2.1植物細胞工程導學案高二下學期生物人教版選擇性必修3

第二章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程第一課時姓名：班級:【學習目標】說明植物組織培養(yǎng)的基本原理，形成科學的世界觀。學習植物組織培養(yǎng)的基本技術和植物體細胞雜交技術，概述兩種技術的原理和過程。【學習重難點】植物組織培養(yǎng)的原理和過程；植物體細胞雜交技術的原理課前自主探究細胞工程的概念細胞工程是指應用、和等多學科的原理和方法，通過、或上的操作，有目的地獲得特定的、組織、、或其的一門綜合性的。包括和（含胚胎工程）植物組織培養(yǎng)技術1.植物組織培養(yǎng)的相關概念（1）細胞的全能性：細胞經后，仍然具有發(fā)育成完整生物體或的潛能。在生物生長發(fā)育過程中，并所有的細胞都表現(xiàn)出全能性。這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會。（2）植物組織培養(yǎng)：指將的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配置的上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術。（3）外植體：這些離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞。（4）脫分化：__________的細胞，在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導下，失去其特有的__________，轉變成未分化細胞的過程。（5）愈傷組織：已經分化的細胞經，轉變成未分化的細胞，進而形成不定形的團塊，稱為愈傷組織。（6）再分化：________能重新分化成__________等器官，該過程稱為再分化。

