2017-2018学年高中生物 专题2 基因工程 2.1.1 植物细胞工程学案 新人教版选修3

1、2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术目标导航仪表1 .以胡萝卜组织培养为例，简要阐述植物组织培养技术的原理和过程。 2、结合教材图25描述植物细胞球杂交技术的原理和过程。1 .很难喀呖声植物组织培养技术的原理和过程。 2、植株细胞球杂交技术的原理和过程。教室的引进方式1 :“真君子”兰的快速繁殖“春风秋风好，想催促幽兰继续落梅”，被称为“天下第一香”的兰花，是其优美可高端大气上档次的叶和香的鲜花，自古以来就成为文人墨客吟诗赋的对象。 但是，兰花在自然条件下很难播种繁衍生息，得到少量幼苗需要很长时间。 怎样才能满足人们对兰花的需要呢？ 科学家根据细胞球万能的理论化学基兰迅速发现了繁

2、衍生息技术植物组织培养。 植物组织培养是植物细胞工程的核心技术，植物细胞工程的基本技术是什么？这些个的基本技术的一般操作步骤是什么？ 在这一节学习讨论吧！方式2 :山东省金乡县是全国闻名的大蒜之乡。 该县农科所和中国农科院联合研制、培育成功的品质好、产量高的新品种脱毒大蒜，是植物细胞工程的又一成果。 什么是细胞工程？ 是怎样发展的细胞工程？ 包括哪些基本技术？ 在什么方面应用？一、细胞工程和细胞球的万能性1 .细胞工程的含义原理和方法细胞生物学和分子生物学操作等级细胞球水平或细胞器水平目的以人的意志改变细胞球内的遗传物质，得到细胞球产品分类植物细胞工程和动物细胞工程2 .细胞球的万能性(1)定

3、义：任何具有某种生物所有遗传信息的细胞球，都有可能发育成完整的生物。(2)表达时的两个重要过程脱分化：诱导分化的细胞球后，失去其特有的结构和功能，转化为未分化细胞球的过程。再分化：脱分化引起的愈伤组织在一定的培养条件下使幼根和芽再分化，形成完整的小植株。共同探索1 .理论上，每种植物的活细胞球都是万能的。 原因是什么答案正常的植物细胞球，具有发育为该种个体所必需的全部遗传物质。2 .配子(卵和精子)的染色体数比正常体细胞球减少了一半，配子是否万能？有答案。 由于体细胞球中染色体成对存在，配子染色体数减半，但包括完整的染色体组，具有控制生物性状的所有基因。3 .分析实例是否显示了细胞球的万能性，

4、并给出原因。(1)通过植物花药的离体培养得到植物体。答案是。 花药离体培养得到的单倍体植株体现了花药细胞球的万能性。(2)利用植物细胞培养技术生产紫草素。答案是否定的。 只有发育成完整的生物个体才能表达细胞球的万能性，而生产紫草素的只有将紫草细胞球培养成愈伤组织。(3)将紫色糯性玉米种子培育成植物。答案是否定的。 种子胚已是新植物的幼体，发育为完整植物的过程相当于植物的生长。1 .正误的判断(1)植物的细胞球发育为完全的个体后才显示出万能性()。(2)高度分化的植物细胞球，只有在处于离体状态时才有可能显示出万能性()。(3)植物体内的一部分体细胞球之所以不显示万能性，是因为含有的基因不同()。

5、(4)随着细胞球的增长，细胞球的万能性越来越强()。答案(1)(2)(3)。2 .什么是植物细胞球的万能性？a .有核、膜、质，细胞结构完整，可进行各种大姨妈活动b .只具有膜和质，同样可以进行各种各样的大姨妈活动c .发育成植物细胞球所具有的完整个体的可能性d .具有一套本种遗传物质的特定细胞球答案c任何具有一套植物遗传信息的细胞球，都有可能发育成完全新的植物，也就是说，任何植物细胞球都具有万能性。对细胞球万能性大小的分析(1)体细胞球的万能性和细胞球分化的程度：分化程度低分化程度高。(2)体细胞球的万能性和细胞分裂能力：分裂能力强分裂能力弱。(3)不同种类细胞球的万能性：受精卵生精细胞体细

