选修三专题二2.1.1《植物细胞工程的基本技术》导学案

·1·专题2细胞工程2.1．1《植物细胞工程的基本技术》学案学习过程(一)、细胞工程1．概念：应用和的原理和方法，通过或上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。2．分类：根据操作对象不同，可分为、。（二）、植物细胞的全能性1、植物细胞的基本结构包括、、、。2、植物细胞主要的增殖方式是，细胞分化是指，____________原因是。3、全能性是指，表现为全能性的原因是。4．在理论上，生物的任何一个细胞都，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现，而是分化成各种。5．特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有地表达出各种，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同。（三）、植物组织培养技术1．原理：植物细胞具有，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成的潜能。2．过程：离体植物的脱分化_组织再分化幼根和芽或胚状体发育完整植株。3．细胞脱分化：已的细胞经过诱导后，失去其特有的而转变成未分化细胞的过程。4．植物组织培养：在和的条件下，将的植物器官、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、丛芽，最终形成完整植株。（四）、胡萝卜的组织培养1、实验原理生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成。2、实验步骤①．将用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手。②．在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用清洗2～3次，再用处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。③．用的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的·2·横切片，再选取有的部位，切取1cm。左右的小块。④．将接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。⑥．培养一段时间后，将生长良好的转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出。然后将试管苗移栽到大田，培养成。3、注意事项⑴．外植体的选择与制备①选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异，因此，选择哪些作为外植体应该注意。一般来讲，烟草、胡萝卜，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因形成层细胞易脱分化。⑵．植物组织培养注意的要点①培养基包括所有操作工具都应进行消毒和灭菌，谨防杂菌污染。②需在无菌条件下操作。③接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。⑶．对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在由高度分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程中一定要有光照。诱导形成愈伤组织阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。由愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。（五）、植物体细胞杂交技术1．概念：不同种植物的，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成新的的技术。2．过程离体的细胞果胶酶纤维素酶不同细胞原生质体人工诱导原生质体融合→杂种细胞→杂种植株。3．植物体细胞杂交步骤：(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。(2)不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物理方法有：离心、振动、电激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。融合后再生出细胞壁。(3)用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。如图·3·F1花药叶肉细胞F2Fn单倍体纯合高蔓感病植株与纯合矮蔓抗病植杂交纯合高蔓抗病植株转基因植株①加倍筛选导入抗病基因②③培养在此过程中需要注意的问题有：①植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。②体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。四、当堂检测l、有关全能性的叙述，不正确的是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．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性2、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为()A．基因的表达有选择性B．不同的细胞内基因不完全相同C．细胞丧失了全能性D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化3、植物体细胞融合完成的标志是()A．产生新的细胞壁B．细胞膜发生融合C．细胞质发生融合D．细胞核发生融合4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指()A．不同植物的精子和卵细胞的融合B．不同植物的原生质体的融合C．完整的两个体细胞的融合D．植物花粉细胞的两两融合课后练习与提高1、下列细胞的全能性最高的是()A、植物的卵细胞B、植物的花粉C、被子植物的受精卵D、被子植物的叶肉细胞2．下列属于组织培养的是()A．花粉培育成单倍体植株B．芽发育成枝条C．根尖分生区发育成成熟区D．未受精的卵细胞发育成个体3．组织培养的理论根据是()A．培养基中营养物质全面B．细胞的全能性C．细胞的分裂D．细胞的分化4．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检．利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是（）A一种氨基酸B．尿嘧啶核苷酸C．胸腺嘧啶脱氧核苷酸D．葡萄糖5．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料C．过程③包括脱分化和再分化两个过程D．图中筛选过程不改变抗病基因频率6．植物M与N有性杂交不亲和，但科学家设法获得了两者的杂种植株。科学家最可能使用的方法是（A．将M嫁接到N上，或将N嫁接到M上B．利用植物体细胞杂交工程技术手段，培养成一个杂种植株C．将M的花粉授给N，再将所得种子培养成植株D．将M和N的花粉分别进行离体培养获得单倍体植株，再让两种单倍体植株相互授粉，将获得的种子培养成植株7．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁()A．蛋白酶B．盐酸C．淀粉酶D．纤维素酶和果胶酶8、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是()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9．植物体细胞杂交尚未解决的问题有()·4·A．去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B．将杂种细胞培育成植株C．让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状D．尚未培育出杂种植物10、与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是()A、可使两个亲本的优良性状组合到一起B、可以克服远缘杂交不亲和的障碍C、可以培育出高产性状明显的新品种D、可以降低生成成本，提高接济效益11．植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。植物体细胞杂交过程不涉及A．使用限制性内切酶B．使用纤维素酶和果胶酶C．诱导两种不同的细胞融合D．选择利于杂种细胞分裂和分化的培养基12、由基因型为Aa植株的花粉和基因型为Bb植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，可以得到多少种基因型不同的细胞（仅考虑两个细胞融合）A、6种B、8种C、10种D、12种13、下列过程中，不发生细胞融合的是（）A、植物体细胞杂交B、受精过程C、氧进入细胞中的线粒体D、制备单克隆抗体14、要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（）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15、如图为两个种间植物细胞融合和再生植株示意图。请据图回答：（一～八表示各主要步骤）（1）从步骤一到步骤二是植物细胞形成的阶段，其关键是使用酶去掉。（2）从步骤二到步骤三一般要用作为促融剂。（3）步骤四为过程。（4）在形成再生植株的过程中与组织培养有相似之处的步骤是，理由是。（5）步骤八表示选择体细胞杂种植株，杂种植株不仅在形态上表现为，而且在等方面发生了明显的重组现象。16、下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：（1）步骤①是去掉，使植物细胞成为，最常用的方法是。（2）步骤②一般常用的化学试剂是，目的是。（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中步骤④相当于，步骤⑤相当于。（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是。（5）从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用传统有性杂交方法能否实现？理由是。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？·5·生物选修三学案专题2.1的参考答案细胞生物学分子生物学细胞水平细胞器水平遗传物质细胞产品植物细胞工程和动物细胞工程细胞壁细胞膜细胞质细胞核有丝分裂在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或基因选择性表达）具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。每个细胞都含有该物种全部遗传信息发育成完整植株的潜力全能性组织和器官选择性蛋白质组织和器官全能性完整生物体器官、组织、细胞愈伤分化结构和功能无菌人工控制条件离体愈伤组织全能性愈伤组织完整的植株胡萝卜根无菌水次氯酸钠溶液无菌消毒形成层胡萝卜组织块23——26℃愈伤组织试管苗正常植株体细胞杂种细胞、植物体当堂检测1、C2、A3、A4、B课后练习与提高题号1234567891011121314答案CABCDBDBCBACCC15、分离的原生质体细胞壁聚乙二醇（PEG）原生质体融合七都有转移愈伤组织到分化培养基的过程杂种特性染色体组16、细胞壁原生质体酶解法聚乙二醇诱导原生质体融合组织培养脱分化再分化杂种细胞具有两个亲本的遗传物质可育不能因为不同生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍不遵循，因为生物在进行有性生殖过程中才遵循孟德尔的遗传定律，而植物体细胞杂交不属于有性生殖。