1、21植物细胞工程(第1课时)1简述植物组织培养技术。2简述植物体细胞杂交技术。一、细胞的全能性1概念具有某种生物全部遗传信息的任何一个_，都具有发育成_的潜能，即每个生物细胞都具有全能性的特点。2原理细胞内含有该种生物生长发育所需的全部_。3影响全能性表现的原因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。思考：植物的种子发育成完整植株，是否体现了细胞的全能性？为什么？二、植物组织培养技术1概念植物组织培养就是在_和人工控制条件下，将_的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的_上，给予_的培养条件，诱导其产生_、_，最终形成完整的植株。2原理细胞
2、的_。已分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的_。3过程高度分化的植物器官、组织、细胞，在一定的_和_等条件下，经过_形成_，将_转接到含有不同_成分的培养基上，就可以诱导其_生成胚状体或_，进而发育成完整植株。三、植物体细胞杂交技术1概念植物体细胞杂交就是将_的植物体细胞，在一定条件下融合成_，并把_培育成新的植物体的技术。2过程（1）去除细胞壁：利用_和_去除细胞壁，获得_。（2）人工诱导原生质体融合：人工诱导的方法分为物理法和化学法。物理法包括_、_、_等，化学法一般是用_作为诱导剂来诱导细胞融合。（3）杂种细胞再生出_后，再通过_技术获得杂种植株。3意义克服了_的障碍。思考：在白菜
3、体细胞与紫甘蓝体细胞杂交的过程中，除了形成白菜甘蓝杂种细胞外，还能形成什么类型的融合细胞？答案：一、1.细胞完整生物体2遗传信息3有选择性思考：不能体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于新植物体的幼体，这一过程并没有体现出细胞的全能性。二、1.无菌离体培养基适宜愈伤组织丛芽2全能性全部基因3营养激素脱分化愈伤组织愈伤组织激素再分化丛芽三、1.不同种杂种细胞杂种细胞2（1）果胶酶纤维素酶原生质体（2）离心振动电激聚乙二醇（PEG）（3）细胞壁植物组织培养3远缘杂交不亲和思考：体细胞间的融合是随机的，因而还能形成白菜白菜和甘蓝甘蓝两种类型的融合细胞，这两种细胞可以通过选择培养基排
4、除。1细胞的全能性（1）细胞全能性的表现全能性表现的标志：由细胞发育成了完整的个体。全能性表现的条件：离体状态；环境条件适宜（营养、激素、温度和光照等）。（2）细胞分化与全能性的关系细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。但一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高。因此，细胞全能性的高低有如下关系，受精卵生殖细胞干细胞体细胞，植物细胞动物细胞。2植物细胞的分化、脱分化与再分化（1）分化：在特定时间和空间下基因有选择表达的过程，细胞分化后在形态和功能上出现稳定性的差异。（2）脱分化：细胞失去特有的细
5、胞结构和功能，形成未分化细胞的过程。（3）再分化：由愈伤组织分化形成芽和根的过程。脱分化与再分化的过程主要是由培养基中植物激素的种类、含量和比例调节的，特别是生长素和细胞分裂素。一般来说，适当提高生长素/细胞分裂素的比例易再分化生根，适当提高细胞分裂素/生长素的比例易再分化生芽，比例适中易诱导脱分化产生愈伤组织。脱分化是在人工条件下细胞分化的逆过程，是使已分化的细胞，回到未分化的状态的过程，但在自然条件下，细胞分化是不可逆的。3植物组织培养技术（1）流程离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织丛芽（或胚状体）试管苗植株在植物组织培养过程中，对离体的植物材料一定要进行表面消毒。（2）培养基植物组织培养
6、的培养基为固体或半固体培养基，大多数都是由无机营养成分、有机营养成分、激素和琼脂四部分组成。其中无机营养成分主要是水、矿质元素；有机营养成分主要是蔗糖、氨基酸、维生素；激素主要是细胞分裂素和生长素。（3）影响因素材料的种类、年龄和保存时间的长短，植物激素的浓度、使用顺序和用量比例，以及pH、温度、光照等都会影响植物组织培养的结果。4植物体细胞杂交技术（1）流程细胞融合完成的标志是新细胞壁的形成，而植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。杂种植株细胞中含有两种植物的遗传物质，因而具备两种植物的遗传特征。（2）植物体细胞杂交植物的染色体组数染色体组数目甲、乙两个细胞内染色体组