6、胞球。(4)不同生物细胞球的万能性：植物细胞球动物细胞球。二、植物组织培养技术1 .理论基础：植物细胞球的万能性。2、前提：离体植物器官、组织、细胞球。3 .条件：无菌和人工控制条件下，人造的制备的培养基，适宜的营养条件。4 .结果：脱分化形成愈伤组织，诱导再分化产生胚状体或丛芽，最终形成完整的植株。5 .胡萝卜的组织培养过程共同探索1 .在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列消毒灭菌，要求无菌操作？答案是，杂菌避免在培养基上快速生长消耗营养，一些杂菌有害于培养物的生长。2 .为什么要切除胡萝卜根的形成层？ 其他部分也能培育成小股吗？回答胡萝卜根的形成层容易诱导愈伤组织的形成，其他部分，例如

7、叶和花也可以培育成小株，但只是有点困难。3 .从植物的幼茎、叶等含有叶绿体的部位采集培养物时，愈伤组织中是否含有叶绿体回答培养物被诱导后，就会失去其特有的结构和功能，变为未分化细胞球，因此愈伤组织中不含有叶绿体。4 .在植物组织培养的脱分化阶段，培养的组织细胞是自我营养型还是异营养型？答案是，在脱分化过程中，细胞球进行营养生活，但此时细胞球中没有叶绿体，必须避开光进行培养，不能进行光合作用。5 .用于植物组织培养的培养基中，在脱分化和再分化过程中发挥重要作用的荷尔蒙激素是什么答案是生长素和分裂素3 .正误的判断(1)在植物组织培养培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压()(2)胡萝卜组织

8、培养只能选择皮部部分，其他部分如茎和叶不能用于组织培养()。(3)同一植物的不同体细胞球通过植物组织培养产生的植物基因不同()(4)生物体内细胞球分化和植物组织培养过程中再分化的本质相同，都是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果()。答案(1)(2)。4 .下图显示了四倍体兰花叶通过植物组织培养形成植株的过程，相关记载正确的是()在A.和的阶段发生减数分裂B.阶段需要生长素，阶段需要分裂素C.有阶段性的细胞球增殖，但无细胞球分化d .该兰花药离体培养得到的植株为二倍体在问题指南(1)图中是脱分化，是再分化。 和的阶段发生有丝分裂。(2)阶段和阶段都需要生长素和分裂素，只是两者的比率不同而

9、已。(3)该兰花药离体培养得到的植株为单倍体。答案c培养植物组织时的5点注意事项(1)取材：植物组织培养时应选择年轻的植物组织，如根尖、茎尖、形成层细胞球等，易于脱分化。(2)无菌：植物组织培养成功的关键是避免微生物污染，所有实验用具都严格灭菌，接种过程严格无菌操作。(3)营养比：培养基中必须含有植物生长发育所需的全部营养物质，其中生长素和分裂素的使用比例决定器官的生成。(4)光照时期：脱分化产生愈伤组织时需要遮光培养，愈伤组织再分化时需要在光照条件下培养。(5)培养步骤：先进行生芽培养，然后进行生根培养，试管苗的培养在光照条件下进行。三、植株细胞球杂交技术1概念：将非同种植物细胞球在某种条件

10、下融合成杂种细胞球，将杂种细胞球培育成新植物的技术。2 .进程(1)除壁：用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁，得到原生质体。(2)引导原生质体融合的方法；物理法：离心、振动、电击等。化学法：用聚乙烯管二醇(PEG )诱导。3 .意义：克服了不同生物远缘杂交不亲和性的障碍。共同探索1 .去除植物细胞壁为什么要使用纤维素酶和果胶酶答案是，植物细胞壁的化学成分主要是胞里肌肉和果胶酶催化剂有专一性，纤维素酶与果胶酶能催化裂化，胞质膜无破坏作用。2 .从细胞贴壁中去除两种不同种类的植物细胞球a和b后，以一定的方法促进熔化，只考虑两种融合，能否形成几个融合细胞球的融合细胞球满足要求？答案有三种。 正是AB满

11、足了要求。3、通过植株细胞球杂交回答以下有关“白菜卷心菜”的问题：(1)用传统的杂交方法可以做“白菜-卷心菜”吗？没有答案。 因为种子之间有生殖隔离。(2)“白菜卷心菜”怎么能表现两种植物的遗传性状？答卷体细胞球杂交培育的“白菜卷心菜”具有两亲本遗传物质，可表现两种植物的遗传性状。(3)融合的杂种细胞球内染色体组成具有什么样的特征回答植株细胞球杂交后，染色体组数为2种总和，形成异源多倍体。 由于细胞球内各染色体仍有同源染色体，理论上可以培养，但培养性降低。4 .植株细胞球杂交技术的优点与传统有性杂交相比是什么？答案是克服了植物的远缘杂交不和的障碍，打破了种子间的生殖隔离。5 .利用体细胞球杂交

