新版高中生物第1節(jié) 一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

第1節(jié)植物細(xì)胞工程一植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)人教版高中生物學(xué)習(xí)目標(biāo)：闡明植物組織培養(yǎng)過(guò)程和概述植物體細(xì)胞雜交技術(shù)核心素養(yǎng)：1.文化基礎(chǔ)：說(shuō)明植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的原理；以流程簡(jiǎn)圖的形式表示植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程。2.自主發(fā)展：查閱資料，嘗試探究植物完成菊花組織培養(yǎng)及植物體細(xì)胞雜交。3.社會(huì)參與：聯(lián)系實(shí)際，舉例說(shuō)明應(yīng)用植物組織培養(yǎng)實(shí)例。從社會(huì)中來(lái)蘭花（學(xué)名：Cymbidiumssp.）單子葉植物綱、蘭科、蘭屬植物通稱(chēng)高貴典雅蘭花種子通常發(fā)育不全，自然條件下萌發(fā)率極低。人工栽培一、植物細(xì)胞的全能性1．概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有_________________________或______________________________的潛能。產(chǎn)生完整生物體分化成其他各種細(xì)胞在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)_______________________。2．生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)全能性的原因選擇性地表達(dá)二、植物的組織培養(yǎng)1．概念：將_________________的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在____________________________上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成________________________的技術(shù)。離體人工配制的培養(yǎng)基完整植株1.什么是植物組織培養(yǎng)技術(shù)？菊花的組織培養(yǎng)2.怎么進(jìn)行菊花的組織培養(yǎng)？讓已經(jīng)分化的細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的_____________________，轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程。脫分化：結(jié)構(gòu)和功能一團(tuán)沒(méi)有特定結(jié)構(gòu)和功能,排列疏松而無(wú)規(guī)則,高度液泡化的呈無(wú)定形狀態(tài)的薄壁組織團(tuán)塊。接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織脫分化：愈傷組織:胚狀體:再分化：脫分化產(chǎn)生的__________________，在一定的培養(yǎng)條件下，再分化出____________________________，進(jìn)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(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞離體培養(yǎng),經(jīng)過(guò)脫分化和再分化,發(fā)育成胚狀體。胚狀體經(jīng)過(guò)生長(zhǎng)發(fā)育成完整植株。誘導(dǎo)出芽誘導(dǎo)生根移植成活再分化2．植物組織培養(yǎng)過(guò)程將流水沖洗后的外植體用________________消毒30s，用無(wú)菌水清洗2～3次后，再用____________________________處理30min，用無(wú)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(tái)②外植體的分割：用無(wú)菌濾紙吸去表面的水分，用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長(zhǎng)的小段。③接種：在_______________旁，將外植體的1/3～1/2插入________________的培養(yǎng)基中。酒精燈火焰誘導(dǎo)愈傷組織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18～22℃的__________________中培養(yǎng)。定期觀察和記錄_____________的生長(zhǎng)情況。培養(yǎng)箱愈傷組織一定激素和營(yíng)養(yǎng)等條件誘導(dǎo)下脫分化薄壁組織愈傷組織⑤轉(zhuǎn)移培養(yǎng)：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，再將其轉(zhuǎn)接到________________的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根⑥移栽：移栽前先打開(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培養(yǎng)基后，將試管苗移植到消過(guò)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(nèi)容脫分化再分化過(guò)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(yíng)養(yǎng)③生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例適中④不需光①離體②適宜的營(yíng)養(yǎng)③生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例高(低)誘導(dǎo)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(zhǎng)情況，統(tǒng)計(jì)由多少外植體被污染，有多少能正常生長(zhǎng)，并分析他們被污染的原因。提示：用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合某些微生物的生長(zhǎng)，如細(xì)菌、真菌等，培養(yǎng)物一旦收到污染，就會(huì)導(dǎo)致前功盡棄，因此要進(jìn)行嚴(yán)格的無(wú)菌操作。導(dǎo)致外植體被污染的原因可能是：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。2.你培養(yǎng)出愈傷組織了嗎？如果培養(yǎng)出來(lái)了，從剛接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織經(jīng)歷了多少天？這些愈傷組織進(jìn)一步分化出芽和根了嗎？提示：觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，看看是否培養(yǎng)出了愈傷組織，記錄多長(zhǎng)時(shí)間出了愈傷組織。從剛才接種的外植體到長(zhǎng)出愈傷組織一般需要2周左右的時(shí)間。統(tǒng)計(jì)更換培養(yǎng)基后愈傷組織進(jìn)一步分化成芽和根的比例和時(shí)間。3.觀察外植體的分化情況，填好結(jié)果記錄表，并及時(shí)分析結(jié)果。提示：做好統(tǒng)計(jì)和對(duì)照，填好結(jié)果記錄表，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。從實(shí)驗(yàn)的第一步開(kāi)始就要做好實(shí)驗(yàn)記錄，可以分組配制不同的培養(yǎng)基，如誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基，誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基等，可以進(jìn)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(zhǎng)嗎？提示：生根苗移栽技術(shù)的關(guān)鍵是既要充分清洗根系表面的培養(yǎng)基，又要不能傷及根系。一般使用無(wú)土栽培的辦法，培養(yǎng)基質(zhì)要提前消毒，可以向培養(yǎng)基質(zhì)噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開(kāi)塑料薄膜24h后才能移栽。三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)嫁接超級(jí)作物1.概念：將_______________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)。不同來(lái)源雜種細(xì)胞新植物體2．過(guò)程纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁去除細(xì)胞壁A細(xì)胞B細(xì)胞A原生質(zhì)層B原生質(zhì)層正在融合的原生質(zhì)體誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法電融合②化學(xué)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(dǎo)脫分化再分化移栽后的植株再生出細(xì)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(yuǎn)緣雜交4.植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較名稱(chēng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理選材技術(shù)操作關(guān)系植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導(dǎo)脫分化不同植物細(xì)胞融合后形成的雜種細(xì)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(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜過(guò)程

