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1、專題專題2細胞工程細胞工程第第1節(jié)植物細胞工程節(jié)植物細胞工程第第1課時植物細胞工程的基本技課時植物細胞工程的基本技術(shù)術(shù) 欄目鏈接欄目鏈接一、細胞工程的含義一、細胞工程的含義原理和原理和方法方法_生物學(xué)和生物學(xué)和_生物學(xué)生物學(xué)操作水操作水平平_水平或水平或_水平水平目的目的按照人的意愿改變細胞內(nèi)的按照人的意愿改變細胞內(nèi)的_或獲得或獲得_分類分類_細胞工程和細胞工程和_細胞工程細胞工程細胞細胞分子分子細胞細胞細胞器細胞器遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)細胞產(chǎn)品細胞產(chǎn)品植物植物動物動物 欄目鏈接欄目鏈接二、植物細胞的全能性二、植物細胞的全能性1含義：具有某種生物含義：具有某種生物_的任的任何一個細胞，都具有發(fā)育成何

2、一個細胞，都具有發(fā)育成_的潛能。的潛能。2脫分化：讓脫分化：讓_的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，的細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的失去其特有的_而轉(zhuǎn)變成未分化細胞，而轉(zhuǎn)變成未分化細胞，進而形成進而形成_。3再分化：再分化：_在一定的培養(yǎng)條件下，在一定的培養(yǎng)條件下，分化出分化出_，進而形成完整小植株。，進而形成完整小植株。全部遺傳信息全部遺傳信息完整生物體完整生物體已分化已分化結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)和功能愈傷組織愈傷組織愈傷組織愈傷組織根和芽根和芽 欄目鏈接欄目鏈接三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1理論基礎(chǔ)：植物細胞的理論基礎(chǔ)：植物細胞的_。2實驗：胡蘿卜的組織培養(yǎng)。實驗：胡蘿卜的組織培養(yǎng)。(1)原理。原理。

3、離體的植物組織、器官離體的植物組織、器官、 _ 胚狀體或叢芽胚狀體或叢芽試管苗試管苗。全能性全能性愈傷組織愈傷組織 欄目鏈接欄目鏈接 (2)過程。過程。取材：消毒后選取根的取材：消毒后選取根的_部位，切取部位，切取1 cm3 左右的小塊，因為該部位容易誘導(dǎo)形成愈左右的小塊，因為該部位容易誘導(dǎo)形成愈傷組織傷組織接種：將組織塊接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)出接種：將組織塊接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基上，誘導(dǎo)出_有形成層有形成層愈傷組織愈傷組織 欄目鏈接欄目鏈接培養(yǎng)：在培養(yǎng)：在2326 恒溫恒溫_條件下培養(yǎng)一段時間，條件下培養(yǎng)一段時間， 再將愈傷組織轉(zhuǎn)接到再將愈傷組織轉(zhuǎn)接到_培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘培養(yǎng)基上培養(yǎng)誘導(dǎo)出導(dǎo)出 試管

4、苗試管苗移栽：將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成正常植株移栽：將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成正常植株避光避光分化分化 欄目鏈接欄目鏈接3概念：在概念：在_和和_條件下，條件下，將將_的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生生_、_，最終形成完整的植株。，最終形成完整的植株。無菌無菌人工控制人工控制離體離體愈傷組織愈傷組織叢芽叢芽 欄目鏈接欄目鏈接四、植物體細胞雜交四、植物體細胞雜交1概念：將不同種的植物概念：將不同種的植物_，在一，在一定條件下融合成定條件下融合成_，并將其培育成，并將其培

