗后再移栽入土。
蛭石或珍珠巖
脫分化和再分化的比較
比較內容
脫分化
再分化
過程
需要條件
外植體→愈傷組織
愈傷組織→幼苗
①離體②適宜的營養
③生長素與細胞分裂素的比例適中④不需光
①離體②適宜的營養③生長素與細胞分裂素的比例高(低)誘導生根(生芽)④需光照
3.思考與討論
（1）接種3—4d后，檢查外植體的生長情況，統計由多少外植體被污染，有多少能正常生長，并分析他們被污染的原因。
提示：用于植物組織培養的培養基同樣適合某些微生物的生長，如細菌、真菌等，培養物一旦收到污染，就會導致前功盡棄，因此要進行嚴格的無菌操作。導致外植體被污染的原因可能是：培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。
2.你培養出愈傷組織了嗎？如果培養出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經歷了多少天？這些愈傷組織進一步分化出芽和根了嗎？
提示：觀察實驗結果，看看是否培養出了愈傷組織，記錄多長時間出了愈傷組織。從剛才接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時間。統計更換培養基后愈傷組織進一步分化成芽和根的比例和時間。
3.觀察外植體的分化情況，填好結果記錄表，并及時分析結果。
提示：做好統計和對照，填好結果記錄表，培養嚴謹的科學態度。從實驗的第一步開始就要做好實驗記錄，可以分組配制不同的培養基，如誘導愈傷組織的培養基，誘導生芽的培養基等，可以進行不同配方的比較。
4.你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？
提示：生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又要不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法，培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴灑質量分數為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。
三、植物體細胞雜交技術
嫁接
超級作物
1.概念：
將_______________的植物體細胞，在一定條件下融合成_________，并把雜種細胞培育成______________的技術。
不同來源
雜種細胞
新植物體
2．過程
纖維素酶
和果膠酶
去除細胞壁
去除細胞壁
A細胞
B細胞
A原生質層
B原生質層
正在融合的原生質體
誘導原生質體融合的方法
電融合
②化學法：_____________________融合法、
高Ca2＋－高pH融合法等。
聚乙二醇(PEG)
①物理法：__________法、_________法等。
離心
誘導
脫分化
再分化
移栽后的植株
再生出細胞壁
愈傷組織
雜種植株
3.意義
克服不同種生物_________________的不親和性。
遠緣雜交
4.植物組織培養和植物體細胞雜交的比較
名稱
植物組織培養
植物體細胞雜交
原理
選材
技術操作
關系
植物細胞的全能性
細胞膜具有一定的流動性和植物細胞的全能性
選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化
不同植物細胞融合后形成的雜種細胞
脫分化、再分化等
除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞融合
植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜
過程
過程
四、總結及練習
1．下面是植物組織培養過程示意圖，相關說法正確的是(　
　)
外植體①(――→)愈傷組織②(――→)長出叢芽③
(――→)生根④(――→)移栽成活
A.上述植物組織培養的過程依據的生物學原理是植物細胞具有全能性
B.需要對外植體進行嚴格的滅菌處理，以防止雜菌污染
C.外植體若是月季的花藥，則圖中的①過程需要光照
D.外植體若是菊花的根尖組織，因細胞中沒有葉綠體，故培養成的新植株葉片無色
提示：植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性，A正確；外植體一般只消毒，不進行滅菌處理，以保持外植體的活性，B錯誤；①過程是脫分化過程，月季花藥的脫分化過程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C錯誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培養過程中，基因的選擇性表達會使培養成的新植株葉片呈綠色，D錯誤。
A
2．下圖是植物體細胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據圖分析回答：
(1)圖中所示過程的原理有________________________________________。
(2)圖中的①過程是______________________________________________。
細胞膜具有流動性、植物細胞具有全能性
(去壁)制備原生質體
(3)植物體細胞融合成功的標志是____________________，其產生與細胞內____________________(細胞器)有關。
(4)③和④過程分別是__________________和________________過程。則該雜種植株有_____________個染色體組。
(5)該技術最顯著的優勢是______________________________________。
提示：(1)植物體細胞雜交過程中有原生質體A和原生質體B的融合過程，其原理是細胞膜具有流動性；將雜種細胞培育成新的個體，其原理是植物細胞具有全能性。(2)圖中的①過程是去除植物細胞壁，制備原生質體。
形成新的細胞壁
高爾基體
脫分化
再分化
四
克服遠緣雜交不親和的障礙
(3)植物體細胞融合成功的標志是形成新的細胞壁，植物細胞壁的形成與高爾基體有關。(4)雜種細胞通過脫分化形成愈傷組織，再經再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個二倍體細胞融合成的雜種細胞培育成的新個體，含有四個染色體組。(5)植物體細胞雜交可以克服遠緣雜交不親和的障礙。
[答案]　(1)細胞膜具有流動性、植物細胞具有全能性　(2)(去壁)制備原生質體　(3)形成新的細胞壁　高爾基體　(4)脫分化　再分化　四　(5)克服遠緣雜交不親和的障礙
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php中小學教育資源及組卷應用平臺
