选修三专题二2.1.1《植物细胞工程的基本技术》导学案

专题2 细胞工程

2.1．1《植物细胞工程的基本技术》学案

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。

3．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、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

①．将用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手。

②．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2～3次，再用处理30min后，立即用无菌水清洗2～3 ( ) 次。

③．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 cm厚的横切片，再选取有的部位，切取1 cm。左右的小块。

④．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。

⑤．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。

⑥．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。

3、注意事项

⑴．外植体的选择与制备

①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。

②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。

⑵．植物组织培养注意的要点

①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。

②需在无菌条件下操作。

③接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。

⑶．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：①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。②体细胞融合成功以

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。③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。④植物体细胞杂交过程仍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。⑤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( )

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①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高

B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料

C．过程③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

15、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①是去掉，使植物细胞成为，最常用的方法是。

（2）步骤②一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④相当于，步骤⑤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？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