高中生物第3章細(xì)胞工程3.1植物細(xì)胞工程省公開課一等獎(jiǎng)新名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第1節(jié)植物細(xì)胞工程1/391.了解并闡述細(xì)胞全能性。2.舉例說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程、原理及應(yīng)用。3.舉例說出植物體細(xì)胞雜交技術(shù)過程及應(yīng)用。2/39一二三植物細(xì)胞工程包括許多操作技術(shù),主要包含植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和植物細(xì)胞核移植技術(shù)等。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.任何一個(gè)細(xì)胞只要含有這種生物全部遺傳信息,那么,它就含有發(fā)育成完整生物體潛能,也就是說每個(gè)生物細(xì)胞都含有全能性。2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)是植物細(xì)胞工程基礎(chǔ)技術(shù),依據(jù)培養(yǎng)物種類又可分為植物細(xì)胞培養(yǎng)、植物離體胚培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)和花粉及花藥培養(yǎng)技術(shù)等。3.植物細(xì)胞培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交、植物細(xì)胞核移植、顯微注射和細(xì)胞代謝產(chǎn)物大規(guī)模生產(chǎn)等技術(shù)基礎(chǔ)。4.植物細(xì)胞培養(yǎng)主要是將選定植物細(xì)胞在適當(dāng)條件下進(jìn)行培養(yǎng),以得到大量基本同時(shí)生長(zhǎng)細(xì)胞,為遺傳操作提供材料。植物細(xì)胞培養(yǎng)采取方法主要是細(xì)胞懸浮培養(yǎng)。3/39一二三5.植物體細(xì)胞雜交和顯微注射技術(shù)基礎(chǔ)是原生質(zhì)體培養(yǎng),即用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁取得有活力原生質(zhì)體,并進(jìn)行培養(yǎng)。6.植物組織培養(yǎng)概念:在無(wú)菌和人工控制條件下,將離體植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制培養(yǎng)基上,給予適宜培養(yǎng)條件,最終誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織、叢芽或完整植株。思索：用流程圖形式寫出植物組織培養(yǎng)操作流程。4/39一二三二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.植物體細(xì)胞雜交就是將不一樣種植物體細(xì)胞原生質(zhì)體在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成完整植物體技術(shù)。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法能夠分為物理法和化學(xué)法兩大類:物理法包含離心、振動(dòng)、電刺激等;化學(xué)法普通采取聚乙二醇來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合。2.植物細(xì)胞工程就是利用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)原理和方法,以植物細(xì)胞為基本單位進(jìn)行培養(yǎng)增殖或按照人們意愿來(lái)改造細(xì)胞一些生物學(xué)特征,從而取得細(xì)胞產(chǎn)品一門綜合技術(shù)。思索：植物體細(xì)胞雜交時(shí)細(xì)胞融合成功標(biāo)志是什么?提醒:融合后原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁。5/39一二三三、植物細(xì)胞工程應(yīng)用1.植物微型快速繁殖:利用植物組織或器官,經(jīng)過組織培養(yǎng)過程,在短時(shí)間內(nèi)取得大量植物幼苗技術(shù)。2.人工種子:是一個(gè)以植物組織培養(yǎng)得到胚狀體為主要材料,再在其外面包裹一層有機(jī)薄膜制作而成顆粒體。3.作物脫毒:利用植物幼嫩組織或器官,如莖尖,進(jìn)行組織培養(yǎng),可取得脫毒種苗。4.愈傷組織誘變育種:植物愈傷組織在培養(yǎng)過程中一直處于分裂增生狀態(tài),其遺傳物質(zhì)極易受到外界原因影響而發(fā)生變異。所以利用植物組織先誘導(dǎo)出愈傷組織,然后對(duì)愈傷組織進(jìn)行誘變處理,能夠從再分化得到植株中篩選、培育出新品系或品種。6/39一二三5.細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn):利用組織培養(yǎng)方法,培養(yǎng)植物一些器官或愈傷組織,篩選出高產(chǎn)、高合成能力和生長(zhǎng)較快細(xì)胞株系,繼而進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。6.拯救瀕危植物。7/39一、植物細(xì)胞全能性與組織培養(yǎng)1.細(xì)胞全能性(1)含有全能性原因:普通生物體每一個(gè)細(xì)胞都是受精卵經(jīng)過有絲分裂形成,都包含有該生物全套遺傳信息,都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需全部基因。(2)不一樣細(xì)胞全能性大?、袤w細(xì)胞全能性:分化程度低>分化程度高,細(xì)胞分裂能力強(qiáng)>細(xì)胞分裂能力弱。②不一樣細(xì)胞全能性:受精卵>生殖細(xì)胞>干細(xì)胞>體細(xì)胞。③不一樣生物細(xì)胞全能性:植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞。(3)全能性與細(xì)胞分化關(guān)系:伴隨細(xì)胞分化程度不停提升,細(xì)胞全能性逐步降低。8/392.植物組織培養(yǎng)(1)原理:植物細(xì)胞含有全能性。(2)流程:9/393.植物細(xì)胞全能性表示所需條件(1)體細(xì)胞未表現(xiàn)全能性原因:基因選擇性表示。(2)細(xì)胞表示全能性條件10/39尤其提醒植物激素種類和百分比,尤其是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素協(xié)同調(diào)控作用在植物組織培養(yǎng)中起非常主要作用,被稱為“激素杠桿”。11/39二、植物體細(xì)胞雜交1.原理(1)植物體細(xì)胞雜交實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ):細(xì)胞膜流動(dòng)性。(2)植物組織培養(yǎng)基礎(chǔ):植物細(xì)胞全能性。12/392.操作過程