5、育成_的技術(shù)。的技術(shù)。2過程。過程。(1)制備原生質(zhì)體：用制備原生質(zhì)體：用_酶和酶和_酶去除細胞壁，獲得具有活力的酶去除細胞壁，獲得具有活力的_。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體間的融合。誘導(dǎo)原生質(zhì)體間的融合。體細胞體細胞雜種細胞雜種細胞新的植物體新的植物體纖維素纖維素果膠果膠原生質(zhì)體原生質(zhì)體 欄目鏈接欄目鏈接誘導(dǎo)方法：物理法誘導(dǎo)方法：物理法(_、_、_等等)和化學(xué)法和化學(xué)法(用用_誘導(dǎo)誘導(dǎo))。結(jié)束標(biāo)志：雜種細胞再生出結(jié)束標(biāo)志：雜種細胞再生出_。(3)植物組織培養(yǎng)：人工培養(yǎng)雜種細胞，得到植物組織培養(yǎng)：人工培養(yǎng)雜種細胞，得到雜種植株。雜種植株。3意義：克服不同生物意義：克服不同生物_的障礙。的障礙。離心離心振

6、動振動電激電激聚乙二醇聚乙二醇(PEG)細胞壁細胞壁遠緣雜交不親和遠緣雜交不親和 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接知識點知識點1 1 細胞的全能性細胞的全能性1概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物個體的潛能。個細胞，都具有發(fā)育成完整生物個體的潛能。2物質(zhì)基礎(chǔ)：生物體的每一個細胞都含有本物物質(zhì)基礎(chǔ)：生物體的每一個細胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。必需的全部基因。3細胞表現(xiàn)其全能性的條件。細胞表現(xiàn)其全能性的條件。(1)離體狀態(tài)。離體狀態(tài)。 欄

7、目鏈接欄目鏈接(2)培養(yǎng)基中除含有一定的水分、無機鹽外，還要培養(yǎng)基中除含有一定的水分、無機鹽外，還要添加一定的植物激素添加一定的植物激素(如生長素、細胞分裂素如生長素、細胞分裂素)，這有助，這有助于愈傷組織分化為不同組織、器官。于愈傷組織分化為不同組織、器官。(3)在植物組織培養(yǎng)的前期對光照無需求，在后期在植物組織培養(yǎng)的前期對光照無需求，在后期需要光照條件，這有利于細胞生長、分化。需要光照條件，這有利于細胞生長、分化。4各種細胞全能性的比較。各種細胞全能性的比較。(1)應(yīng)注意細胞的全能性與細胞的分化程度和分裂應(yīng)注意細胞的全能性與細胞的分化程度和分裂能力三者間的關(guān)系。一般來說，細胞的分化程度越高

8、，能力三者間的關(guān)系。一般來說，細胞的分化程度越高，其分裂能力越弱，其全能性越不容易表現(xiàn)出來。其分裂能力越弱，其全能性越不容易表現(xiàn)出來。 欄目鏈接欄目鏈接(2)受精卵生殖細胞體細胞。受精卵生殖細胞體細胞。(3)體細胞中：植物細胞動物細胞體細胞中：植物細胞動物細胞(只有細胞核只有細胞核才有全能性，分化程度低的分化程度高的；細胞才有全能性，分化程度低的分化程度高的；細胞分裂能力強的細胞分裂能力弱的；幼嫩的細胞分裂能力強的細胞分裂能力弱的；幼嫩的細胞衰老的細胞衰老的細胞)。 欄目鏈接欄目鏈接例例1 1 以下關(guān)于細胞全能性的描述錯誤的是以下關(guān)于細胞全能性的描述錯誤的是()A利用海島煙草韌皮部細胞培育出植

9、株體現(xiàn)了利用海島煙草韌皮部細胞培育出植株體現(xiàn)了細胞的全能性細胞的全能性B受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高C水稻種子培育出植株表現(xiàn)了細胞的全能性水稻種子培育出植株表現(xiàn)了細胞的全能性D只有在離體的條件下細胞的全能性才能得以只有在離體的條件下細胞的全能性才能得以體現(xiàn)體現(xiàn) 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：細胞的全能性是指高度分化的體細胞仍細胞的全能性是指高度分化的體細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。然具有發(fā)育成完整個體的潛能。C選項中種子可看選項中種子可看成一個個體，利用水稻種子培育出植株是一個完整成一個個體，利用水稻種子培育出植株是一個完整的個體發(fā)育過程，不能說明細胞的全能性。的個體發(fā)育過程，不能說

