1、第1页专题二 细 胞 工 程 第2页21 植物细胞工程 21.1 植物细胞工程的基本技术 第3页目标定位重点突破1.简述植物组织培养技术的原理和过程2尝试进行胡萝卜的组织培养3结合图 25，掌握植物体细胞杂交技术的原理和过程1.了解细胞工程的含义2掌握植物细胞的全能性(重点)3掌握植物组织培养技术的过程及用途(重点)4掌握植物体细胞杂交技术的过程及意义(重点)第4页自 主 学 习 第5页一、细胞工程(阅读 P3132)1概念(1)原理和方法：细胞生物学和_。(2)操作水平：细胞水平或_水平。(3)目的：按照人们的意愿来改变_或获得_。2种类 根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和_细胞工程。第
2、6页二、细胞的全能性(阅读 P3334)1概念 具有某种生物_的任何一个细胞，都具有发育成_，即每个生物细胞都具有_的特点。2现实表现 在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出_，而是分化成各种_。第7页3影响细胞全能性表现的原因 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_。第8页三、植物组织培养(阅读 P3436)1理论基础 _。2前提 _的植物器官、组织、细胞。3条件 _和人工控制条件下、人工配制的培养基、适宜的_条件。第9页4结果 诱导产生_，最终形成完整植株。5胡萝卜的组织培养 第10页6植物组织培养过程中的两个重要的过程(1
3、)脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的_而转变成未分化细胞的过程。(2)再分化：脱分化产生的_在一定的培养条件下，再分化出_，从而形成完整的小植株。第11页四、植物体细胞杂交技术(阅读 P3637)1概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成_，并把杂种细胞培育成新的_的技术。第12页2植物体细胞杂交过程(1)过程为去除_获得原生质体，用到的酶是_和_。(2)过程为_的融合，人工诱导的物理法包括_等，化学法一般用_作诱导剂。第13页(3)过程为融合的原生质体再生出_，这是原生质体融合成功的标志。(4)过程为_，过程为_。3意义 克服了_的障碍。第14页自我校对一、1.(1)分
4、子生物学(2)细胞器(3)细胞内的遗传物质 细胞产品 2.动物二、1.全部遗传信息 完整生物体的潜能 全能性 2.全能性 组织和器官 3.选择性 蛋白质 组织和器官 三、1.植物细胞的全能性 2.离体 3.无菌 营养 4.愈伤组织、丛芽 5.形成层 无菌 避光 分化 6.(1)结构和功能(2)愈伤组织 胚状体、丛芽第15页四、1.杂种细胞 植物体 2.(1)细胞壁 纤维素酶 果胶酶(2)原生质体 离心、振动、电激 聚乙二醇(3)细胞壁(4)脱分化 再分化 3.远缘杂交不亲和第16页课 堂 探 究 第17页考点一 植物组织培养技术1植物细胞的全能性(1)原因：分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个
5、体发育所需要的全部基因(全部遗传物质)。(2)体现：在适宜条件(如离体状态等)下，有些分化的细胞能恢复分裂、重新分化并发育成完整的新个体。第18页(3)全能性大小的比较：受精卵生殖细胞(即配子，包括精子和卵细胞)体细胞。未分化或分化程度低的体细胞分化程度高的体细胞；分裂能力强的体细胞分裂能力弱的体细胞；幼嫩的体细胞衰老的体细胞。植物细胞的全能性动物细胞的全能性。第19页(4)植物细胞表现全能性的条件：离体状态。营养物质：种类齐全、比例合适。植物激素：生长素、细胞分裂素等。外界条件：适宜的温度、pH 和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需光照)等。无菌操作。第20页2植物组织培养的
6、过程 3愈伤组织 细胞排列疏松且无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团。第21页4植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较 项目过程形成体特点条件脱分化由离体器官、组织、细胞(外植体)形成愈伤组织排列疏松且无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞团再分化由愈伤组织形成丛芽或胚状体结构有根、芽或有生根发芽的能力 离体；提供营养物质(有机物、无机物)；提供激素(生长素、细胞分裂素等)；提供其他适宜条件(温度、无菌等)第22页5.植物组织培养技术的注意事项(1)外植体的选择与制备：外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相
7、对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化形成愈伤组织。第23页(2)无菌操作：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。(3)光照的控制：在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。第24页(4)植物激素的使用：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。两类激素的浓度、使用的先后顺序及用量的
8、比例等都会影响实验结果。第25页6植物激素使用顺序及用量比例对植物组织培养的结果的影响(1)按照不同的顺序使用生长素和细胞分裂素，会得到不同的实验结果：使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高以上关系可简记为：先“生”分裂不分化；后“生”分裂又分化；同“使”分化频率高第26页(2)生长素和细胞分裂素用量的比例影响植物细胞的发育方向：生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根的分化、抑制芽的形成比值低时促进芽的分化、抑制根的形成比值适中时促进愈伤组织的形成以上关系可简记为：“高根低芽中愈伤”第
9、27页1在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？【提示】避免杂菌迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。第28页2若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？【提示】培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。第29页甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下 进 行 组 织 培 养，均 能 获 得 试 管 苗，其 原 理 是_。第30页(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织
