新教材人教選擇性必修3第2章-第1節(jié)-第一課時(shí)-植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)-課件(52張)

1、第2章細(xì)胞工程新課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容學(xué)科核心素養(yǎng)1.說(shuō)明植物組織培養(yǎng)是將離體植物器官、組織或細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織,并重新分化,最終形成完整植株的過(guò)程。2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,繼而培育成新植物體的技術(shù)。1.生命觀念:通過(guò)對(duì)細(xì)胞全能性的內(nèi)在原因、表現(xiàn)全能性的條件等的分析討論,認(rèn)識(shí)到生命活動(dòng)的規(guī)律與本質(zhì),形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念;通過(guò)對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能等知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí),能從本質(zhì)上理解細(xì)胞工程技術(shù)手段的合理性,形成結(jié)構(gòu)與功能觀、遺傳與變異觀、穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)觀等;通過(guò)對(duì)哺乳動(dòng)物自然受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律的學(xué)習(xí),理解和闡述胚胎工程的理論根底和操作流程

2、,在理論探討和實(shí)例分析中逐步認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象中的自然規(guī)律,形成適應(yīng)與進(jìn)化觀、遺傳與變異觀。3.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。4.說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是從動(dòng)物體獲得相關(guān)組織,分散成單個(gè)細(xì)胞后,在適宜的培養(yǎng)條件下讓細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖的過(guò)程。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的根底。2.科學(xué)思維:用文字與箭頭的形式概括植物組織培養(yǎng)的過(guò)程并說(shuō)明植物組織培養(yǎng)的原理;說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng)的特點(diǎn);比較動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的不同;結(jié)合具體實(shí)例,用文字和圖示表述體細(xì)胞核移植的內(nèi)涵和過(guò)程;在真實(shí)的情境中領(lǐng)悟、思考和探究胚胎工程的過(guò)程,主動(dòng)獲取

3、知識(shí),對(duì)體外受精治療不育癥、胚胎移植培育試管嬰兒等醫(yī)學(xué)應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)分析。5.說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞核移植一般是將體細(xì)胞核移入一個(gè)去核的卵母細(xì)胞中,并使重組細(xì)胞發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的過(guò)程。6.說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞融合是指通過(guò)物理、化學(xué)或生物學(xué)等手段,使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程。7.概述細(xì)胞融合技術(shù)是單克隆抗體制備的重要技術(shù)。8.簡(jiǎn)述干細(xì)胞在生物醫(yī)學(xué)工程中有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。3.科學(xué)探究:植物生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響;動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件等。9.簡(jiǎn)述胚胎形成經(jīng)過(guò)了受精及早期發(fā)育等過(guò)程。10.簡(jiǎn)述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術(shù)4.社會(huì)責(zé)任:通過(guò)人參皂苷的工

4、廠化生產(chǎn)、紫杉醇的生產(chǎn)等實(shí)例,分析討論植物組織培養(yǎng)在節(jié)約資源、保護(hù)野生物種、保護(hù)生物多樣性等方面的重要意義,增強(qiáng)生態(tài)意識(shí),參與環(huán)境保護(hù)實(shí)踐;通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)開(kāi)展史及單克隆抗體的生產(chǎn)與應(yīng)用、胚胎干細(xì)胞的別離、培養(yǎng)、應(yīng)用與面臨的難題等,體驗(yàn)現(xiàn)代生物科技日新月異的開(kāi)展及與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的聯(lián)系,立志從事生命科學(xué)研究的信心;通過(guò)分析討論克隆技術(shù)的原理和過(guò)程,正確認(rèn)識(shí)克隆技術(shù)的應(yīng)用前景和存在的問(wèn)題,對(duì)生殖性克隆與治療性克隆人、試管嬰兒等社會(huì)議題進(jìn)行科學(xué)判斷,認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)是不斷開(kāi)展的過(guò)程,激發(fā)學(xué)生的求知熱情和社會(huì)責(zé)任感,關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)第1節(jié)植物細(xì)胞工程第一課時(shí)植物細(xì)胞工程的根本技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.概述植物組織培養(yǎng)和

5、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理和過(guò)程。2.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。3.嘗試探究植物生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響。4.通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的實(shí)例分析,形成用開(kāi)展的眼光看問(wèn)題、分析問(wèn)題的意識(shí)。問(wèn)題探究知識(shí)生成聯(lián)系實(shí)際素養(yǎng)落實(shí)知識(shí)梳理夯實(shí)根底一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.細(xì)胞工程:應(yīng)用 、 和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過(guò) 或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門(mén)綜合性的生物工程。2.細(xì)胞的全能性(1)定義:細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后,仍然具有產(chǎn)生 或分化成其他 ,即細(xì)胞具有全能性。細(xì)胞生物學(xué)知識(shí)梳理夯實(shí)根底必備知識(shí)素養(yǎng)奠基分子生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)