2.菊花的組織培養(yǎng)（1）實驗原理：植物細胞一般具有（2）實驗步驟①消毒:用_______擦拭雙手和超凈工作臺臺面；將_______充分沖洗后的外植體(幼嫩的莖段)用_______消毒30s，立即用_______清洗2～3次再用_________________處理30min后，立即用__________清洗2～3次。②取材：將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中，用____________吸去表面的水分。用解剖刀將____________切成0.5～1cm長的小段。③接種：在_____________旁，將外植體的___________插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標記。④培養(yǎng)：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)。培養(yǎng)___________后，將生長良好的愈傷組織轉接到誘導___________的培養(yǎng)基上。長出芽后，再將其轉接到誘導___________的培養(yǎng)基上，進一步誘導形成___________。⑤移栽：移栽前先__________封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到到__________的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。（3）注意事項①實驗中使用的培養(yǎng)和所有的器械都要結構和功能。接種操作必須在結構和功能旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。②接種時注意外植體的結構和功能，不要倒插。③誘導愈傷組織期間一般不需要結構和功能，，，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當時間和強度的光照。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的植株的技術。2.原理:原生質體的融合依賴于細胞膜的流動性、植物細胞一般具有3.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①方法：a物理方法：細胞膜、，，細胞膜的流動等b化學方法：細胞膜、，，細胞膜的流動等②成功的標志：雜種細胞再生出細胞壁。(3)植物體細胞雜交的終點(最終目的)：培育成完整雜種植株(4)雜種細胞的篩選：體細胞融合成功以后，既有AB型雜種細胞，還能形成AA型和BB型兩種融合細胞，但只有AB型細胞是植物體細胞雜交所形成的雜種細胞，因此在雜種細胞形成后還應有一個篩選過程。4.意義：植物體細胞雜交技術在打破遠緣雜交不親和，實現(xiàn)植物細胞育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優(yōu)勢。課堂合作探究探究一細胞的全能性1、全能性的原因是：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物的潛能。2、影響細胞全能性表現(xiàn)的原因：生長發(fā)育過程中，在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性表達出各種蛋白質，從而構成不同的組織和器官。3、表達全能性的措施：植物細胞離體（動物：核移植）,給予一定的營養(yǎng)物質，激素（主要是生長素和細胞分裂素），適宜的溫度、PH、光照、滲透壓等其它外界條件4、不同細胞全能性的大小(1)體細胞全能性：分化程度低的＞分化程度高的細胞分裂能力強的＞細胞分裂能力弱的。(2)不同細胞的全能性：受精卵＞胚胎干細胞＞生殖細胞＞體細胞。(3)不同生物的細胞全能性：植物細胞＞動物細胞。5、全能性與細胞分化的關系：隨著細胞分化程度的不斷提高，細胞的全能性逐漸___________。[提醒]明辨植物細胞全能性的2個易誤點(1)細胞全能性的標志：發(fā)育成完整個體或分化成其他各種細胞。(2)全套基因≠全部基因：細胞具有全能性是因為細胞中具有發(fā)育成完整個體所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。eq\a\vs4\al([問題探究])1.理論上每種植物的活細胞都具有全能性，原因是什么？2．植物的種子發(fā)育成完整植株是否體現(xiàn)了全能性？為什么？3．配子(卵和精子)中染色體數(shù)比正常體細胞減少了一半，配子是否還有全能性？為什么？探究二菊花組織培養(yǎng)過程1、操作流程:離體的植物組織、器官或細胞離體的植物組織、器官或細胞組織培養(yǎng)脫分化愈傷組織組織培養(yǎng)再分化根、芽等器官人為使用植物激素控制移植——→試管苗———→完整的植物體（1）植物組織培養(yǎng)的理論基礎：。（2）愈傷組織的細胞是一種排列疏松無規(guī)則，高度液泡化，呈無定形狀態(tài)的。（3）脫分化：由產生的過程。（4）再分化：產生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，等器官或胚狀體的過程。2、注意事項①脫分化時要注意避光，有光時往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織②接種時先誘導生芽后誘導生根。啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素是和。生長素與細胞分裂素的比值作用效果比值高時促進根分化、抑制芽形成比值低時促進芽分化、抑制根形成比值適中促進愈傷組織形成口訣：“比值高，根分化；比值低，芽分化；比值適中，不分化”。即“高根低芽中愈傷”。eq\a\vs4\al([問題探究])（1）植物組織培養(yǎng)過程中，細胞中的遺傳物質一般(填“會”或“不會”)發(fā)生改變。（2）同微生物培養(yǎng)基的配方相比，MS培養(yǎng)基的配方有哪些明顯的不同？（3）植物是自養(yǎng)生物，為什么用于植物組織培養(yǎng)的MS培養(yǎng)基中需要加入有機物作為碳源？探究三植物體細胞雜交項目植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理植物細胞的全能性細胞膜的流動性和植物細胞的全能性過程結果獲得完整植株獲得雜種植株技術操作脫分化，再分化除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定方法誘導細胞融合關系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術略微復雜總結：（1）植物體細胞雜交技術包括植物細胞融合和植物組織培養(yǎng)兩個過程，結果是產生新的植株。（2）從生殖類型上看，植物體細胞雜交技術不涉及有性生殖細胞的形成和結合，應屬于無性生殖，變異類型應屬于染色體數(shù)目變異。（3）遺傳物質的變化：經植物體細胞雜交形成的雜種細胞雖然具有兩種細胞的遺傳物質，但這些遺傳物質不一定都表達。（4）經植物體細胞雜交形成的雜種細胞，染色體數(shù)、染色體組數(shù)都采用直接相加的方法。若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為四倍體，其體細胞中染色體數(shù)為2x+2y，染色體組數(shù)為4，基因型為AabbccDd。正誤判斷(1)細胞工程是通過分子水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。（）(2)植物的種子能發(fā)育成完整的植株，體現(xiàn)了細胞的全性。（）(3)脫分化和再分化是植物組織培養(yǎng)的重要過程。（）(4)任何細胞都具有全能性，也都能表現(xiàn)出全能性。（）(5)植物體細胞雜交技術的最終目的是得到雜種細胞。（）(6)植物體細胞雜交過程中，細胞融合成功的標志是產生新的細胞壁。（）第二章第1節(jié)植物細胞工程第一課時課后案姓名：班級:一、單選題1.在植物組織培養(yǎng)過程中，生長素用量與細胞分裂素用量的比值高時，下列描述正確的是A.有利于根的分化和芽的形成B.不利于根的分化和芽的形成C.有利于芽的形成，抑制根的分化D.有利于根的分化，抑制芽的形成2.菊花的組織培養(yǎng)需要嚴格的無菌操作，下列說法不正確的是（）A.對培養(yǎng)基連同其他器械一起進行高壓蒸汽滅菌

B.幼苗要先移植到消過毒的蛭石或者珍珠巖等環(huán)境下生活一段時間

C.用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合于某些微生物的生長，一旦感染雜菌則前功盡棄

D.將菊花莖段插入時應注意方向，不應倒插，是為了防止雜菌污染3.將某植物的幼苗切斷后置于無植物生長調節(jié)劑的培養(yǎng)液中，剛切斷時切口處的生長素濃度與細胞分裂素濃度的比值為甲，第10天時1處和2處的該比值分別為乙、丙，且乙＞甲＞丙（丙<1）。在適宜的溫度和光照等條件下培養(yǎng)3周后，應出現(xiàn)的現(xiàn)象是A.1處長莖葉，2處長根 B.1處長根，2處長莖葉