10、所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到_。若要用细胞作为 材 料 进 行 培 养 获 得 幼 苗，该 细 胞 应 具 备 的 条 件 是_(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。第31页(3)图中 A、B、C 所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_。A 中的愈伤组织是外植体经_形成的。第32页(4)若该种植物是一种杂合子的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用植物组织培养方法繁殖，在培养时，_(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_。第33页【解析
11、】(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整的细胞核，才具有发育为完整个体的一整套完整遗传信息。(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。愈伤组织是外植体经脱分化形成的。(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。第34页【答案】(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株(2)葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、生长素 脱分化(4)不能 对杂合子
12、的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株第35页【变式训练 1】植物组织培养过程可以归纳为：脱分化再分化。下列相关叙述错误的是()A通常选取根尖、茎尖、形成层细胞等诱导形成愈伤组织B再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂C培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等物质D将经脱分化培养成时，得到胚状体或丛芽第36页【解析】外植体通常选用根尖、茎尖、形成层等容易诱导形成愈伤组织的部位，A 项正确；再分化过程中，细胞增殖的方式为有丝分裂，B 项正确；培养过程中，应在培养基中加入水、无机盐、蔗糖、氨基
13、酸、植物激素等物质，C 项正确；将经脱分化培养成时，得到愈伤组织，将经再分化培养成时，得到胚状体或丛芽，D 项错误。【答案】D第37页考点二 植物体细胞杂交1植物体细胞杂交的过程 第38页过程是原生质体的获取。常用方法是酶解法去除细胞壁，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。这样可以获得具有活力的原生质体。过程是原生质体间的融合。该过程必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本分为两大类物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。第39页 过程是杂种细胞形成。杂种细胞形成的标志是杂种细胞再生出细胞壁。在此过程中活跃的细胞器是高尔基
14、体。过程是杂种植株的形成。通过植物组织培养的方法将杂种细胞培育成杂种植株。第40页2植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为 A、B)：未融合的细胞：A 和 B。两两融合的细胞：AA、BB 和 AB。多细胞融合体。第41页(2)检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。植物性状结论若只表现出一种植物的性状未融合细胞若得到的是具有两种亲本性状的植物杂种植株若得到的是两种亲本性状的植物，且植物的性状得到加强多细胞融合体若得到的是一种植物的性状，但是效果得到加强同种细胞融合 第42页3.植物体细胞杂交过程中的注意事
15、项(1)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖且浓度略大于植物细胞质浓度，目的是蔗糖不仅为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。(2)诱导植物体细胞融合后培养基中共有的产物有三种类型：未融合细胞(A、B)、两两融合细胞(AA、AB、BB)、多细胞融合体，两两融合的细胞中，真正符合要求的是 AB，因此要对融合细胞进行筛选。第43页(3)体细胞杂交过程中涉及的遗传知识：从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目变异，但由于含有两个亲本的遗传物质，因此具有两个亲本的遗传性状。植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不
16、管染色体、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有 2x 条染色体，2 个染色体组，基因型为 Aabb，另一植物细胞含有 2y 条染色体，2 个染色体组，基因型为 ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x2y)条，4 个染色体组，基因型为 AabbccDd。第44页 培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才遵循遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。第45页1原生质体融合的原理是什么？【提示】细胞膜具有一定的流动性。第46页2原生质体融合完成的标志是什么？【提示】杂种细胞再生出细胞壁。第47页3植物体细胞杂交产生的
17、“白菜甘蓝”，用传统的方法可否产生？【提示】不能，因为不同物种之间存在生殖隔离。第48页科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出“番茄马铃薯”杂种植株，培育过程如图所示，其中表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：第49页 (1)在植物体细胞杂交技术中，过程常用_处理植物细胞以除去细胞壁。(2)过程表示_，依据的生物学原理是_。(3)与 过 程 密 切 相 关 的 具 有 单 层 膜 结 构 的 细 胞 器 是_。第50页(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是_，其中过程表示_过程，过程涉及的细胞分裂方式为_。(5)若番
18、茄细胞内含 m 条染色体，马铃薯细胞内含 n 条染色体，则“番茄马铃薯”杂种植株的体细胞内含_条染色体；若由杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株为_。第51页(6)如果形成 c 的原生质体 a、b 来源于同一株番茄，那么更常用且有效得到番茄植株 f 的处理方法是_。第52页【解析】(1)由图可知，过程为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到原生质体。(2)过程表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原