6、胞完整生物體各種細(xì)胞的潛能(2)細(xì)胞在生物體內(nèi)無(wú)法表現(xiàn)全能性的原因是在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中,在特定的 條件下,細(xì)胞中的基因會(huì) 表達(dá)。3.植物組織培養(yǎng)(1)概念:指將 的植物器官、組織或細(xì)胞等,培養(yǎng)在 的培養(yǎng)基上,給予 ,誘導(dǎo)其形成 的技術(shù)。(2)原理:植物細(xì)胞的 。(3)過(guò)程時(shí)間和空間選擇性地人工配制適宜的培養(yǎng)條件離體完整植株全能性脫分化再分化愈傷組織: 的薄壁組織團(tuán)塊。脫分化:在一定的 等條件的誘導(dǎo)下,已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的 ,轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞,進(jìn)而形成 的過(guò)程。再分化:愈傷組織重新分化成 等器官的過(guò)程。4.菊花的組織培養(yǎng)(1)實(shí)驗(yàn)原理:植物細(xì)胞一般具有 。在一定的 等條件的誘導(dǎo)下,已

7、經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過(guò) ,形成胚狀體,長(zhǎng)出芽和根,進(jìn)而發(fā)育成完整的植株。植物激素中 和 .是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的 等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。不定形激素和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和功能愈傷組織芽、根全能性激素和營(yíng)養(yǎng)脫分化和再分化生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素濃度、比例(2)材料分析:外植體:幼嫩的菊花莖段,容易誘導(dǎo)形成 。體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精:對(duì)手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行 。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:對(duì)外植體進(jìn)行 。無(wú)菌水:清洗外植體。培養(yǎng)基:包括無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分(水和無(wú)機(jī)鹽)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分(蔗糖、氨基酸、維生素等)、特定濃度和比例的激素(主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)。(3)方法步驟消毒a.用

8、 擦拭雙手和超凈工作臺(tái)臺(tái)面。b.外植體流水沖洗酒精消毒 立即用 清洗23次次氯酸鈉溶液處理 立即用 清洗23次。愈傷組織消毒消毒酒精30 s無(wú)菌水30 min無(wú)菌水外植體切段將消過(guò)毒的外植體置于無(wú)菌的培養(yǎng)皿中用 吸去外表的水分用解剖刀將外植體切成0.51 cm長(zhǎng)的小段。接種在酒精燈火焰旁,將外植體的1/31/2插入誘導(dǎo) 的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口,并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。注意:接種時(shí)注意外植體的方向,不要 。脫分化將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中,定期觀察和記錄 的生長(zhǎng)情況。注意:該過(guò)程一般不需要 ,有光易形成維管組織,不易形成愈傷組織。無(wú)菌濾紙愈

9、傷組織倒插1822愈傷組織光照再分化培養(yǎng)1520 d后,將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到 的培養(yǎng)基上長(zhǎng)出芽后,將其轉(zhuǎn)接到 的培養(yǎng)基上,進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。注意順序,先誘導(dǎo)生芽,再誘導(dǎo)生根;該過(guò)程每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的 。移栽培養(yǎng)移栽前先翻開(kāi)封口膜或瓶蓋,讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。用流水清洗掉根部的 后,將幼苗移植到 的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中,待其長(zhǎng)壯后再 入土。每天觀察并記錄幼苗的生長(zhǎng)情況,適時(shí)澆水、施肥,直至開(kāi)花。誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根光照培養(yǎng)基消過(guò)毒移栽(4)進(jìn)一步探究假設(shè)想探究生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的使用比例對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響,那么應(yīng)設(shè)計(jì)如下對(duì)照實(shí)驗(yàn):空白對(duì)照:不加任何植物激素。實(shí)驗(yàn)組1:生長(zhǎng)