C.1處長根，2處不長莖葉 D.1處不長根，2處長莖葉4.下列關于試管苗移栽的敘述，正確的是A.菊花莖段在生根培養(yǎng)基中生根后，可直接轉移至土壤中定植

B.外植體培養(yǎng)2～3周后，可將生長健壯的叢芽直接定植于土中

C.將已生根的試管苗移至草炭土或蛭石中，應加入培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)

D.待生根后，應將試管苗移至草炭土或蛭石中培養(yǎng)鍛煉，然后再轉移至土中定植5.用植物高度分化的器官、組織或細胞組織培養(yǎng)可形成愈傷組織，有關敘述，不正確的是：A.愈傷組織是細胞經過脫分化和分裂形成的

B.愈傷組織的細胞不能發(fā)生質壁分離現(xiàn)象

C.愈傷組織是由排列疏松的薄壁細胞組成的

D.愈傷組織細胞的新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型6.下圖為植物體胞雜交及組織培養(yǎng)過程示意圖。下列說法不正確的是()①②分別需要用胰蛋白和聚乙二醇進行處理③發(fā)揮了重要作用⑤往往需要更換培養(yǎng)基，使傷組織進一步分化為植株D.若原生質體A、B均含有兩個染色體組，則理論上雜種植為四倍體7、植物組織培養(yǎng)中涉及到的細胞分裂方式是（）A、有絲分裂B、減數(shù)分裂C、無絲分裂D、既有有絲分裂又有減數(shù)分裂8.在細胞工程——原生質體融合育種技術中，其技術的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細胞的細胞壁除去，通常是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細胞壁的成熟植物細胞置于清水中，細胞將：（）A.皺縮B.脹破C.呈球形D.保持原狀9.不能用于人工誘導原生質體融合的方法是（）A.振動 B.電刺激C.PEG D.重壓10.下列有關細胞全能性的敘述，正確的是()A．植物體只有體細胞才具有發(fā)育成完整個體所必需的全套基因B．高度分化的植物細胞只有處于離體狀態(tài)時才有可能表現(xiàn)出全能性C．植物體內某些體細胞沒有表現(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11．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)過程的順序及誘導的植物激素分別是()①體細胞全能性②離體植物器官、組織或細胞③根、芽④生長素和細胞分裂素⑤生長素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨植物體A．①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤12.下圖為白菜—甘藍的培育流程,相關敘述正確的是()。A.①②過程有關的細胞器主要是高爾基體③④③④所使用培養(yǎng)基的成分相同13.下圖所示為植物體細胞雜交技術的過程，下列相關敘述錯誤的是（）A.a細胞和b細胞誘導融合前要先去除細胞壁，可用纖維素酶和果膠酶處理B.從a細胞和b細胞到c細胞的過程中，常用離心、振動、電融合或聚乙二醇（PEG)誘導融合二、不定項選擇1.植物細胞工程包括植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交等技術，具有廣泛的應用前景和實用價值。下列對這些操作或應用描述錯誤的是()A.可用PEG誘導植物原生質體融合，再生出細胞壁是融合成功的標志B.利用植物組織培養(yǎng)技術可大量獲得人參皂苷干粉，且已投入規(guī)?；aC.植物培養(yǎng)基中常用的植物生長調節(jié)劑一般可以分為生長素類、細胞分裂素類和赤霉素類D.獲取植物原生質體時，需在蔗糖濃度高于細胞液濃度的緩沖液中進行，以使細胞發(fā)生質壁分離2.下列有關利用植物體細胞雜交技術培育白菜甘藍雜種植株的過程，說法錯誤的是A.愈傷組織有葉綠體，代謝類型是自養(yǎng)需氧型C.該白菜甘藍植培育過程包括有絲分裂、減數(shù)分裂和細胞分化等過程3.科學家把天竺葵的原生質體和香茅草的原生質體進行誘導融合，培育出的驅蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的達到驅蚊且對人體無害的效果。下列說法錯誤的是()A.驅蚊草的培育屬于細胞工程育種，其優(yōu)點是能克服遠緣雜交不親和的障礙C.驅蚊草培育過程是植物體細胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織的形成條件下，驅蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得是因為不同物種間存在生殖隔離4.下表示利用棉花葉內細胞原生質體培養(yǎng)進行遺傳改良的過程，據(jù)圖分析錯誤的是()A.①過程需在適直條件下用纖維素酶和果膠酶的混合物處理B.②過程可對原生質體進行消毒C.③過程中沒有基因的選擇性表達D.④過程需用適宜配比的生長素和細胞分裂素處理三、填空題1.為了探究6－BA和IAA對某菊花品種莖尖外植體再生叢芽的影響，某研究小組在MS培養(yǎng)基中加入6－BA和IAA，配制成四種培養(yǎng)基(見下表)，滅菌后分別接種數(shù)量相同、生長狀態(tài)一致、消毒后的莖尖外植體，在適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，統(tǒng)計再生叢芽外植體的比率(m)，以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)，結果如表所示。培養(yǎng)基編號濃度/mg·L－1m/%n/個6－BAIAA10234回答下列問題：按照植物的需求量，培養(yǎng)基中無機鹽的元素可分為__________和__________兩類。上述培養(yǎng)基中，6－BA屬于__________類生長調節(jié)劑。(2)在該實驗中，自變量是_______，因變量是_______，自變量的取值范圍是_______。(3)從實驗結果可知，誘導叢芽總數(shù)最少的培養(yǎng)基是__________號培養(yǎng)基。(4)為了誘導該菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般不加入______(填“6－BA”或“IAA”)2.下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答：脫分化再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是。（2）②表示，它與①相比分化程度，全能性。

