【創(chuàng)新方案】2022年高中生物人教版選修三教師用書-2.1植物細(xì)胞工程

一、細(xì)胞工程和細(xì)胞的全能性1．細(xì)胞工程概念的理解原理和方法細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)操作水平細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平目的依據(jù)人的意愿來轉(zhuǎn)變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品分類植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程2.植物細(xì)胞的全能性(1)植物細(xì)胞的全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。(2)在生物體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性的緣由：在特定的時(shí)間和空間條件下，基因選擇性表達(dá)出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成不同的組織和器官。(3)表達(dá)過程①脫分化：讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞，進(jìn)而形成愈傷組織。②再分化：愈傷組織在肯定的培育條件下，分化出幼根和芽，進(jìn)而形成完整的小植株。二、植物組織培育技術(shù)1．理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性。2．定義在無菌和人工把握條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培育在人工配制的培育基上，賜予適宜的培育條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。3．過程圖4．試驗(yàn)流程制備外植體→接種→脫分化培育→再分化培育→試管苗eq\o(→,\s\up7(移栽),\s\do5())正常植株三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．概念將不同種的植物體細(xì)胞，在肯定條件下融合成雜種細(xì)胞，并將其培育成新的植物體的技術(shù)。2．過程(1)過程①去除細(xì)胞壁的方法是：用纖維素酶和果膠酶處理。(2)過程②誘導(dǎo)融合eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理法：離心、振動(dòng)、電激等,化學(xué)法：聚乙二醇PEG作誘導(dǎo)劑))(3)過程③表示雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。(4)過程④和⑤分別表示脫分化和再分化。3．意義克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙。四、植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用1．植物繁殖的新途徑(1)微型繁殖①特點(diǎn)：保持優(yōu)良品種的遺傳特性。②意義：高效快速實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。(2)作物脫毒①選材：無病毒的植物分生區(qū)(如莖尖)。②優(yōu)點(diǎn)：再生植株無病毒，提高產(chǎn)量。(3)人工種子①概念：以植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。②特點(diǎn)：后代無性狀分別；不受氣候、季節(jié)和地域限制。2．作物新品種的培育(1)單倍體育種①過程花藥eq\o(→,\s\up7(離體培育),\s\do5())單倍體eq\o(→,\s\up7(染色體加倍),\s\do5())純合子植株②優(yōu)點(diǎn)：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳；可以明顯縮短育種年限。(2)突變體及利用①產(chǎn)生：在植物的組織培育過程中，由于培育細(xì)胞始終處于不斷的分生狀態(tài)而易受培育條件和外界壓力(如輻射、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。②利用：從產(chǎn)生突變的個(gè)體中篩選出對人類有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。3．細(xì)胞產(chǎn)品的工廠化生產(chǎn)(1)細(xì)胞產(chǎn)品種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。(2)生產(chǎn)技術(shù)：植物組織培育。一、植物細(xì)胞的全能性及植物組織培育閱讀教材P33～35內(nèi)容，結(jié)合試驗(yàn)操作，探討下列問題：1．試從材料、養(yǎng)分物質(zhì)和外界條件方面分析實(shí)現(xiàn)植物體細(xì)胞全能性的條件有哪些。提示：材料離體的細(xì)胞、組織或器官培育基種類齊全、比例合適的養(yǎng)分物質(zhì)及肯定的植物激素外界條件a.無菌操作；b.光照：愈傷組織培育最初避光培育，后期見光培育2.依據(jù)試驗(yàn)操作體會(huì)，總結(jié)植物組織培育過程中應(yīng)留意哪些問題。提示：滅菌；嚴(yán)格把握光照；植物激素比值的把握。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)閱讀教材P36～37內(nèi)容，觀看分析圖2－5，探討下列問題：1．試總結(jié)細(xì)胞融合和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)中的理論基礎(chǔ)和完成標(biāo)志。提示：理論基礎(chǔ)完成標(biāo)志細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流淌性雜種細(xì)胞產(chǎn)生新的細(xì)胞壁植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流淌性、細(xì)胞的全能性獲得雜種植株2.植物體細(xì)胞雜交和多倍體育種都能獲得染色體加倍的植物，試從培育原理、方法、染色體來源及數(shù)目變化角度分析二者有哪些不同。提示：植物體細(xì)胞雜交多倍體育種原理細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流淌性染色體數(shù)目變異方法通過原生質(zhì)體融合和植物組織培育得到雜種植株用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使染色體數(shù)目加倍染色體來源和數(shù)目變化通過植物體細(xì)胞雜交得到的雜種植株，其染色體數(shù)不肯定和原來的是倍數(shù)關(guān)系，由于它的染色體數(shù)是兩個(gè)細(xì)胞的染色體數(shù)之和，且一般來自兩種不同的植物通過染色體加倍得到的多倍體植株，其染色體數(shù)和原來的是倍數(shù)關(guān)系，且來自同一個(gè)體，加倍的是同源染色體三、細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用閱讀教材P38～41內(nèi)容，探討下列問題：1．微型繁殖屬于無性生殖還是有性生殖？提示：無性生殖。2．選用植物分生組織細(xì)胞經(jīng)組織培育可獲得脫毒植物，試分析其緣由。