13/393.目標(biāo)植物體細(xì)胞雜交終點(diǎn)是培育成雜種植株。雜種植株特征是具備兩種植物遺傳特征,原因是雜種植株中含有兩種植物遺傳物質(zhì)。4.優(yōu)點(diǎn):克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。尤其提醒(1)植物體細(xì)胞雜交過程中無(wú)有性生殖細(xì)胞結(jié)合,屬于無(wú)性生殖。(2)從雜種植株染色體組成上看,染色體數(shù)目增加,植物體細(xì)胞雜交屬于染色體數(shù)目標(biāo)變異。14/39三、人工種子1.特點(diǎn):后代不會(huì)發(fā)生性狀分離;不受季節(jié)、氣候和地域限制。2.結(jié)構(gòu):人工薄膜包裹著顆粒狀胚狀體(或不定芽、頂芽、腋芽)。其結(jié)構(gòu)以下列圖所表示,主要由三部分組成,一是胚狀體(分生組織),它相當(dāng)于天然種子胚,是有生命物質(zhì)結(jié)構(gòu);二是供胚狀體維持生命力和確保其在適宜環(huán)境條件下生長(zhǎng)發(fā)育人工胚乳(子葉);三是含有保護(hù)作用“人工種皮”(人工薄膜)。15/393.培育過程:植物組織培養(yǎng)誘導(dǎo)體細(xì)胞胚狀體發(fā)生→人工種皮包埋等。4.人工種子優(yōu)越性:能夠保持雜種優(yōu)勢(shì);可使在自然條件下不堅(jiān)固或種子昂貴植物得以繁殖;是一個(gè)快捷高效繁殖方式;節(jié)約了大量留種土地;可人為控制植物生長(zhǎng)發(fā)育與抗逆性,因?yàn)槿斯づ呷?子葉)除了含有供胚狀體發(fā)育成植株所必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還能夠在其中加入除草劑、弱病毒、殺菌劑、農(nóng)藥、抑制休眠物質(zhì)及對(duì)植物生長(zhǎng)有益細(xì)菌等,使人工種子具備抗逆性和耐貯性等優(yōu)良特征,也可添加激素類物質(zhì)以調(diào)整植物生長(zhǎng)發(fā)育。與試管苗技術(shù)相比,人工種子技術(shù)含有成本低、貯藏運(yùn)輸方便、降低了移栽馴化過程和生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。16/39四、愈傷組織誘變育種1.過程:

2.原理:基因突變和植物細(xì)胞全能性。3.優(yōu)點(diǎn):提升愈傷組織突變率,能夠取得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆新品種,加緊了育種進(jìn)程。4.缺點(diǎn):突變不定向,需要處理大量材料;突變少利多害,符合人們需要、有利品種比較少。17/39題型一題型二題型三題型四題型五細(xì)胞全能性【典例1】