19、理是植物细胞的全能性，图中过程表示脱分化，过程表示再分化，在过程中细胞进行有丝分裂。第53页(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是两融合细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是异源四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为由配子(如花粉)直接发育而来的个体都是单倍体。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。第54页【答案】(1)纤维素酶和果胶酶(2)诱导原生质体融合 细胞膜具有一定的流动性(3)高尔基体(4)植物细胞的全能性 脱分化 有丝分裂(5)mn 单倍体(6)用适宜浓度的秋水
20、仙素处理萌发的番茄种子或幼苗第55页【变式训练 2】有关传统植物杂交与植物体细胞杂交的比较，正确的是()A两者涉及的变异类型依次是基因重组、基因突变B两者的操作中都需要使用纤维素酶和果胶酶C两项技术培育出的新个体和亲代之间均不存在生殖隔离D与传统植物杂交相比，植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍第56页【解析】传统植物杂交为有性杂交，涉及的变异类型是基因重组；植物体细胞杂交涉及的变异类型是染色体变异，A 项错误。有性杂交时不需要使用纤维素酶和果胶酶，B 项错误。植物体细胞杂交获得的新个体与亲代间存在生殖隔离，C 项错误。有性杂交一般发生在同种之间，而植物体细胞杂交打破了生殖隔离，
21、能克服远缘杂交不亲和的障碍，D 项正确。【答案】D第57页随 堂 训 练 第58页1植物细胞表现全能性的必要条件是()A给予适宜的营养和外界条件B导入其他植物细胞的基因C离体后给予适宜的营养和外界条件D将成熟筛管细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内第59页答案 C解析 高度分化的植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质和外界条件下才能表现全能性。第60页2下列有关愈伤组织细胞的叙述，不正确的是()A细胞壁薄，分裂旺盛B细胞具有较高的全能性C由高度分化的植物细胞经脱分化和分裂形成D细胞有叶绿体，能进行光合作用第61页答案 D解析 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细
22、胞；愈伤组织是由外植体经脱分化和分裂形成的，细胞具有较高的全能性；愈伤组织未分化，无叶绿体，不能进行光合作用。第62页3如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是()A过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理B过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变C过程中叶肉细胞失去其特有的结构和功能D过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理第63页答案 B解析 紫外线照射可诱导原生质体发生突变，但突变是不定向的。第64页4如图表示两种二倍体植物细胞(甲、乙)融合并培育新植株的过程，有关分析正确的是()第65页A需要将植物组织置于含有胰蛋白酶的溶液中，且溶液的渗透压应大
23、于细胞液渗透压B过程依据的原理是细胞膜具有选择透过性C过程需要根据生长发育进程更换培养基D最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，不具有可育性第66页答案 C解析 过程为去除细胞壁获得原生质体的过程，应将植物组织置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中，A 项错误；过程原生质体融合依据的原理是细胞膜的流动性，B 项错误；为脱分化过程，为再分化过程，为个体发育过程，这三个过程需要根据生长发育进程更换不同的培养基，C 项正确；最终得到的植株含有甲、乙的遗传物质，相对于甲、乙来说，染色体数目有差异，但由于甲、乙都是二倍体植物，理论上得到的杂种植株可以进行减数分裂产生可育配子，所以得到的杂种植株
24、是可育的，D 项错误。第67页5科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：第68页(1)植 物 体 细 胞 杂 交 依 据 的 生 物 学 原 理 有_。(2)过程常用的酶是_，细胞融合完成的标志是_。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_种不同的原生质体，当观察到_时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。第69页(4)过程和过程依次为_，过程中的培养基常添加的植物激素
25、是_。(5)若番茄细胞中有 m 条染色体，马铃薯细胞中有 n 条染色体，则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含_条染色体。第70页答案(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶 形成新的细胞壁(3)聚乙二醇(或 PEG)5 融合的细胞膜表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素(5)2(mn)第71页解析(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。(2)过程获取原生质体常用的酶是纤维素酶和果胶酶，植物原生质体融合完成的标志是形成新的细胞壁。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚乙二醇(或 PEG)诱导融合。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到 5 种不同的原生质体，当观察到融合的细胞膜表面既有红色荧光又有绿色荧光时，可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。第72页(4)过程和过程依次为脱分化和再分化，再分化过程中的培养基常添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。(5)若番茄细胞中有 m 条染色体，马铃薯细胞中有 n 条染色体，则“番茄马铃薯”杂种细胞的染色体有 mn 条，在有丝分裂后期由于着丝点分裂导致染色体数加倍，此时细胞内含 2(mn)条染色体。第73页请做：限时规范训练（五）