過(guò)程四、總結(jié)及練習(xí)1．下面是植物組織培養(yǎng)過(guò)程示意圖，相關(guān)說(shuō)法正確的是(

)外植體①(――→)愈傷組織②(――→)長(zhǎng)出叢芽③(――→)生根④(――→)移栽成活A(yù).上述植物組織培養(yǎng)的過(guò)程依據(jù)的生物學(xué)原理是植物細(xì)胞具有全能性B.需要對(duì)外植體進(jìn)行嚴(yán)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(guò)程需要光照D.外植體若是菊花的根尖組織，因細(xì)胞中沒(méi)有葉綠體，故培養(yǎng)成的新植株葉片無(wú)色提示：植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞具有全能性，A正確；外植體一般只消毒，不進(jìn)行滅菌處理，以保持外植體的活性，B錯(cuò)誤；①過(guò)程是脫分化過(guò)程，月季花藥的脫分化過(guò)程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C錯(cuò)誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培養(yǎng)過(guò)程中，基因的選擇性表達(dá)會(huì)使培養(yǎng)成的新植株葉片呈綠色，D錯(cuò)誤。A2．下圖是植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據(jù)圖分析回答：(1)圖中所示過(guò)程的原理有________________________________________。(2)圖中的①過(guò)程是______________________________________________。細(xì)胞膜具有流動(dòng)性、植物細(xì)胞具有全能性(去壁)制備原生質(zhì)體(3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是____________________，其產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi)____________________(細(xì)胞器)有關(guān)。(4)③和④過(guò)程分別是__________________和________________過(guò)程。則該雜種植株有_____________個(gè)染色體組。(5)該技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì)是______________________________________。提示：(1)植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中有原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B的融合過(guò)程，其原理是細(xì)胞膜具有流動(dòng)性；將雜種細(xì)胞培育成新的個(gè)體，其原理是植物細(xì)胞具有全能性。(2)圖中的①過(guò)程是去除植物細(xì)胞壁，制備原生質(zhì)體。形成新的細(xì)胞壁高爾基體脫分化再分化四克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，植物細(xì)胞壁