7、数之和。植物体细胞杂交后的植物，有几个染色体组就称为几倍体。举例：二倍体白菜和二倍体甘蓝体细胞杂交得到的白菜甘蓝有四个染色体组，为四倍体。两个细胞融合成一个细胞，不管染色体数、染色体组数都可采用两细胞相关数值直接相加的方法。题型一 植物组织培养的原理与过程【例1】 （2010课标全国理综）请回答下列问题。（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的_，繁殖种苗的速度_。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部_。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免_的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的
8、生长素单独使用可诱导试管苗_，而与_配比适宜时可促进芽的增殖。解析：（1）叶肉细胞具有该植物的全部遗传信息，具有全能性，可经组织培养成为完整个体。（2）在组织培养全过程及将试管苗转接到新培养基上时，要无菌操作，防止微生物污染。（3）在微型繁殖中，不同阶段要使用不同的激素。生长素可诱导生根，与细胞分裂素混合使用，在一定配比下可促进生芽。答案：（1）遗传特性快遗传信息（2）微生物（3）生根细胞分裂素反思领悟：要牢记几种植物激素的作用，在答题中要注意用词规范，如“细胞分裂素”不能写成“分裂素”“植物分裂素”等。题型二 植物体细胞杂交【例2】 下图为“白菜甘蓝”杂种植株的培育过程。请回答下列问题。（1
9、）由植物体细胞得到原生质体最常用的方法是_法，需要用_酶和_酶等。（2）原生质体A和原生质体B融合，通常利用显微操作，利用离心、振荡、电激等_方法，而化学方法常用_作诱导剂。（3）该过程进行的细胞分裂方式是_，其中是_，属于_状态的细胞。（4）“白菜甘蓝”杂种植株具有的性状是基因的_的结果，得到的植株是_倍体（白菜、甘蓝都是二倍体）。解析：（1）通常由植物细胞获得原生质体的方法是酶解法，根据植物细胞壁的组成成分，一般选择果胶酶和纤维素酶。（2）诱导原生质体融合的方法通常分为物理法和化学法两类，物理方法常用离心、振动、电激等，化学方法常用聚乙二醇作为诱导剂。（3）该过程中的细胞分裂发生在对杂种细
10、胞进行组织培养的过程中，植物组织培养属于无性繁殖方式，因而分裂方式只有有丝分裂；愈伤组织是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团，属于未分化的细胞。（4）任何性状都是基因选择性表达的结果；白菜和甘蓝都是二倍体，它们的体细胞杂交后培育的“白菜甘蓝”植株中有两个染色体组来自白菜，两个染色体组来自甘蓝，因此“白菜甘蓝”属于异源四倍体。答案：（1）酶解果胶纤维素（2）物理聚乙二醇（3）有丝分裂愈伤组织未分化（4）选择性表达四反思领悟：杂种植株的获得不仅需要细胞融合技术，还需要与植物组织培养技术配合使用，但整个过程中都没有生殖细胞的产生与结合过程，因而属于无性繁殖。1（2011江苏卷）下列有关植物组织
11、培养的叙述，正确的是（）。A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得2（2010江苏南通二模）下列有关植物体细胞杂交技术的描述，不正确的是（）。A利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株B获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶C通常用聚乙二醇或灭活的病毒诱导原生质体融合D可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞3在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列物质中适合除去细胞壁的是（）。A蛋白酶B盐酸C淀粉酶D纤维素酶4下
12、面关于植物细胞工程的叙述，正确的是（）。不同种植物的叶肉细胞融合时，应先去掉细胞膜 叶肉细胞脱分化后，可形成无定形状态的薄壁细胞 叶肉细胞经过再分化过程，可形成愈伤组织叶肉细胞离体培养时，可以表现出细胞全能性ABCD答案：1D愈伤组织是一团无固定形状的薄壁细胞。二倍体植株的花粉经脱分化与再分化处理后会得到单倍体植株，然后再经秋水仙素处理，才能得到能稳定遗传的二倍体植株。胚状体外包上人工薄膜，可制成人工种子，而愈伤组织不可以。2C灭活的病毒是诱导动物细胞融合的方法，而不能诱导植物原生质体融合。3D由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以去除细胞壁时用纤维素酶和果胶酶，而细胞膜的组成成分中没有纤维素和果胶，所以不会破坏细胞膜，进而不会对细胞内部结构造成损伤。4B植物细胞融合应去掉细胞壁而不是细胞膜；高度分化的叶肉细胞经脱分化后，可形成愈伤组织，愈伤组织是无定形状态的薄壁细胞团；高度分化的细胞必须在离体培养的状态下才能表现出全能性。