提示：在植物分生區(qū)四周，細(xì)胞分裂格外快速，還沒有形成輸導(dǎo)組織，病毒來不及侵入，因此就成為植物體相對無病毒的特殊區(qū)域。3．分析人工種子制備與單倍體育種有哪些區(qū)分。人工種子單倍體育種 原理生殖類型過程外植體eq\o(→,\s\up7(脫分化),\s\do5())愈傷組織eq\o(→,\s\up7(再分化),\s\do5())________eq\o(→,\s\up7(包上種皮))人工種子花藥eq\o(→,\s\up7(離體培育))____eq\o(→,\s\up7(秋水仙素誘導(dǎo)),\s\do5())純合子性狀保持親本優(yōu)良性狀性狀穩(wěn)定遺傳提示：植物細(xì)胞全能性染色體數(shù)目變異無性生殖有性生殖胚狀體單倍體(重慶高考)某愛好小組擬用組織培育繁殖一種貴重花卉，其技術(shù)路線為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是()A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對細(xì)胞的損害B．在愈傷組織培育中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細(xì)胞C．出芽是細(xì)胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控D．生根時(shí)，培育基通常應(yīng)含α－萘乙酸等生長素類調(diào)整劑[解析]植物組織培育中消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對培育材料的損害，A項(xiàng)正確；植物體細(xì)胞的雜交需先除去細(xì)胞壁得到原生質(zhì)體，再在細(xì)胞融合誘導(dǎo)劑作用下獲得染色體加倍的細(xì)胞，B項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，C項(xiàng)正確；植物組織培育過程中，生根階段的培育基中通常應(yīng)含有生長素類調(diào)整劑，D項(xiàng)正確。[答案]B(新課標(biāo)全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某爭辯小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培育形成________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為________________。(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指______________________________________。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的緣由是________________________________________________________________________。(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖，經(jīng)植物組織培育得到的________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。[研析]本題考查植物組織培育技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的相關(guān)學(xué)問。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：由設(shè)問(1)對葉片去壁處理可知獲得結(jié)構(gòu)為原生質(zhì)體。信息b：由設(shè)問(1)融合細(xì)胞發(fā)育為雜種植株可知先經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，然后經(jīng)過再分化形成完整植株。信息c：由設(shè)問(1)“這種培育技術(shù)”中的“這種”知其包括植物組織培育和細(xì)胞融合技術(shù)等。信息d：由題干信息“甲與乙均為二倍體藥用植物”可推得設(shè)問(2)甲與乙有性雜交的后代之所以不育，是由于二者有性雜交的后代無同源染色體。[析]——解讀信息解讀信息a、b：對甲、乙兩種葉片的葉肉細(xì)胞進(jìn)行去壁處理并用化學(xué)方法誘導(dǎo)兩細(xì)胞的融合是為了獲得雜種細(xì)胞，而雜合細(xì)胞的培育需脫分化和再分化等。解讀信息d：甲與乙有性雜交的后代不育可理解為雜交產(chǎn)生的后代不能產(chǎn)生可育的配子，可推得甲、乙有性雜交的受精卵無同源染色體，后代進(jìn)行減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)紊亂。而雜種植株則含同源染色體，聯(lián)會(huì)正常即配子可育。[聯(lián)]——聯(lián)系基礎(chǔ)設(shè)問(1)可聯(lián)系：植物體細(xì)胞雜交的基本過程即去壁處理→細(xì)胞融合→再生新細(xì)胞壁→脫分化→愈傷組織→再分化→完整的植株。設(shè)問(2)可聯(lián)系：二倍體、多倍體的概念及減數(shù)分裂過程中同源染色體的行為特征如聯(lián)會(huì)正常或特別等。設(shè)問(3)可聯(lián)系：人工種子的主要成分即胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等。[答]——解題規(guī)范設(shè)問(1)：第6個(gè)空，只答“組織培育技術(shù)”不得分，由于“這種培育技術(shù)”中的“這”包含上述整個(gè)過程。設(shè)問(2)：多倍體的概念包含幾個(gè)關(guān)鍵詞“體細(xì)胞”、“三個(gè)或三個(gè)以上”、“個(gè)體”，只答“細(xì)胞”不答“體細(xì)胞”、只答“三個(gè)以上”不答“個(gè)體”而答“細(xì)胞”等均不得分。答不育的緣由的關(guān)鍵點(diǎn)在“雜交的后代不育”，因此答緣由時(shí)應(yīng)從減數(shù)分裂的角度作答，答“存在生殖隔離”不得分。設(shè)問(3)：把人工種子的成分答成“愈傷組織”不得分。[答案](1)纖維素果膠原生質(zhì)體愈傷再分化(或分化)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會(huì)特別，而后者染色體聯(lián)會(huì)正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽———————————————[課堂歸納]——————————————————[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]填充：①脫分化②再分化③細(xì)胞的全能性④接種⑤細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流淌性⑥聚乙二醇⑦胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等⑧愈傷組織[關(guān)鍵語句]1．細(xì)胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。2．植物組織培育的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性。3．植物體細(xì)胞雜交的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞膜的流淌性和細(xì)胞的全能性。4．人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動(dòng)