生物學(xué)案：植物細(xì)胞工程（第課時）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2．1植物細(xì)胞工程（第1課時）1．簡述植物組織培養(yǎng)技術(shù)。2．簡述植物體細(xì)胞雜交技術(shù).一、細(xì)胞的全能性1．概念具有某種生物全部遺傳信息的任何一個______,都具有發(fā)育成__________的潛能,即每個生物細(xì)胞都具有全能性的特點。2．原理細(xì)胞內(nèi)含有該種生物生長發(fā)育所需的全部________。3．影響全能性表現(xiàn)的原因在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會________地表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。思考:植物的種子發(fā)育成完整植株，是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性？為什么？二、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1．概念植物組織培養(yǎng)就是在______和人工控制條件下，將______的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的________上，給予______的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生________、______,最終形成完整的植株。2．原理細(xì)胞的________。已分化的植物細(xì)胞，仍具有形成完整植株所需要的________。3．過程高度分化的植物器官、組織、細(xì)胞，在一定的________和________等條件下，經(jīng)過________形成______，將________轉(zhuǎn)接到含有不同________成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其________生成胚狀體或______，進(jìn)而發(fā)育成完整植株.三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．概念植物體細(xì)胞雜交就是將________的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成________,并把________培育成新的植物體的技術(shù).2．過程（1）去除細(xì)胞壁:利用________和________去除細(xì)胞壁,獲得________。（2）人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合:人工誘導(dǎo)的方法分為物理法和化學(xué)法。物理法包括______、______、______等,化學(xué)法一般是用______________作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細(xì)胞融合.（3）雜種細(xì)胞再生出________后,再通過____________技術(shù)獲得雜種植株.3．意義克服了______________的障礙。思考：在白菜體細(xì)胞與紫甘藍(lán)體細(xì)胞雜交的過程中，除了形成白菜—甘藍(lán)雜種細(xì)胞外,還能形成什么類型的融合細(xì)胞？答案：一、1.細(xì)胞完整生物體2．遺傳信息3．有選擇性思考：不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。因為種子中的胚已完成了早期發(fā)育,相當(dāng)于新植物體的幼體，這一過程并沒有體現(xiàn)出細(xì)胞的全能性.二、1。無菌離體培養(yǎng)基適宜愈傷組織叢芽2．全能性全部基因3．營養(yǎng)激素脫分化愈傷組織愈傷組織激素再分化叢芽三、1.不同種雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞2．（1）果膠酶纖維素酶原生質(zhì)體（2）離心振動電激聚乙二醇(PEG）（3）細(xì)胞壁植物組織培養(yǎng)3．遠(yuǎn)緣雜交不親和思考:體細(xì)胞間的融合是隨機(jī)的，因而還能形成白菜—白菜和甘藍(lán)—甘藍(lán)兩種類型的融合細(xì)胞，這兩種細(xì)胞可以通過選擇培養(yǎng)基排除。1．細(xì)胞的全能性（1）細(xì)胞全能性的表現(xiàn)①全能性表現(xiàn)的標(biāo)志：由細(xì)胞發(fā)育成了完整的個體。②全能性表現(xiàn)的條件：離體狀態(tài);環(huán)境條件適宜（營養(yǎng)、激素、溫度和光照等）。（2）細(xì)胞分化與全能性的關(guān)系細(xì)胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞都含有保持物種遺傳性所需要的全套遺傳物質(zhì)，因而都具有全能性。