10、素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值 1。實(shí)驗(yàn)組2:生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值 1。實(shí)驗(yàn)組3:生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值 1。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念:植物體細(xì)胞雜交是指將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成 ,并把雜種細(xì)胞培育成 的技術(shù)。等于大于小于雜種細(xì)胞新植物體2.過(guò)程:細(xì)胞壁細(xì)胞壁雜種細(xì)胞3.酶解法去除細(xì)胞壁:(1)所用酶: 。(2)去壁的原因: 阻礙了原生質(zhì)體間的融合。4.原生質(zhì)體間的融合(關(guān)鍵環(huán)節(jié))(1)原理:細(xì)胞膜具有 。(2)誘導(dǎo)融合的方法:物理法( )和化學(xué)法 融合法、 融合法。5.實(shí)例:白菜甘藍(lán)、普通小麥長(zhǎng)穗偃麥草等。6.意義:植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破 ,實(shí)現(xiàn)

11、 育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。纖維素酶和果膠酶細(xì)胞壁一定的流動(dòng)性電融合法、離心法聚乙二醇(PEG)高Ca2+高pH生殖隔離遠(yuǎn)緣雜交問(wèn)題探究知識(shí)生成新知探究一植物組織培養(yǎng)技術(shù)建立概念達(dá)成素養(yǎng)問(wèn)題探究資料:細(xì)胞全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。在多細(xì)胞生物中,每個(gè)體細(xì)胞的細(xì)胞核都含有個(gè)體發(fā)育的全部基因,只要條件許可,都可發(fā)育成完整的個(gè)體。一個(gè)植物體的全部細(xì)胞,都是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的。受精卵是一個(gè)有著特異性的細(xì)胞,它具有本種植物所特有的全部遺傳信息。因此,植物體內(nèi)的每一個(gè)體細(xì)胞也都具有和受精卵完全一樣的DNA和相同的細(xì)胞質(zhì)環(huán)境。當(dāng)這

12、些細(xì)胞在植物體內(nèi)時(shí),由于受到所在器官和組織環(huán)境的束縛,僅僅表現(xiàn)一定的形態(tài)和局部的功能?？墒撬鼈兊倪z傳潛力并未喪失,全部遺傳信息仍然被保存在DNA之中,一旦脫離了原來(lái)器官、組織的束縛,成為游離狀態(tài),在一定的營(yíng)養(yǎng)條件和植物激素的誘導(dǎo)下,細(xì)胞的全能性就能表現(xiàn)出來(lái)。于是就像一個(gè)受精卵那樣,由單個(gè)細(xì)胞形成愈傷組織,然后成為胚狀體,進(jìn)而長(zhǎng)成一棵完整的植株。由此可見(jiàn)離體培養(yǎng)之所以能夠成功,是由于植物細(xì)胞具有全能性的緣故。問(wèn)題(1):與體細(xì)胞相比,生殖細(xì)胞如花粉的遺傳物質(zhì)減少了一半,為什么生殖細(xì)胞仍具有全能性?提示:在生物的體細(xì)胞中染色體是成對(duì)存在的,基因也是成對(duì)存在的,生殖細(xì)胞中遺傳物質(zhì)雖然減少了一半,但基

13、因的種類(lèi)沒(méi)有少,仍具有控制生長(zhǎng)發(fā)育的全套的遺傳信息,因此生殖細(xì)胞仍具有全能性。問(wèn)題(2):為什么植物體內(nèi)的細(xì)胞不能發(fā)育成一個(gè)完整個(gè)體?提示:在生物體內(nèi)由于基因的選擇性表達(dá),細(xì)胞分化形成各種組織和器官。活動(dòng):閱讀教材P3637菊花植物組織培養(yǎng)的方法步驟,答復(fù)以下問(wèn)題。問(wèn)題(3):在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,為什么要進(jìn)行一系列的消毒、滅菌,并且要求無(wú)菌操作?提示:防止雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng),且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。問(wèn)題(4):在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,所用的培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基(見(jiàn)教材P116)誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基的成分有什么不同?培養(yǎng)基中參加的碳源是什么?有

14、什么作用?提示:三種培養(yǎng)基成分的不同主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同。蔗糖,能夠提供植物細(xì)胞新陳代謝所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)還能夠維持培養(yǎng)基適當(dāng)?shù)臐B透壓。問(wèn)題(5):誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光,后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中,為什么每日要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照?愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是什么?提示:后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中,給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照的目的是誘導(dǎo)葉綠素的形成,進(jìn)一步形成葉綠體進(jìn)行光合作用。培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素類(lèi)物質(zhì)用量與細(xì)胞分裂素類(lèi)物質(zhì)用量的比值偏低。問(wèn)題(6):假設(shè)培養(yǎng)物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位,愈傷組織中是否會(huì)含有葉綠體?提示:培養(yǎng)物經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后,失去其特