（3）若想制作人工種子，應該選用（填編號）。

（4）若①是花藥，則④是，繼續(xù)對其使用處理可獲得正常植株，該過程稱為。

（5）若①是胡蘿卜根尖細胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是，這說明根尖細胞。3.右圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：

（1）步驟①是，最常用的方法是。

（2）步驟③一般常用的化學試劑是，目的是。

(3)在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的技術手段是，其中步驟④相當于，步驟⑤相當于。（4）植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因。（5）若遠源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為倍體。

（6）從理論上講，雜種植株的育性為。若運用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實現(xiàn)？，原因是。因此，這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于。

（7）利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？。4.下圖表示菊花的莖尖細胞通過無菌操作接種到試管培養(yǎng)基上后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題：(1)要促進細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應有營養(yǎng)物質和激素。營養(yǎng)物質包括_______和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和_______兩類植物激素。(2)此過程依據(jù)的原理是______________。A和B階段主要進行的分裂方式是_________，B階段除了細胞分裂外，還進行細胞_____等。(3)此過程要無菌操作，主要是指對_______進行滅菌消毒。B階段需要光照，原因是_______________________________________________。(4)試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉綠素，這是基因___________的結果。第二章第1節(jié)植物細胞工程第一課時答案一、單選：15DDBDB610AABDB1113BBD二、不定項：三、填空題1.(1)大量元素微量元素細胞分裂素(2)IAA濃度再生叢芽外植體的比率(m)和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)0～0.5mg·L－1(3)1(4)6－BA2.（1）離體的植物器官、組織或細胞植物細胞的全能性（2）愈傷組織低高（3）③（4）單倍體植株秋水仙素純合單倍體育種（5）綠色含有與葉綠素形成相關的基因3．（1）去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體 酶解法（2）PEG誘導不同植物體細胞的原生質體融合（3）植物組織培養(yǎng)脫分化再分化（4）遠源雜交親本的遺傳特征雜種植株獲得雙親的遺傳物質（5）四（6）可育不能因為不同種生物之間存在生殖隔離克服遠緣雜交不親和的障礙（7）否有性生殖的過程中進行減數(shù)分裂，才遵循孟德爾的遺傳規(guī)律

4.（1）無機物生長素（2）細胞的全能性有絲分裂分化（3）培養(yǎng)基芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件（4）選擇性表達第二章第1節(jié)植物細胞工程第一課時答案一、單選：15DABDB610AABDB1113BBD二、不定項：三、填空題1.(1)大量元素微量元素細胞分裂素(2)IAA濃度再生叢芽外植體的比率(m)和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)0～0.5mg·L－1(3)1(4)6－BA2.（1）離體的植物器官、組織或細胞植物細胞的全能性（2）愈傷組織低高（3）③（4）單倍體植株秋水仙素純合單倍體育種（5）綠色含有與葉綠素形成相關的基因3．（1）去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體 酶解法（2）PEG誘導不同植物體細胞的原生質體融合（3）植物組織培養(yǎng)脫分化再分化（4）遠源雜交親本的遺傳特征雜種植株獲得雙親的遺傳物質（5）四（6）可育不能因為不同種生物之間存在生殖隔離克服遠緣雜交不親和的障礙（7）否有性生殖的過程中進行減數(shù)分裂，才遵循孟德爾的遺傳規(guī)律

4.（1