以下相關(guān)細(xì)胞全能性敘述,不正確是

(

)A.受精卵在自然條件下能形成完整個(gè)體,所以全能性最高B.在生物體內(nèi)因?yàn)榧?xì)胞分化,全能性不能表示C.卵細(xì)胞與受精卵一樣,細(xì)胞未分化,全能性很高D.植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性解析:受精卵是個(gè)體發(fā)育起點(diǎn),全能性最高。生物體內(nèi)每一個(gè)細(xì)胞都是受精卵經(jīng)過有絲分裂形成,都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需全部基因,理論上都含有全能性,但因?yàn)樵谏矬w內(nèi),細(xì)胞發(fā)生了分化,其全能性不能表示。卵細(xì)胞是已經(jīng)分化細(xì)胞。分化植物細(xì)胞盡管有全能性,但要表示全能性必須在一定條件下離體培養(yǎng)。答案:C18/39題型一題型二題型三題型四題型五反思領(lǐng)悟分化體細(xì)胞之所以沒有表示出全能性是因?yàn)榛蜻x擇性表示。在離體和適當(dāng)條件下,分化體細(xì)胞也能表示其全能性。全能性表示難易程度:受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞。19/39題型一題型二題型三題型四題型五植物組織培養(yǎng)【典例2】

以下關(guān)于植物組織培養(yǎng)敘述,錯(cuò)誤是

(

)A.培養(yǎng)基中添加蔗糖目標(biāo)是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)整滲透壓B.培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素百分比影響愈傷組織生長(zhǎng)和分化C.離體器官或組織細(xì)胞都必須經(jīng)過脫分化才能形成愈傷組織D.同一株綠色開花植物不一樣部位細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)取得愈傷組織基因相同20/39題型一題型二題型三題型四題型五解析:培養(yǎng)基中加入蔗糖,首先是作為碳源,提供能量,另首先能夠調(diào)整滲透壓。在整個(gè)植物組織培養(yǎng)過程中影響細(xì)胞分化關(guān)鍵是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素使用百分比和使用次序。植物組織培養(yǎng)過程中第一個(gè)步驟是脫分化,外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織。植物組織培養(yǎng)對(duì)象既能夠是體細(xì)胞也能夠是生殖細(xì)胞,所以取得愈傷組織基因不一定相同。答案:D21/39題型一題型二題型三題型四題型五易錯(cuò)警示植物組織培養(yǎng)易錯(cuò)點(diǎn)(1)幼嫩組織脫分化較為輕易,如莖尖、根尖、形成層細(xì)胞易脫分化,而植物成熟組織脫分化則較難。(2)對(duì)外植體要進(jìn)行消毒處理,對(duì)各種器械要徹底滅菌。(3)植物組織培養(yǎng)中用到有機(jī)碳源普通為蔗糖。

(4)不一樣細(xì)胞全能性不一樣,離體細(xì)胞全能性表示與分化程度呈負(fù)相關(guān),但生殖細(xì)胞特殊。(5)脫分化形成愈傷組織過程不需要光,再分化過程需要光。(6)植物組織培養(yǎng)中不一樣培養(yǎng)階段培養(yǎng)基含有激素不一樣,因?yàn)榕囵B(yǎng)目標(biāo)不一樣(生根或生芽)。22/39題型一題型二題型三題型四題型五植物細(xì)胞培養(yǎng)【典例3】

以下關(guān)于植物細(xì)胞培養(yǎng)敘述,不正確是

(

)A.植物細(xì)胞培養(yǎng)是指在試驗(yàn)室工廠化生產(chǎn)條件下,進(jìn)行懸浮培養(yǎng),從而取得大量細(xì)胞群體一個(gè)技術(shù)B.植物細(xì)胞培養(yǎng)是在植物組織培養(yǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)C.植物細(xì)胞培養(yǎng)培養(yǎng)基主要由水、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、天然附加物和生長(zhǎng)物質(zhì)等組成D.依據(jù)培養(yǎng)對(duì)象不一樣可分為液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)解析:植物細(xì)胞培養(yǎng)依據(jù)培養(yǎng)對(duì)象不一樣分為體細(xì)胞培養(yǎng)、花藥或花粉培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng),依據(jù)培養(yǎng)基類型不一樣分為液體培養(yǎng)和固體培養(yǎng)。答案:D23/39題型一題型二題型三題型四題型五植物體細(xì)胞雜交【典例4】