植物細胞工程的基本技
教學設計
課題
植物細胞工程植物細胞工程的基本技術
單元
第二章
學科
生物
年級
高二
學習目標與核心素養
學習目標：闡明植物組織培養過程和概述植物體細胞雜交技術1.文化基礎：說明植物組織培養和植物體細胞雜交的原理；以流程簡圖的形式表示植物組織培養技術和植物體細胞雜交的過程。2.自主發展：查閱資料，嘗試探究植物完成菊花組織培養及植物體細胞雜交。3.社會參與：聯系實際，舉例說明應用植物組織培養實例。
重點
植物組織培養和植物體細胞雜交的原理
難點
植物組織培養和植物體細胞雜交的原理
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
從社會中來展示蘭花圖片，朗誦《金漳蘭譜》選段，介紹蘭花。中國十大名花之一，中國人歷來把蘭花看做是高潔典雅的象征，并與“梅、竹、菊”并列，合稱“四君子”。1233年南宋趙時庚《金漳蘭譜
(?https:?/??/?baike.?/?item?/?%E9%87%91%E6%BC%B3%E5%85%B0%E8%B0%B1"
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)》是中國保留至今最早一部研究蘭花的著作，也是世界上第一部蘭花專著。全書分三卷五部分，對紫蘭（主要是墨蘭）和白蘭（即素心建蘭）的30多個品種的形態特征作了簡述，并論及了蘭花的品位。中國栽培蘭花約有兩千多年的歷史。據載早在春秋
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)末期，越王勾踐
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)已在浙江紹興的諸山種蘭。魏晉
(?https:?/??/?baike.?/?item?/?%E9%AD%8F%E6%99%8B?/?17044"
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)以后，蘭花已用于點綴庭院。古代人們起初是以采集野生蘭花為主，至于人工栽培蘭花，則從宮廷開始。蘭花（學名：Cymbidium?ssp.）：是單子葉植物綱、蘭科、蘭屬植物通稱。附生或地生草本
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)，葉數枚至多枚，通常生于假鱗莖
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)基部或下部節上，二列，帶狀或罕有倒披針形至狹橢圓形，基部一般有寬闊的鞘并圍抱假鱗莖，有關節。總狀花序
(?https:?/??/?baike.?/?item?/?%E6%80%BB%E7%8A%B6%E8%8A%B1%E5%BA%8F"
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E5%85%B0%E8%8A%B1?/?_blank?)具數花或多花，顏色有白、純白、白綠、黃綠、淡黃、淡黃褐、黃、紅、青、紫。
課前查閱資料，展示欣賞蘭花圖片，了解蘭花觀賞價值和自然繁殖的困難。
聯系生活實例，激發學生的學習興趣。
講授新課
提出問題如何能讓蘭花大量、快速繁殖，從而進入尋常百姓家呢？回答：利用植物的組織培養技術繁殖蘭花。一、植物細胞的全能性1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。2．生長發育過程中細胞沒有表現全能性的原因在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。二、植物組織培養技術1．概念：將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。觀看視頻2．全能性表達過程(1)脫分化：讓已經分化的細胞經過誘導后，失去其特有的結構和功能，轉變成未分化細胞的過程。(2)再分化：脫分化產生的愈傷組織，在一定的培養條件下，再分化出芽、根等器官，進而形成完整的小植株。(3)激素的作用：植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。愈傷組織:一團沒有特定結構和功能,排列疏松而無規則,高度液泡化的呈無定形狀態的薄壁組織團塊。胚狀體:植物細胞離體培養,經過脫分化和再分化,發育成胚狀體。胚狀體經過生長發育成完整植株。3．操作流程外植體的消毒：將流水沖洗后的外植體用酒精消毒30
s，用無菌水清洗2～3次后，再用次氯酸鈉溶液處理30
min，用無菌水清洗2～3次。↓外植體的分割：用無菌濾紙吸去表面的水分，用解剖刀將外植體切成0.5～1
cm長的小段。↓接種：在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養基中?！囵B：將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于18～22
℃的培養箱中培養。定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況?！D移培養：將生長良好的愈傷組織轉接到誘導生芽的培養基上。長出芽后，再將其轉接到誘導生根的培養基上，進一步誘導形成試管苗?！圃裕簩⒃嚬苊缫浦驳较^毒的蛭石或珍珠巖上，壯苗后再移栽入土。脫分化和再分化的比較
比較內容脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗需要條件①離體②適宜的營養③生長素與細胞分裂素的比例適中④不需光①離體②適宜的營養③生長素與細胞分裂素的比例高(低)誘導生根(生芽)④需光照4.思考與討論（1）接種3—4d后，檢查外植體的生長情況，統計由多少外植體被污染，有多少能正常生長，并分析他們被污染的原因。提示：用于植物組織培養的培養基同樣適合某些微生物的生長，如細菌、真菌等，培養物一旦收到污染，就會導致前功盡棄，因此要進行嚴格的無菌操作。導致外植體被污染的原因可能是：培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。2.你培養出愈傷組織了嗎？如果培養出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經歷了多少天？這些愈傷組織進一步分化出芽和根了嗎？提示：觀察實驗結果，看看是否培養出了愈傷組織，記錄多長時間出了愈傷組織。從剛才接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時間。統計更換培養基后愈傷組織進一步分化成芽和根的比例和時間。3.