12、技术获得“番茄-马铃薯”杂交种株，实验过程如图所示，可惜这种杂交种株不是想象中的地上长番茄，地下长马铃薯的“超级作物”。 请根据材料分析来回答下面的问题(1)用于材料的植物细胞球杂交技术适用于原生质体融合和(2)图中“步骤”表示用“_ _ _ _ _ _ _ _去除植物细胞球细胞贴壁，分离有活力的原生质体。(3)图中工艺细胞球融合时，出现不同的融合细胞球(仅考虑细胞球融合的情况)，为了促进杂种细胞球的分裂成长，培养基必须(4)从杂种细胞球中培育试管苗，必须经过细胞球的和的过程。 其中过程必须光照。 其原因是利用_光能制备有机物，可供试管苗生长发育。(5)利用马铃薯和西红柿获得单倍体植株，然后采

13、取单倍体植株细胞球进行体细胞球杂交问题指南(1)植株细胞球的杂交需要应用植物组织培养技术获得杂种植株，其理论基础是植物细胞球的万能性。(2)由于细胞贴壁的主要成分是细胞里肌肉和果胶，因此纤维素酶与果胶酶能特异性去除细胞贴壁。(3)甲、乙两种细胞球融合时，甲、甲融合，乙、乙融合，甲、乙融合，其中可能出现甲、乙融合类型的细胞球最终是必需的杂种细胞球。植物组织培养必需的荷尔蒙激素主要有生长素和分裂素两种。(4)杂种细胞球经过脱分化和再分化过程形成完整的植株，愈伤组织再分化成幼苗时需要光合绿色素进行光合作用。(5)药物离体培养获得的二倍体单倍体植株一般不能培养，需要经秋水仙素处理使染色体加倍才能培养。

14、答案(1)植物组织培养植物细胞球的万能性(2)纤维素酶和果胶酶(3)3分裂素生长素(4)脱分化再分化叶绿体(5)药离体培养秋水仙碱一题多变从上图判断：(1)植物细胞球杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和性的障碍()。(2)杂种细胞球可以经过和的过程培育成杂种株，说明杂种细胞球具有万能性()。(3)愈伤组织能够光合，但其培养基需要糖类、氨基酸等有机营养()(4)设马铃薯的基因型为Rr，西红柿的基因型为Yy，最终形成的杂种株的基因型为RrYy ()(5)杂种细胞球形成的标识牌是杂种细胞球再生细胞贴壁，过程中大展宏图细胞器为核糖体()答案(1) (2) (3) (4) (5)1 .以下哪种细胞球的

15、万能性最容易体现()a .青蛙的皮肤细胞球b .胡萝卜的韧皮部细胞球c .大鼠肝脏细胞球d .人类皮肤的生发层细胞球答案b解析细胞球分化程度越高，万能性越低，皮肤细胞球和生发层细胞球是高度分化的细胞球，万能性越低。 动物细胞球比植物细胞球实现万能性的能力低，万能性最高的细胞球是胡萝卜的韧皮部细胞球。图为植物组织培养过程，但相关说法不正确的是()在A.B试管中细胞球的万能性最高在B.D试管中培育的个体都是纯合子C.AB的过程不需要光D.AD的细胞分裂方式均为有丝分裂答案b解析试管中试管苗的由来相同，都是通过植物组织培养培养出来的，植株的基因型相同，但不一定是纯合体。3.1858年，美国科学家斯特

16、尔德应用植物组织培养技术，分离培养了二倍体胡萝卜韧皮部部分细胞球，最终发育成完整的新植株。 在以下关于此科学事实的描述中，错误的是()这个实验证明植物细胞球具有万能性由这种生殖产生的后代有广泛变异韧皮部细胞球因减数分裂增加由这种生殖产生的后代可以保持亲本性状A.B.C.D.答案b解析体细胞组织培养为无性繁殖，其后代能够保持亲本的性状，变异小的体细胞球不能减数分裂。4、植株甲为二倍体水稻，利用植株甲得到植株乙后，利用植株甲和乙得到植株丙和丁。 培养过程如图所示。 以下记述正确的是()a .用秋水仙碱处理植物甲的雌蕊柱头得到植物乙b、植株c和植株丁体细胞球中染色体组数量相同c .植株甲与植株乙正交得到的种子胚乳基因型不同d .获得植株丙和植株丁的过程都是有性生殖答案c秋水仙碱处理植株甲解析发芽的种子或幼苗，得到植株乙的图示c株体细胞球中的染色体组数为3，丁株体细胞球中的染色体组数为6得到植株c的过程是有性生殖，得到植株丁的过程是无性繁殖。5、科学家利用细胞工程培育“白菜-