15、有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞,愈傷組織中不含有葉綠體。問(wèn)題(7):菊花組織培養(yǎng)過(guò)程中可能有外植體被污染,試分析它們被污染的原因。提示:培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底;外植體消毒不徹底;操作過(guò)程不符合無(wú)菌操作要求等。生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素對(duì)植物組織培養(yǎng)的影響當(dāng)同時(shí)使用這兩類(lèi)激素時(shí),兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。歸納總結(jié)生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞的發(fā)育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化、抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織的生長(zhǎng)簡(jiǎn)記為“高根,“低芽,“中愈傷。細(xì)胞全能性大小的分析拓展(1)體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化程度:分化程度低的分化程度高的。(2)體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力:分裂能力強(qiáng)

16、的分裂能力弱的。(3)不同類(lèi)型細(xì)胞的全能性:受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞。(4)不同生物細(xì)胞的全能性:植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞。1.某科研小組擬培育一種名貴菊花的脫毒苗,其技術(shù)路線為“制備MS固體培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培,以下相關(guān)表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )A.取材部位應(yīng)選擇植物頂端分生區(qū)附近,因其分裂旺盛且病毒少B.外植體消毒常進(jìn)行流水沖洗、酒精處理、消毒液處理等措施C.為充分利用培養(yǎng)條件,每個(gè)錐形瓶可接種68個(gè)外植體D.“外植體接種培養(yǎng)移栽的過(guò)程中不需要更換培養(yǎng)基即時(shí)應(yīng)用D解析:培養(yǎng)的不同階段,對(duì)主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素的需求不同,所以培養(yǎng)過(guò)程中要及時(shí)調(diào)整各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素的比例,及時(shí)更換培養(yǎng)基,否那么會(huì)導(dǎo)致

17、培養(yǎng)失敗。2.以下有關(guān)細(xì)胞全能性的表達(dá),正確的選項(xiàng)是( )B.高度分化的植物細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí),才有可能表現(xiàn)出全能性C.植物體內(nèi)某些體細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性,其原因是所含基因不同D.紫色糯性玉米種子培育成植株,這反映植物種子具有全能性B解析:細(xì)胞具有全能性的原因是細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因,而配子也具有這樣的全套基因,同樣具有全能性;植物體內(nèi)細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性,這是細(xì)胞內(nèi)基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果;細(xì)胞全能性表達(dá)的前提是離體培養(yǎng)的細(xì)胞、組織或器官,種子是植物的器官,由種子發(fā)育成植株,是正常的生命歷程,不屬于全能性。新知探究二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)問(wèn)題探究資料:植物體

18、細(xì)胞雜交,又稱(chēng)原生質(zhì)體融合,是指將植物不同種、屬,甚至科間的原生質(zhì)體通過(guò)人工方法誘導(dǎo)融合,然后進(jìn)行離體培養(yǎng),使其再生雜種植株的技術(shù)。植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁,未脫壁的兩個(gè)細(xì)胞是很難融合的,植物細(xì)胞只有在脫去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后才能融合,所以植物的細(xì)胞融合也稱(chēng)為原生質(zhì)體融合。問(wèn)題(1):從結(jié)果上看雜種植株在遺傳上有何特點(diǎn)?從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異?利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種的過(guò)程中,遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律?為什么?提示:遺傳物質(zhì)來(lái)自不同親本,具有不同親本的遺傳性狀。染色體數(shù)目增加,屬于染色體數(shù)目變異。不遵循。因?yàn)橹挥猩镞M(jìn)行有性生殖的過(guò)程中,才遵循孟德?tīng)柕倪z傳

19、規(guī)律,而植物體細(xì)胞雜交育種的過(guò)程不屬于有性生殖。問(wèn)題(2):細(xì)胞融合過(guò)程中,僅考慮兩兩融合,融合細(xì)胞有幾種?符合要求的是哪種?提示:融合細(xì)胞類(lèi)型有3種(AA、BB、AB),而真正符合要求的是AB,因此要對(duì)融合細(xì)胞進(jìn)行篩選。問(wèn)題(3):植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的起止點(diǎn)是什么?提示:起點(diǎn)是來(lái)自不同植物的體細(xì)胞;終點(diǎn)是雜種植株。問(wèn)題(4):從新品種培育的角度分析,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是什么?提示:打破了生殖隔離,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)緣雜交育種。問(wèn)題(5):科學(xué)家采用體細(xì)胞雜交的方法得到了“番茄馬鈴薯雜種植物,但這種植物并沒(méi)有地上結(jié)番茄,地下長(zhǎng)馬鈴薯。你如何解釋這一現(xiàn)象?提示:生物基因的表達(dá)不是孤立的,它們之間