但一般來說,細(xì)胞分化程度越高，全能性越難以實現(xiàn),細(xì)胞分化程度越低，全能性就越高。因此，細(xì)胞全能性的高低有如下關(guān)系，受精卵＞生殖細(xì)胞＞干細(xì)胞＞體細(xì)胞，植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞。2．植物細(xì)胞的分化、脫分化與再分化（1)分化：在特定時間和空間下基因有選擇表達(dá)的過程，細(xì)胞分化后在形態(tài)和功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性的差異。（2)脫分化：細(xì)胞失去特有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，形成未分化細(xì)胞的過程.(3）再分化：由愈傷組織分化形成芽和根的過程。脫分化與再分化的過程主要是由培養(yǎng)基中植物激素的種類、含量和比例調(diào)節(jié)的，特別是生長素和細(xì)胞分裂素。一般來說，適當(dāng)提高生長素/細(xì)胞分裂素的比例易再分化生根，適當(dāng)提高細(xì)胞分裂素/生長素的比例易再分化生芽,比例適中易誘導(dǎo)脫分化產(chǎn)生愈傷組織。脫分化是在人工條件下細(xì)胞分化的逆過程，是使已分化的細(xì)胞,回到未分化的狀態(tài)的過程，但在自然條件下，細(xì)胞分化是不可逆的.3．植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）流程離體的植物器官、組織、細(xì)胞eq\o(→,\s\up7(脫分化)）愈傷組織eq\o(→,\s\up7（再分化）)叢芽(或胚狀體）→試管苗eq\o(→,\s\up7（移栽))植株在植物組織培養(yǎng)過程中，對離體的植物材料一定要進(jìn)行表面消毒.（2）培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基為固體或半固體培養(yǎng)基，大多數(shù)都是由無機(jī)營養(yǎng)成分、有機(jī)營養(yǎng)成分、激素和瓊脂四部分組成.其中無機(jī)營養(yǎng)成分主要是水、礦質(zhì)元素;有機(jī)營養(yǎng)成分主要是蔗糖、氨基酸、維生素；激素主要是細(xì)胞分裂素和生長素。（3）影響因素材料的種類、年齡和保存時間的長短，植物激素的濃度、使用順序和用量比例,以及pH、溫度、光照等都會影響植物組織培養(yǎng)的結(jié)果。4．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（1）流程①細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的形成，而植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是培育出雜種植株，而不是形成雜種細(xì)胞。②雜種植株細(xì)胞中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，因而具備兩種植物的遺傳特征。(2)植物體細(xì)胞雜交植物的染色體組數(shù)①染色體組數(shù)目＝甲、乙兩個細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。②植物體細(xì)胞雜交后的植物，有幾個染色體組就稱為幾倍體。③舉例：二倍體白菜和二倍體甘藍(lán)體細(xì)胞雜交得到的白菜-甘藍(lán)有四個染色體組，為四倍體。兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞，不管染色體數(shù)、染色體組數(shù)都可采用兩細(xì)胞相關(guān)數(shù)值直接相加的方法。題型一植物組織培養(yǎng)的原理與過程【例1】(2010·課標(biāo)全國理綜）請回答下列問題。（1）植物微型繁殖技術(shù)屬于植物組織培養(yǎng)的范疇。該技術(shù)可以保持品種的________,繁殖種苗的速度________。離體的葉肉細(xì)胞在適宜的條件下培養(yǎng)，最終能夠形成完整的植株,說明該葉肉細(xì)胞具有該植物的全部________。（2)把試管苗轉(zhuǎn)接到新的培養(yǎng)基上時，需要在超凈工作臺上進(jìn)行，其原因是避免________的污染.(3）微型繁殖過程中，適宜濃度的生長素單獨(dú)使用可誘導(dǎo)試管苗________,而與__________配比適宜時可促進(jìn)芽的增殖。解析：(1）葉肉細(xì)胞具有該植物的全部遺傳信息,具有全能性，可經(jīng)組織培養(yǎng)成為完整個體。（2）在組織培養(yǎng)全過程及將試管苗轉(zhuǎn)接到新培養(yǎng)基上時，要無菌操作，防止微生物污染。（3）在微型繁殖中，不同階段要使用不同的激素.生長素可誘導(dǎo)生根,與細(xì)胞分裂素混合使用,在一定配比下可促進(jìn)生芽。答案:（1)遺傳特性快遺傳信息(2)微生物（3）生根細(xì)胞分裂素反思領(lǐng)悟：要牢記幾種植物激素的作用，在答題中要注意用詞規(guī)范,如“細(xì)胞分裂素”不能寫成“分裂素"“植物分裂素”等.