科學(xué)家利用細(xì)胞工程培育出了“白菜—甘藍(lán)”雜種植株,流程以下列圖所表示。請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題。24/39題型一題型二題型三題型四題型五(1)圖中A、B制備需要去除細(xì)胞壁,此時(shí)要用到

酶和

酶;從本質(zhì)上講,“白菜—甘藍(lán)”雜種植株含有性狀是

結(jié)果。

(2)A和B在

方法下形成C細(xì)胞,雜種細(xì)胞D生成標(biāo)志是形成

;由D形成E過程稱為

,D→F這項(xiàng)技術(shù)生物學(xué)基礎(chǔ)是

;由E形成F過程中細(xì)胞增殖方式為

。

(3)若“白菜—甘藍(lán)”雜種植株為四倍體,則該植株花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到植株是

倍體,若用秋水仙素處理該花粉培養(yǎng)得到植株,則培育成植株是

(填“純合子”或“雜合子”)。

25/39題型一題型二題型三題型四題型五解析:(1)去除細(xì)胞壁慣用酶解法,依據(jù)酶專一性,去除植物細(xì)胞壁要用纖維素酶和果膠酶。雜種植株性狀表現(xiàn)是基因選擇性表示結(jié)果。(2)C細(xì)胞形成需人工誘導(dǎo),誘導(dǎo)方法包含物理法和化學(xué)法,D細(xì)胞形成標(biāo)志是再生出新細(xì)胞壁。D→E是脫分化,E→F為再分化,上述過程中均進(jìn)行有絲分裂。(3)花粉離體培養(yǎng)得到單倍體,再經(jīng)秋水仙素處理后得到純合四倍體植株。答案:(1)纖維素果膠基因選擇性表示(2)人工誘導(dǎo)新細(xì)胞壁脫分化植物細(xì)胞全能性有絲分裂(3)單純合子26/39題型一題型二題型三題型四題型五植物細(xì)胞工程應(yīng)用【典例5】

下列圖為人工種子培育過程示意圖,請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題。27/39題型一題型二題型三題型四題型五(1)人工種子是依據(jù)

原理,經(jīng)過

技術(shù)培育而成。

(2)包埋胚狀體膠質(zhì)能夠看作是天然種子

。

(3)某二倍體植物基因型為DdTt,采取花藥離體培養(yǎng)方法培育成“花粉胚”可制成人工種子,這種種子萌發(fā)形成個(gè)體稱為

,基因型為

。

(4)②表示脫分化過程,其實(shí)質(zhì)是使高度分化細(xì)胞恢復(fù)

能力;③表示再分化過程,其實(shí)質(zhì)是

。

(5)從胚狀體類型上分析,人工種子萌發(fā)長(zhǎng)成植株是否可育?

。

28/39題型一題型二題型三題型四題型五解析:脫分化實(shí)質(zhì)是使高度分化細(xì)胞恢復(fù)分裂和分化能力,再分化就是使分裂細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功效上再次發(fā)生改變,這種改變實(shí)質(zhì)是基因選擇性表示。答案:(1)細(xì)胞全能性植物組織培養(yǎng)(2)種皮及提供營(yíng)養(yǎng)胚乳或子葉(3)單倍體DT、Dt、dT、dt(4)分裂和分化基因選擇性表示(5)理論上若是由花粉(或三倍體植物營(yíng)養(yǎng)器官)發(fā)育而來(lái)則不可育,若是由莖尖、根尖等營(yíng)養(yǎng)器官(三倍體植物除外)發(fā)育而來(lái)則可育29/39題型一題型二題型三題型四題型五方法規(guī)律(1)對(duì)植物體細(xì)胞雜交和有性雜交辨析。①植物體細(xì)胞雜交:若兩個(gè)不一樣植物細(xì)胞A、B進(jìn)行融合,A含有2X條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為Aabb,B含有2Y條染色體,2個(gè)染色體組,其基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2X+2Y,基因型為AabbccDd。從中不難看出,體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞,不論是染色體數(shù)、基因型還是染色體組都采取直接相加方法。②植物有性雜交結(jié)果:子代細(xì)胞中染色體數(shù)、基因型分別為“X+Y”“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”,即先減半再相加。③有性生殖過程遵照孟德爾遺傳規(guī)律,而植物體細(xì)胞雜交不遵照孟德爾遺傳規(guī)律。(2)利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時(shí),有時(shí)只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織,從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。30/39123451.以下對(duì)細(xì)胞全能性敘述,正確是(