20、是相互調(diào)控、相互影響的,所以番茄馬鈴薯雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì),但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾,不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。歸納總結(jié)植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化叢芽或胚狀體發(fā)育植物體注意事項(xiàng)取材:選取根尖、莖尖、形成層等容易誘導(dǎo)形成愈傷組織的部位;光照:在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng)。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時(shí),一定要有光照去除細(xì)胞壁的方法:酶解法(所用的酶是纖維素酶和果膠酶);人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法:a.物理

21、法離心法、電融合法等;b.化學(xué)法聚乙二醇融合法、高Ca2+高pH融合法等3.以以下圖是“番茄馬鈴薯雜種植株的培育過(guò)程,其中表示過(guò)程,字母表示細(xì)胞、組織或植株。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )C.表示低滲溶液中用酶解法處理植物細(xì)胞獲得原生質(zhì)體即時(shí)應(yīng)用B解析:e為細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)的脫分化后形成的愈傷組織,是不具有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞;雜種細(xì)胞的細(xì)胞壁如果已經(jīng)再生,利用滲透原理可以發(fā)生質(zhì)壁別離現(xiàn)象,故可根據(jù)質(zhì)壁別離現(xiàn)象鑒別雜種細(xì)胞的細(xì)胞壁是否再生;表示原生質(zhì)體的制備,用纖維素酶和果膠酶處理,該操作一般在較高滲溶液中進(jìn)行,如果在低滲溶液中進(jìn)行,那么去掉細(xì)胞壁的原生質(zhì)體會(huì)因吸水而漲破;植物有性雜交不能克

22、服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,植物體細(xì)胞雜交能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。4.以下關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的表達(dá),錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )C.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可克服生殖隔離的限制,培育遠(yuǎn)緣雜交植株B解析:植物體細(xì)胞雜交是指將不同種植物細(xì)胞的原生質(zhì)體通過(guò)人工方法誘導(dǎo)融合,然后進(jìn)行離體培養(yǎng),使其再生成雜種植株的技術(shù);植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可以打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種;雜種植株能具有兩種植物的性狀,但是由于基因的選擇性表達(dá),其不能表現(xiàn)兩種植物所有的性狀;植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,形成過(guò)程主要與高爾基體有關(guān)。聯(lián)系實(shí)際素養(yǎng)落實(shí)科技情境開(kāi)放組培是指在自然環(huán)境中進(jìn)行植物的組織培養(yǎng),從根本上簡(jiǎn)化組培環(huán)節(jié),降低組培本

23、錢(qián)。開(kāi)放組培與傳統(tǒng)組培主要不同在于如何解決培養(yǎng)基的污染問(wèn)題。而防止培養(yǎng)基污染的關(guān)鍵是要找到一種或幾種能夠添加到培養(yǎng)基中的廣譜性抗菌劑。某研究團(tuán)隊(duì)采用中醫(yī)理論,從多種植物中提取具有殺菌、抗菌的活性物質(zhì),成功研制出了具有廣譜性殺菌能力的抗菌劑,并對(duì)其有效濃度和使用方法作了大量探索性試驗(yàn),取得了理想的效果。現(xiàn)已有研究報(bào)道通過(guò)開(kāi)放組培方法成功建立了葡萄外植體的開(kāi)放性培養(yǎng)。探究:(1)開(kāi)放組培與傳統(tǒng)組培培養(yǎng)基的成分主要不同是什么?提示:開(kāi)放組培的培養(yǎng)基中,添加了具有廣譜性殺菌能力的抗菌劑。(2)開(kāi)放組培的優(yōu)點(diǎn)是什么?提示:簡(jiǎn)化組培環(huán)節(jié),降低組培本錢(qián)。知識(shí)遷移培養(yǎng)能力課堂小結(jié)完善概念圖關(guān)鍵語(yǔ)句1.細(xì)胞工程

24、是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過(guò)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門(mén)綜合性的生物工程。2.一般來(lái)說(shuō),生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成為完整個(gè)體所需的全部遺傳信息。3.細(xì)胞表現(xiàn)出全能性需要離體、無(wú)菌條件、種類(lèi)和比例適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、植物激素(主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)、適宜的外界條件(溫度、pH、光照等)。4.植物體細(xì)胞雜交是指將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。5.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法:物理法(包括電融合法、離心法等)和化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融