觀察外植體的分化情況，填好結果記錄表，并及時分析結果。提示：做好統計和對照，填好結果記錄表，培養嚴謹的科學態度。從實驗的第一步開始就要做好實驗記錄，可以分組配制不同的培養基，如誘導愈傷組織的培養基，誘導生芽的培養基等，可以進行不同配方的比較。4.你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？提示：生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又要不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法，培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴灑質量分數為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。展示番茄—馬鈴薯圖片，提出問題：如何獲得番茄—馬鈴薯植株？三、植物體細胞雜交技術1．概念將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。2．過程(1)去壁：用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞壁，獲得原生質體。(2)誘導原生質體融合的方法①物理法：電融合法、離心法等。②化學法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋－高pH融合法等。3．意義克服不同種生物遠緣雜交的不親和性。4.比較植物組織培養和植物體細胞雜交技術名稱植物組織培養植物體細胞雜交原理植物細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和植物細胞的全能性過程選材選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化不同植物細胞融合后形成的雜種細胞技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞融合關系植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜四、總結與練習1．下面是植物組織培養過程示意圖，相關說法正確的是(　　)外植體愈傷組織長出叢芽生根移栽成活A．上述植物組織培養的過程依據的生物學原理是植物細胞具有全能性B．需要對外植體進行嚴格的滅菌處理，以防止雜菌污染C．外植體若是月季的花藥，則圖中的①過程需要光照D．外植體若是菊花的根尖組織，因細胞中沒有葉綠體，故培養成的新植株葉片無色A　[植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性，A正確；外植體一般只消毒，不進行滅菌處理，以保持外植體的活性，B錯誤；①過程是脫分化過程，月季花藥的脫分化過程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C錯誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培養過程中，基因的選擇性表達會使培養成的新植株葉片呈綠色，D錯誤。]2．下圖是植物體細胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據圖分析回答：(1)圖中所示過程的原理有___________________。(2)圖中的①過程是_________________________。(3)植物體細胞融合成功的標志是____________________，其產生與細胞內________(細胞器)有關。(4)③和④過程分別是________和________過程。則該雜種植株有________個染色體組。(5)該技術最顯著的優勢是____________________。[解析]　(1)植物體細胞雜交過程中有原生質體A和原生質體B的融合過程，其原理是細胞膜具有流動性；將雜種細胞培育成新的個體，其原理是植物細胞具有全能性。(2)圖中的①過程是去除植物細胞壁，制備原生質體。(3)植物體細胞融合成功的標志是形成新的細胞壁，植物細胞壁的形成與高爾基體有關。(4)雜種細胞通過脫分化形成愈傷組織，再經再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個二倍體細胞融合成的雜種細胞培育成的新個體，含有四個染色體組。(5)植物體細胞雜交可以克服遠緣雜交不親和的障礙。[答案]　(1)細胞膜具有流動性、植物細胞具有全能性　(2)(去壁)制備原生質體　(3)形成新的細胞壁　高爾基體　(4)脫分化　再分化　四　(5)克服遠緣雜交不親和的障礙
提出問題，回答問題?！緦W習活動一】學生閱讀課本P34—35，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。植物細胞工程的理論基礎是什么？什么是植物組織培養技術？觀看視頻：怎么進行菊花的組織培養？【學習活動二】學生閱讀課本P35—36，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。怎樣進行菊花的組織培養？小組討論，完成相關探究，解決實驗相關問題?！緦W習活動三】學生閱讀課本P37—38，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。什么是植物體細胞雜交技術？植物體細胞雜交技術的過程是怎樣的？植物體細胞雜交的意義是什么？根據所學，完成相關練習
創設問題情景，導入新課。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發學生的科學研究的興趣。通過視頻，培養學生獲取信息的能力，了解菊花組織培養的過程，加深對相關概念的理解和掌握。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，理解并闡述菊花組織培養的過程。提出問題，解決問題，此環節可以讓學生思考真正發生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。通過閱讀，獲取信息，概括植物體細胞雜交技術概念，分析植物體雜交過程，理解和掌握相關概念?；仡櫯f知，鞏固和應用所學知識。
課堂小結
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植物細胞工程的基本技術1.植物組織培養（1）原理和概念（2）過程2.植物體細胞雜交技術（1）原理和概念（2）過程
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