)A.離體植物細(xì)胞均能夠表現(xiàn)出全能性B.植物細(xì)胞融合標(biāo)志著植物細(xì)胞全能性實(shí)現(xiàn)C.花粉可培育成單倍體植株是細(xì)胞全能性表現(xiàn)D.植物體中只有體細(xì)胞才含有全能性解析:離體植物細(xì)胞要表現(xiàn)出全能性,需要適當(dāng)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及相關(guān)激素。植物細(xì)胞融合結(jié)果是形成一個(gè)雜種細(xì)胞,并未形成新個(gè)體,所以不能表達(dá)植物細(xì)胞全能性。理論上,植物體中任何一個(gè)含有該生物全部遺傳信息細(xì)胞都含有全能性。答案:C631/39123452.植物組織培養(yǎng)依據(jù)原理、培養(yǎng)過程次序及起誘導(dǎo)作用植物激素分別是(

)①細(xì)胞全能性②離體植物器官、組織或細(xì)胞③根、芽④生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素⑤生長(zhǎng)素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨植物體A.①、②⑧⑥⑦③⑨和④B.①、②⑦⑥⑧③⑨和⑤C.①、⑥②⑨⑧③⑦和⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③和④解析:植物組織培養(yǎng)理論基礎(chǔ)是細(xì)胞全能性,其培養(yǎng)過程中是先進(jìn)行脫分化,然后再進(jìn)行再分化。生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是植物組織培養(yǎng)中不可缺乏特殊添加物,在培養(yǎng)不一樣時(shí)期二者百分比不一樣。答案:A632/39123453.以下相關(guān)植物體細(xì)胞雜交敘述,不正確是(

)A.用酶解法去掉細(xì)胞壁,分離出有活力原生質(zhì)體B.誘導(dǎo)兩種植物原生質(zhì)體融合,進(jìn)而形成雜種細(xì)胞C.植物體細(xì)胞雜交最終目標(biāo)是取得細(xì)胞代謝產(chǎn)物D.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)能夠克服不一樣物種間遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙解析:植物體細(xì)胞雜交目標(biāo)是取得雜種植株。植物體細(xì)胞雜交不經(jīng)過有性生殖過程,所以能夠克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙。

答案:C633/39123454.以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖,其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞,所含有染色體組分別是AA和BB。據(jù)圖分析不正確是(

)

A.圖中①過程發(fā)生化學(xué)改變是纖維素和果膠水解B.經(jīng)過②和③過程形成c細(xì)胞只有AABB這一個(gè)類型C.過程②普通使用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑D.過程④和⑤分別是脫分化和再分化解析:將若干a細(xì)胞和b細(xì)胞等量混合后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基上培養(yǎng),經(jīng)過細(xì)胞融合,c細(xì)胞類型包含沒有融合細(xì)胞、相同細(xì)胞融合和不一樣細(xì)胞融合,即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。答案:B634/39123455.下列圖表示胡蘿卜韌皮部細(xì)胞經(jīng)過無(wú)菌操作接入試管后,在一定條件下形成試管苗培育過程。請(qǐng)據(jù)圖回答以下問題。

(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng),培養(yǎng)基中應(yīng)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素,其中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包含

和小分子有機(jī)物,激素包含細(xì)胞分裂素和

兩類。

(2)此過程依據(jù)原理是

。A和B階段細(xì)胞分裂方式是

,B階段除了細(xì)胞分裂外,還進(jìn)行細(xì)胞

等。

(3)B階段需要光照,原因是

。

(4)試管苗根細(xì)胞沒有葉綠素,而葉葉肉細(xì)胞含有葉綠素,這是基因

結(jié)果。

635/3912345解析:植物組織培養(yǎng)是將離體植物組織、器官或細(xì)胞接種到經(jīng)滅菌培養(yǎng)基中,培養(yǎng)基含有組織細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育所需要無(wú)機(jī)物和小分子有機(jī)物,還有