25、合法、高Ca2+高pH融合法等。隨堂反響1.以下關(guān)于細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性的表達(dá),正確的選項(xiàng)是( )A解析:種子是器官,其繁殖后代屬于自然生長(zhǎng)過(guò)程,不能表達(dá)植物細(xì)胞具有全能性;胡蘿卜韌皮部細(xì)胞在特定培養(yǎng)基中分裂形成細(xì)胞團(tuán),但沒(méi)有形成完整個(gè)體也沒(méi)有分化形成其他各種細(xì)胞,因此不能說(shuō)明高度分化的植物細(xì)胞具有全能性;克隆羊多莉的誕生證明了動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。2.植物組織培養(yǎng)技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良品種的快速繁殖。現(xiàn)用某名貴菊花組織進(jìn)行離體培養(yǎng),表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )A.為充分利用培養(yǎng)條件,每個(gè)錐形瓶可接種68個(gè)外植體B.培養(yǎng)的過(guò)程需要將溫度控制在3035 解析:培養(yǎng)的過(guò)程需要將溫度控制在1822 ;培

26、養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓;將菊花莖段插入培養(yǎng)基中時(shí)注意不要倒插。A3.為培育抗旱性強(qiáng)、可溶性糖含量高的甘薯KT1,研究者設(shè)計(jì)如下流程。相關(guān)表達(dá)不正確的選項(xiàng)是( )A.該過(guò)程不需要考慮甘薯A、B的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近B.過(guò)程需要通過(guò)酶解法處理后進(jìn)行減數(shù)分裂C.過(guò)程需要高爾基體參與再生出新的細(xì)胞壁D.過(guò)程需要控制生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例B解析:植物體細(xì)胞雜交克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,所以該過(guò)程不需要考慮甘薯A、B的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近;過(guò)程需要通過(guò)酶解法處理后去除細(xì)胞壁,得到的原生質(zhì)體不進(jìn)行減數(shù)分裂;雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁,高爾基體與植物細(xì)胞壁的形成有關(guān),所以過(guò)程需要高爾基體參與再

27、生出新的細(xì)胞壁;過(guò)程包括脫分化和再分化過(guò)程,需要控制生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例,該比例不同會(huì)使愈傷組織向不同的方向分化。4.從基因型為Aa的某植物營(yíng)養(yǎng)器官中獲取細(xì)胞,顯微觀察如以下圖。以下對(duì)該圖示細(xì)胞的表達(dá)不正確的選項(xiàng)是( )A.假設(shè)將X細(xì)胞離體培養(yǎng)成完整植株,培養(yǎng)過(guò)程要用纖維素酶和果膠酶處理B.將Y細(xì)胞離體培養(yǎng)成幼苗后用秋水仙素處理,所得植株為雜合子D.X和Z細(xì)胞的形態(tài)不同,但核DNA一般相同A解析:植物體細(xì)胞雜交時(shí),要用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的原生質(zhì)體,如果用X細(xì)胞離體培養(yǎng)成植株,需經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng),不需要去除細(xì)胞壁;將Y細(xì)胞離體培養(yǎng)成幼苗后用秋水仙素處理,所得植株(基因型

28、為AAaa)為雜合子;將X(Aa)和Y(Aa)融合并經(jīng)組織培養(yǎng)形成的植株為四倍體(AAaa);X和Z細(xì)胞的形態(tài)不同,但都是由一個(gè)細(xì)胞(受精卵)增殖分化而來(lái),因而核DNA一般相同。5.如圖表示利用青菜(2N=20)與油菜(2N=38)培育種間雜種的過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題。(胚軸發(fā)育為連接莖和根的局部)(1)將采集到的青菜幼嫩花藥和剪碎的油菜胚軸分別置于含有酶的溶液中,攪拌并保溫一段時(shí)間后,過(guò)濾、離心,獲得兩種原生質(zhì)體。解析:(1)細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,故將采集到的青菜幼嫩花藥和剪碎的油菜胚軸分別置于含有纖維素酶和果膠酶的溶液中,攪拌并保溫一段時(shí)間后,過(guò)濾、離心,獲得兩種原生質(zhì)體。答案:(1)纖維素酶和果膠5.如圖表示利用青菜(2N=20)與油菜(2N=38)培育種間雜種的過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題。(胚軸發(fā)育為連接莖和根的局部)(2)取兩種原生質(zhì)體混合液,滴加到含有(化學(xué)物質(zhì))的融合液中,靜置、保溫一段時(shí)間,以誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。再