【創(chuàng)新方案】2022年高中生物人教版選修三教師用書-2.1植物細胞工程

一、細胞工程和細胞的全能性1．細胞工程概念的理解原理和方法細胞生物學和分子生物學操作水平細胞水平或細胞器水平目的依據人的意愿來轉變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品分類植物細胞工程和動物細胞工程2.植物細胞的全能性(1)植物細胞的全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。(2)在生物體內細胞未表現出全能性的緣由：在特定的時間和空間條件下，基因選擇性表達出各種蛋白質，從而構成不同的組織和器官。(3)表達過程①脫分化：讓已經分化的細胞，經過誘導后，失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞，進而形成愈傷組織。②再分化：愈傷組織在肯定的培育條件下，分化出幼根和芽，進而形成完整的小植株。二、植物組織培育技術1．理論基礎植物細胞的全能性。2．定義在無菌和人工把握條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培育在人工配制的培育基上，賜予適宜的培育條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。3．過程圖4．試驗流程制備外植體→接種→脫分化培育→再分化培育→試管苗eq\o(→,\s\up7(移栽),\s\do5())正常植株三、植物體細胞雜交技術1．概念將不同種的植物體細胞，在肯定條件下融合成雜種細胞，并將其培育成新的植物體的技術。2．過程(1)過程①去除細胞壁的方法是：用纖維素酶和果膠酶處理。(2)過程②誘導融合eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(物理法：離心、振動、電激等,化學法：聚乙二醇PEG作誘導劑))(3)過程③表示雜種細胞再生出細胞壁。(4)過程④和⑤分別表示脫分化和再分化。3．意義克服不同生物遠緣雜交的障礙。四、植物細胞工程的實際應用1．植物繁殖的新途徑(1)微型繁殖①特點：保持優(yōu)良品種的遺傳特性。②意義：高效快速實現種苗的大量繁殖。(2)作物脫毒①選材：無病毒的植物分生區(qū)(如莖尖)。②優(yōu)點：再生植株無病毒，提高產量。(3)人工種子①概念：以植物組織培育得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經人工薄膜包裝得到的種子。②特點：后代無性狀分別；不受氣候、季節(jié)和地域限制。2．作物新品種的培育(1)單倍體育種①過程花藥eq\o(→,\s\up7(離體培育),\s\do5())單倍體eq\o(→,\s\up7(染色體加倍),\s\do5())純合子植株②優(yōu)點：后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳；可以明顯縮短育種年限。(2)突變體及利用①產生：在植物的組織培育過程中，由于培育細胞始終處于不斷的分生狀態(tài)而易受培育條件和外界壓力(如輻射、化學物質等)的影響而產生突變。②利用：從產生突變的個體中篩選出對人類有用的突變體，進而培育成新品種。3．細胞產品的工廠化生產(1)細胞產品種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。(2)生產技術：植物組織培育。一、植物細胞的全能性及植物組織培育閱讀教材P33～35內容，結合試驗操作，探討下列問題：1．試從材料、養(yǎng)分物質和外界條件方面分析實現植物體細胞全能性的條件有哪些。提示：材料離體的細胞、組織或器官培育基種類齊全、比例合適的養(yǎng)分物質及肯定的植物激素外界條件a.無菌操作；b.光照：愈傷組織培育最初避光培育，后期見光培育2.依據試驗操作體會，總結植物組織培育過程中應留意哪些問題。提示：滅菌；嚴格把握光照；植物激素比值的把握。二、植物體細胞雜交技術閱讀教材P36～37內容，觀看分析圖2－5，探討下列問題：1．試總結細胞融合和植物體細胞雜交技術中的理論基礎和完成標志。提示：理論基礎完成標志細胞融合細胞膜的流淌性雜種細胞產生新的細胞壁植物體細胞雜交細胞膜的流淌性、細胞的全能性獲得雜種植株2.植物體細胞雜交和多倍體育種都能獲得染色體加倍的植物，試從培育原理、方法、染色體來源及數目變化角度分析二者有哪些不同。提示：植物體細胞雜交多倍體育種原理細胞的全能性、細胞膜的流淌性染色體數目變異方法通過原生質體融合和植物組織培育得到雜種植株用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，使染色體數目加倍染色體來源和數目變化通過植物體細胞雜交得到的雜種植株，其染色體數不肯定和原來的是倍數關系，由于它的染色體數是兩個細胞的染色體數之和，且一般來自兩種不同的植物通過染色體加倍得到的多倍體植株，其染色體數和原來的是倍數關系，且來自同一個體，加倍的是同源染色體三、細胞工程的實際應用閱讀教材P38～41內容，探討下列問題：1．微型繁殖屬于無性生殖還是有性生殖？提示：無性生殖。2．選用植物分生組織細胞經組織培育可獲得脫毒植物，試分析其緣由。提示：在植物分生區(qū)四周，細胞分裂格外快速，還沒有形成輸導組織，病毒來不及侵入，因此就成為植物體相對無病毒的特殊區(qū)域。3．分析人工種子制備與單倍體育種有哪些區(qū)分。