10、明細胞的全能性。答案：答案：C 欄目鏈接欄目鏈接1細胞具有全能性的原因是細胞具有全能性的原因是()A體細胞具有發(fā)育成完整個體的潛能體細胞具有發(fā)育成完整個體的潛能B生物體的每個細胞都具有全能性生物體的每個細胞都具有全能性C生物體的細胞一般都含有個體發(fā)育的全套生物體的細胞一般都含有個體發(fā)育的全套基因基因D生物體的每個細胞都是由受精卵發(fā)育成的生物體的每個細胞都是由受精卵發(fā)育成的變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：A項中指的是細胞的全能性，并非細胞項中指的是細胞的全能性，并非細胞全能性的原因。細胞之所以具有全能性，是由于細全能性的原因。細胞之所以具有全能性，是由于細胞中含有發(fā)育為完整個體

11、所必需的遺傳物質(zhì)，所以胞中含有發(fā)育為完整個體所必需的遺傳物質(zhì)，所以從理論上說，生物體的每一個細胞都具有全能性。從理論上說，生物體的每一個細胞都具有全能性。答案：答案：C變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接點評：點評：(1)配子配子(如精子、卵子如精子、卵子)亦具細胞全能性。亦具細胞全能性。因為配子中至少含有一個完整的染色體組，根據(jù)染因為配子中至少含有一個完整的染色體組，根據(jù)染色體組概念，一個染色體組就含有該物種生長發(fā)育、色體組概念，一個染色體組就含有該物種生長發(fā)育、遺傳變異所需的全部遺傳物質(zhì)。遺傳變異所需的全部遺傳物質(zhì)。(2)動物體細胞雖具細胞全能性，但因其高度分動物體細胞雖具細胞全能性，但

12、因其高度分化，目前其全能性還沒有實現(xiàn)表達?；?，目前其全能性還沒有實現(xiàn)表達。(3)并不是每一個細胞均具全能性。如植物的篩并不是每一個細胞均具全能性。如植物的篩管細胞、哺乳動物的成熟的紅細胞等。管細胞、哺乳動物的成熟的紅細胞等。變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接知識點知識點2 2 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 欄目鏈接欄目鏈接(3)影響植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素影響植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是植物激素，特別是當(dāng)細胞分裂素和生長素共同使是植物激素，特別是當(dāng)細胞分裂素和生長素共同使用時，根據(jù)誘導(dǎo)的需求，對二者要按一定比例合理用時，根據(jù)誘導(dǎo)的需求，對二者要按一定比例合理使用。使用。(4)愈傷

13、組織：排列疏松、無規(guī)則，高度液泡愈傷組織：排列疏松、無規(guī)則，高度液泡化的無定形狀態(tài)的薄壁細胞。化的無定形狀態(tài)的薄壁細胞。 欄目鏈接欄目鏈接例例2 2 下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗的培育操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗的培育過程，請據(jù)圖回答下列問題：過程，請據(jù)圖回答下列問題： 欄目鏈接欄目鏈接(1)要促進細胞分裂、生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)要促進細胞分裂、生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括_和小分子有機和小分子有機物，激素包括細胞分裂素和物，激素包括細胞分裂素和_兩類植物激素。

14、兩類植物激素。(2)此過程依據(jù)的原理是此過程依據(jù)的原理是_。A和和B階段主要進行的分裂方式是階段主要進行的分裂方式是_，B階段除了細胞分裂外，還進行細胞階段除了細胞分裂外，還進行細胞_等。等。 欄目鏈接欄目鏈接(3)此過程要無菌操作，主要是指對此過程要無菌操作，主要是指對_進進行滅菌、消毒。行滅菌、消毒。B階段需要光照，原因是階段需要光照，原因是_。(4)試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細試管苗的根細胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細胞具有葉綠素，這是基因胞具有葉綠素，這是基因_的結(jié)果。的結(jié)果。 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：進行植物組織培養(yǎng)時將離體的植物組織、進行植物組織培養(yǎng)時將離體的植物組織、器

