1、1植物细胞工程的基本技术 一、学习目标 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2、尝试进行植物组织培养。学习重点1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交的原则学习难点植物组织培养的实验二、学习过程(一)、细胞工程1概念：应用 和 的原理和方法，通过 或 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。2分类：根据操作对象不同，可分为 、 。（二） 、植物细胞的全能性1、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。2、植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ，_ _原因是 _ 。3、全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。4在理论上，生物的任何一个细胞都 ，但在生物的生长发
2、育过程中，细胞并不表现 ，-而是分化成各种 。5特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同 。（三） 、植物组织培养技术1原理：植物细胞具有 ，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都 具有发育成 的潜能。2过程离体植物的 脱 分 化 _ 组织 再 分 化幼根和芽或胚状体 发 育完整植株。23细胞脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。4植物组织培养：在 和 的条件下，将 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 、丛芽，最终形成完整植株。（四） 、胡萝卜的组织培养1
3、、实验原理生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成 。2、实验步骤将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。在超净工作台(或接种箱)上将胡 萝卜段用酒精溶液消毒 30s后，立即用 清洗23 次，再用 处理 30min后，立即用无菌水清洗 23 ( ) 次。用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成 1
4、cm厚的横切片，再选取有 的部位，切取 1 cm。左右的小块。将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。4d 后，检查培养材料的污染情况；14d 后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。然后将试管苗移栽到大田，培养成 。33、注意事项外植体的选择与制备选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源
5、及 生理状况的不同而有很大差异，因此，选择哪些作为外植体应该注意。一般来讲，烟草、胡萝卜，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因形成层细胞易脱分化。植物组织培养注意的要点培养基包括所有操作工具都应进行消毒和灭菌，谨防杂菌污染。需在无菌条件下操作。接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在由高度分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程中一定要有光照。诱导形成愈伤组织阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如
6、果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织。由愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。（五） 、植物体细胞杂交技术1概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。2过程离体的细胞 果 胶 酶纤 维 素 酶 不同细胞原生质体 人 工 诱 导原生质体融合 杂种细胞杂种植株。3植物体细胞杂交步骤：(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。(2)不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物
7、理方法有：离心、振动、电激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。融合后再生出细胞壁。(3)用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。如图在此过程中需要注意的问题有：植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。体细胞融合成4功以后，既有 AB型杂种细胞，还能形成 AA型和 BB型两种融合细胞，但只有 AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。植物体细胞杂交过程仍
8、以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。三、反思总结.本 节学习了植物组织培养和植物体细胞杂交技术并尝试进行植物组织培养。本节课的课堂上师生主要解决植物组织培养、植物体细胞杂交技术的过程、特点、以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。四 、 当 堂 检 测l、有关全能性的叙述，不正确的是 A受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B生物体内细胞由于分化，全能性不能表达C卵细胞与受精卵一
9、样，细胞未分化，全能性很高 D植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性2、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为 ( )A基因的表达有选择性 B不同的细胞内基因不完全相同C细胞丧失了全能性 D在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化3、植物体细胞融合完成的标志是 ( )A产生新的细胞壁 B细胞膜发生融合C细胞质发生融合 D细胞核发生融合4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指 ( )A不同植物的精子和卵细胞的融合 B不同植物的原生质体的融合C完整的两个体细胞的融合 D植物花粉细胞的两两融合课后练习与提高1、下列细胞的全能性最高的是 (
10、 )A、植物的卵细胞 B、植物的花粉 C、被子植物的受精卵 D、被子植物的叶肉细胞2下列属于组织培养的是 ( )A花 粉培育成 单倍体植株 B芽发育成枝条C根尖分生区发育成成熟区 D未受精的卵细胞发育成个体3 组织培养的理论根据是 ( )A培养基中营养物质全面 B细胞的全能性C细胞的分裂 D细胞的分化 4愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中 培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是 ( )A一种氨基酸 B尿嘧啶核苷酸 C胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D葡萄糖5为获得纯合高蔓抗病番
11、茄植株，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是A过程的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高5B过程可以取任一植株的适宜花药作培养材料 C过程包括脱分化和再分化两个过程D图中筛选过程不改变抗病基因频率6植物 M与 N有性杂交不亲和，但科学家设法获得了两者的杂种植株。科学家最可能使用的方法是 ( )A将 M嫁接到 N上，或将 N嫁接到 M上B利用植物体细胞杂交工程技术手段，培养成一个杂种植株C将 M的花粉授给 N，再将所得种子培养成植株D将 M和 N的花粉分别进行离体培养获得单倍体植株，再让两种单倍体植株相互授粉，将获得的种子培养成植株7在不损伤高等植物细胞内部结
12、构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁 ( )A蛋白酶 B盐酸 C淀粉酶 D纤维素酶和果胶酶8、在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器是 ( )A、叶绿体、高尔基体 B、线粒体、高尔基体 C、叶绿体、线粒体 D、线粒体、内质网9植物体细胞杂交尚未解决的问题有 ( )A去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B将杂种细胞培育成植株C让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状D尚未培育出杂种植物10、与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是 ( )A、可使两个亲本的优良性状组合到一起 B、可以克服远缘杂交不亲和的障碍C、可以培育出高产性状明显
13、的新品种 D、可以降低生成成本，提高接济效益11植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。植物体细胞杂交过程不涉及 ( )A使用限制性内切酶 B使用纤维素酶和果胶酶C诱导两种不同的细胞融合 D选择利于杂种细胞分裂和分化的培养基12、由基因型为 Aa植株的花粉和基因型为 Bb植株的花粉，除去细胞壁后，进行原生质体融合，可以得到多少种基因型不同的细胞（仅考虑两个细胞融合）A、6 种 B、8 种 C、10 种 D、12 种13、下列过程中，不发生细胞融合的是 ( )A、植物体细胞杂交 B、受精过程C、氧进入细胞中的线粒体 D、制备单克隆抗体14、要将胡萝卜韧皮部细胞培养
14、成完整植株，不需要 ( )A、具有完整细胞核的细胞 B、离体状态C、导入外源基因 D、一定的营养物质和激素615、如图为两个种间植物细胞融合和再生植株示意图。请据图回答：（一八表示各主要步骤）（1）从步骤一到步骤二是植物细胞形成 的阶段，其关键是使用酶去掉 。（2）从步骤二到步骤三一般要用 作为促融剂。（3）步骤四为 过程。（4）在形成再生植株的过程中与组织培养有相似之处的步骤是 ，理由是 。（5）步骤八表示选择体细胞杂种植株，杂种植株不仅在形态上表现为 ，而且在 等方面发生了明显的重组现象。16、下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：（1）步骤是去掉 ，使植物细胞成为 ，最常用的方法是 。（2）步骤一般常用的化学试剂是 ，目的是 。（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是 ，其中步骤相当于 ，步骤相当于 。（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本 原因是 。（5）从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方法能否实现？ 7理由是 。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 _ （7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？生物选修三学案 专题 2.1的参考答案8