人工種子單倍體育種 原理生殖類型過程外植體eq\o(→,\s\up7(脫分化),\s\do5())愈傷組織eq\o(→,\s\up7(再分化),\s\do5())________eq\o(→,\s\up7(包上種皮))人工種子花藥eq\o(→,\s\up7(離體培育))____eq\o(→,\s\up7(秋水仙素誘導),\s\do5())純合子性狀保持親本優(yōu)良性狀性狀穩(wěn)定遺傳提示：植物細胞全能性染色體數目變異無性生殖有性生殖胚狀體單倍體(重慶高考)某愛好小組擬用組織培育繁殖一種貴重花卉，其技術路線為“取材→消毒→愈傷組織培育→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述，錯誤的是()A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對細胞的損害B．在愈傷組織培育中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞C．出芽是細胞再分化的結果，受基因選擇性表達的調控D．生根時，培育基通常應含α－萘乙酸等生長素類調整劑[解析]植物組織培育中消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又削減消毒劑對培育材料的損害，A項正確；植物體細胞的雜交需先除去細胞壁得到原生質體，再在細胞融合誘導劑作用下獲得染色體加倍的細胞，B項錯誤；細胞分化的實質是基因的選擇性表達，C項正確；植物組織培育過程中，生根階段的培育基中通常應含有生長素類調整劑，D項正確。[答案]B(新課標全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某爭辯小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。回答下列問題：(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培育形成________組織，然后經過________形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為________________。(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指______________________________________。假設甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的緣由是________________________________________________________________________。(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖，經植物組織培育得到的________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。[研析]本題考查植物組織培育技術和植物體細胞雜交技術的相關學問。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：由設問(1)對葉片去壁處理可知獲得結構為原生質體。信息b：由設問(1)融合細胞發(fā)育為雜種植株可知先經過脫分化形成愈傷組織，然后經過再分化形成完整植株。信息c：由設問(1)“這種培育技術”中的“這種”知其包括植物組織培育和細胞融合技術等。信息d：由題干信息“甲與乙均為二倍體藥用植物”可推得設問(2)甲與乙有性雜交的后代之所以不育，是由于二者有性雜交的后代無同源染色體。[析]——解讀信息解讀信息a、b：對甲、乙兩種葉片的葉肉細胞進行去壁處理并用化學方法誘導兩細胞的融合是為了獲得雜種細胞，而雜合細胞的培育需脫分化和再分化等。解讀信息d：甲與乙有性雜交的后代不育可理解為雜交產生的后代不能產生可育的配子，可推得甲、乙有性雜交的受精卵無同源染色體，后代進行減數分裂聯會紊亂。而雜種植株則含同源染色體，聯會正常即配子可育。[聯]——聯系基礎設問(1)可聯系：植物體細胞雜交的基本過程即去壁處理→細胞融合→再生新細胞壁→脫分化→愈傷組織→再分化→完整的植株。設問(2)可聯系：二倍體、多倍體的概念及減數分裂過程中同源染色體的行為特征如聯會正?；蛱貏e等。設問(3)可聯系：人工種子的主要成分即胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等。[答]——解題規(guī)范設問(1)：第6個空，只答“組織培育技術”不得分，由于“這種培育技術”中的“這”包含上述整個過程。設問(2)：多倍體的概念包含幾個關鍵詞“體細胞”、“三個或三個以上”、“個體”，只答“細胞”不答“體細胞”、只答“三個以上”不答“個體”而答“細胞”等均不得分。答不育的緣由的關鍵點在“雜交的后代不育”，因此答緣由時應從減數分裂的角度作答，答“存在生殖隔離”不得分。設問(3)：把人工種子的成分答成“愈傷組織”不得分。[答案](1)纖維素果膠原生質體愈傷再分化(或分化)植物體細胞雜交技術(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體在減數分裂過程中，前者染色體聯會特別，而后者染色體聯會正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽———————————————[課堂歸納]——————————————————[網絡構建]填充：①脫分化②再分化③細胞的全能性④接種⑤細胞的全能性和細胞膜的流淌性⑥聚乙二醇⑦胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等⑧愈傷組織[關鍵語句]1．細胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖細胞>體細胞。2．植物組織培育的理論基礎是細胞的全能性。3．植物體細胞雜交的理論基礎是細胞膜的流淌性和細胞的全能性。4．人工誘導原生質體融合的方法有物理法(離心、振動