15、官或細胞接種到經(jīng)消毒、滅菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基器官或細胞接種到經(jīng)消毒、滅菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基中含有供組織細胞生長發(fā)育所需要的無機物和小分子中含有供組織細胞生長發(fā)育所需要的無機物和小分子有機物，還含有供調(diào)節(jié)細胞脫分化和再分化的細胞分有機物，還含有供調(diào)節(jié)細胞脫分化和再分化的細胞分裂素和生長素。由外植體發(fā)育到試管苗，脫分化階段裂素和生長素。由外植體發(fā)育到試管苗，脫分化階段細胞進行分裂，再分化階段愈傷組織經(jīng)細胞有絲分裂細胞進行分裂，再分化階段愈傷組織經(jīng)細胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段需要光照，原因是葉中葉和分化形成試管苗，此階段需要光照，原因是葉中葉綠素的合成需要光照條件。綠素的合成需要光照條件。

16、欄目鏈接欄目鏈接答案：答案：(1)無機物生長素?zé)o機物生長素(2)植物細胞的全能植物細胞的全能性有絲分裂分化性有絲分裂分化(3)培養(yǎng)基細胞中葉綠素的合培養(yǎng)基細胞中葉綠素的合成需要光照條件成需要光照條件(4)選擇性表達選擇性表達 欄目鏈接欄目鏈接2下圖所示的是基因型為下圖所示的是基因型為AaBb的水稻的花的水稻的花藥通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成藥通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗的培育過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是試管苗的培育過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是()變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接A愈傷組織是花粉細胞通過有絲分裂后形成愈傷組織是花粉細胞通過有絲分裂后形成的不規(guī)則的細

17、胞團的不規(guī)則的細胞團B在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得水、無機鹽和小分子有機物等營養(yǎng)物質(zhì)中獲得水、無機鹽和小分子有機物等營養(yǎng)物質(zhì)C為促進花粉細胞分裂生長，在培養(yǎng)基中應(yīng)為促進花粉細胞分裂生長，在培養(yǎng)基中應(yīng)加入適宜濃度的生長素等激素加入適宜濃度的生長素等激素D試管苗可能出現(xiàn)的基因型有試管苗可能出現(xiàn)的基因型有AABB或或AAbb或或aaBB或或aabb變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接解析解析：花粉是通過減數(shù)分裂形成的，其基因型為花粉是通過減數(shù)分裂形成的，其基因型為AB或或Ab或或aB或或ab，由花粉發(fā)育而來的個體未經(jīng)秋水，由花粉發(fā)育而來的個體未經(jīng)秋

18、水仙素處理，是單倍體。仙素處理，是單倍體。答案答案：D.點評：點評：(1)外植體最好選擇幼嫩部分的原因：幼嫩外植體最好選擇幼嫩部分的原因：幼嫩部分細胞全能性高。部分細胞全能性高。(2)植物組織培養(yǎng)有體細胞培養(yǎng)和有性生殖細胞培植物組織培養(yǎng)有體細胞培養(yǎng)和有性生殖細胞培養(yǎng)之分：前者屬于無性繁殖，子代可基本保持母本的養(yǎng)之分：前者屬于無性繁殖，子代可基本保持母本的優(yōu)良性狀。優(yōu)良性狀。變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接知識點知識點3 3 植物體細胞雜交植物體細胞雜交1步驟。步驟。第一步第一步原生質(zhì)體的制備原生質(zhì)體的制備(酶解法酶解法)第二步第二步原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合(物、化法物、化法)第三步第三步

19、雜種細胞的篩選與培養(yǎng)雜種細胞的篩選與培養(yǎng)第四步第四步雜種植株誘導(dǎo)與鑒定雜種植株誘導(dǎo)與鑒定 欄目鏈接欄目鏈接2.原理：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。原理：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。3基礎(chǔ)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)?；A(chǔ)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)。4成功標(biāo)志：獲得雜種植株，而不是獲得雜種成功標(biāo)志：獲得雜種植株，而不是獲得雜種細胞，但細胞融合完成的標(biāo)志則是形成新的細胞壁。細胞，但細胞融合完成的標(biāo)志則是形成新的細胞壁。5植物體細胞雜交的優(yōu)點：克服了不同生物遠植物體細胞雜交的優(yōu)點：克服了不同生物遠緣雜交不親和的障礙，可培育作物新品種。緣雜交不親和的障礙，可培育作物新品種。 欄目鏈接欄目鏈接例例3 3 “白菜