題型二植物體細(xì)胞雜交【例2】下圖為“白菜—甘藍(lán)”雜種植株的培育過程.請回答下列問題。（1）由植物體細(xì)胞得到原生質(zhì)體最常用的方法是________法,需要用________酶和________酶等。（2)原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B融合,通常利用顯微操作，利用離心、振蕩、電激等________方法，而化學(xué)方法常用________作誘導(dǎo)劑。（3）該過程進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是________，其中①是________，屬于________狀態(tài)的細(xì)胞.（4）“白菜—甘藍(lán)”雜種植株具有的性狀是基因的________的結(jié)果，得到的植株是________倍體(白菜、甘藍(lán)都是二倍體)。解析:（1)通常由植物細(xì)胞獲得原生質(zhì)體的方法是酶解法,根據(jù)植物細(xì)胞壁的組成成分，一般選擇果膠酶和纖維素酶.(2）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法通常分為物理法和化學(xué)法兩類，物理方法常用離心、振動、電激等,化學(xué)方法常用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑.(3）該過程中的細(xì)胞分裂發(fā)生在對雜種細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)的過程中，植物組織培養(yǎng)屬于無性繁殖方式,因而分裂方式只有有絲分裂;愈傷組織是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞團(tuán),屬于未分化的細(xì)胞。（4)任何性狀都是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果；白菜和甘藍(lán)都是二倍體，它們的體細(xì)胞雜交后培育的“白菜—甘藍(lán)"植株中有兩個染色體組來自白菜，兩個染色體組來自甘藍(lán)，因此“白菜—甘藍(lán)”屬于異源四倍體。答案:（1）酶解果膠纖維素(2）物理聚乙二醇(3）有絲分裂愈傷組織未分化（4）選擇性表達(dá)四反思領(lǐng)悟：雜種植株的獲得不僅需要細(xì)胞融合技術(shù),還需要與植物組織培養(yǎng)技術(shù)配合使用，但整個過程中都沒有生殖細(xì)胞的產(chǎn)生與結(jié)合過程，因而屬于無性繁殖。1．(2011·江蘇卷）下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述,正確的是（）。A．愈傷組織是一團(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞B．二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株C．用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子D．植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得2．（2010·江蘇南通二模）下列有關(guān)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的描述,不正確的是（）。A．利用植物體細(xì)胞雜交可以獲得某種多倍體植株B．獲得原生質(zhì)體的過程中需要纖維素酶和果膠酶C．通常用聚乙二醇或滅活的病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合D．可根據(jù)細(xì)胞中染色體數(shù)目和形態(tài)的差異來鑒定雜種細(xì)胞3．在不損傷高等植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下,下列物質(zhì)中適合除去細(xì)胞壁的是（）。A．蛋白酶 B．鹽酸 C．淀粉酶 D．纖維素酶4．下面關(guān)于植物細(xì)胞工程的敘述,正確的是（）。①不同種植物的葉肉細(xì)胞融合時，應(yīng)先去掉細(xì)胞膜②葉肉細(xì)胞脫分化后，可形成無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞③葉肉細(xì)胞經(jīng)過再分化過程，可形成愈傷組織④葉肉細(xì)胞離體培養(yǎng)時，可以表現(xiàn)出細(xì)胞全能性A．①③ B．②④ C．①②④ D．①②③④答案：1．D愈傷組織是一團(tuán)無固定形狀的薄壁細(xì)胞.二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化處理后會得到單倍體植株，然后再經(jīng)秋水仙素處理，才能得到能穩(wěn)定遺傳的二倍體植株。胚狀體外包上人工薄膜,可制成人工種子，而愈傷組織不