20、甘藍白菜甘藍”是用細胞工程的方法培育出是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長期短和耐儲藏等優(yōu)點。來的蔬菜新品種，它具有生長期短和耐儲藏等優(yōu)點。下圖是下圖是“白菜甘藍白菜甘藍”的培育過程示意圖，下列描的培育過程示意圖，下列描述錯誤的是述錯誤的是() 欄目鏈接欄目鏈接A培育過程中，實現(xiàn)過程常用的物質(zhì)為培育過程中，實現(xiàn)過程常用的物質(zhì)為纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶B過程的誘導(dǎo)方法有物理法和化學(xué)法兩種過程的誘導(dǎo)方法有物理法和化學(xué)法兩種C過程中進行的細胞分裂方式是減數(shù)分裂，過程中進行的細胞分裂方式是減數(shù)分裂，形成的雜種植物幼苗遺傳物質(zhì)發(fā)生改變形成的雜種植物幼苗遺傳物質(zhì)發(fā)生改變D植物體細胞雜

21、交方法的優(yōu)點是克服遠緣雜植物體細胞雜交方法的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙交不親和的障礙 欄目鏈接欄目鏈接解析：解析：根據(jù)植物體細胞雜交技術(shù)可以確定根據(jù)植物體細胞雜交技術(shù)可以確定是利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁得到原生質(zhì)體，是利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁得到原生質(zhì)體，是原生質(zhì)體融合形成融合的原生質(zhì)體，遺傳物質(zhì)發(fā)是原生質(zhì)體融合形成融合的原生質(zhì)體，遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，是白菜細胞和甘藍細胞遺傳物質(zhì)的集合，生了改變，是白菜細胞和甘藍細胞遺傳物質(zhì)的集合，通過有絲分裂增加細胞數(shù)目；植物體細胞雜交克服了通過有絲分裂增加細胞數(shù)目；植物體細胞雜交克服了遠緣雜交不親和的障礙遠緣雜交不親和的障礙。答案：答案：C

22、欄目鏈接欄目鏈接3有甲有甲(基因型為基因型為aaBB)和乙和乙(基因型為基因型為AAbb)兩兩品種的植物，取其花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉品種的植物，取其花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉細胞制成原生質(zhì)體，在一定條件下融合成雜種細胞，該細胞制成原生質(zhì)體，在一定條件下融合成雜種細胞，該細胞的基因型是細胞的基因型是()AAaBbBAAaaBBbbCAAbbDaaaaBBBB變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移解析：解析：甲的花粉培養(yǎng)成的植株的基因型為甲的花粉培養(yǎng)成的植株的基因型為aB，乙的花粉培養(yǎng)成的植株的基因型為乙的花粉培養(yǎng)成的植株的基因型為Ab，二者融合后，二者融合后產(chǎn)

23、生的雜種細胞的基因組成是產(chǎn)生的雜種細胞的基因組成是AaBb。答案：答案：A 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移點評：點評：(1)區(qū)分原生質(zhì)體融合、植物細胞融合、區(qū)分原生質(zhì)體融合、植物細胞融合、植物體細胞雜交：三者完成的標(biāo)志依次是獲得融合植物體細胞雜交：三者完成的標(biāo)志依次是獲得融合的原生質(zhì)體、雜種細胞、雜種植株。的原生質(zhì)體、雜種細胞、雜種植株。(2)原生質(zhì)體融合不一定是不同原生質(zhì)體間的融原生質(zhì)體融合不一定是不同原生質(zhì)體間的融合，也可能是同種原生質(zhì)體間的融合，因此培養(yǎng)液合，也可能是同種原生質(zhì)體間的融合，因此培養(yǎng)液中應(yīng)至少有中應(yīng)至少有5種細胞種細胞(用用A、B表示兩種細胞表示兩種細胞)：A型、型、B型、型、AA型、型、BB型、型、AB型。只有型。只有AB型是型是所需的雜種細胞，故需篩選。所需的雜種細胞，故需篩選。 欄目鏈接欄目鏈接