生物一轮复习33植物细胞工程

1、植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞的全能性原因：原因：表现的条件：表现的条件：在植物体中未表现的原因：在植物体中未表现的原因：每个细胞都含有本物种的全部遗传信息，每个细胞都含有本物种的全部遗传信息，都具有发育成一个完整个体的潜能。都具有发育成一个完整个体的潜能。离体离体无菌无菌、无毒的环境、无毒的环境适宜的培养基适宜的培养基(营养物质和植物激素营养物质和植物激素) 适宜的环境条件适宜的环境条件(温度等温度等)在个体发育过程中，基因在特定的时空条件下在个体发育过程中，基因在特定的时空条件下选择选择性表达性表达的结果。的结果。全能性的程度：全能性的程度：（1） 受精卵的全能性最高 受精卵生殖

2、细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 （4 4）（3）分化程度低的细胞分化程度高的细胞（1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞（2 2）（3 3）分化程度低的细胞分化程度）分化程度低的细胞分化程度高的细胞高的细胞1 1、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（ ) ) 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一

3、样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C2、在一个生物体内，细胞没有表现出、在一个生物体内，细胞没有表现出全能性，原因是（全能性，原因是（ ）细胞失去了全能性细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因部分丢失细胞中的基因选择性表达细胞中的基因选择性表达细胞中的基因变异不同细胞中的基因变异不同C植物组织培养技术 在无菌和人工控制的条件下，将离在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱

4、导其产生愈伤组织、丛芽，养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。最终形成完整的植株。丛芽（胚丛芽（胚状体）状体）外植体外植体植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化过程过程（分化）（分化）（未分化）（未分化）（分化）（分化）幼芽或幼根？幼芽或幼根？条件？条件？优点？优点？特点？特点？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状适宜温度、无光适宜温度、无光照、照、 pH和无菌环和无菌环境。境。无机、有机成分无机、有机成分和植物激素（和植物激素（生长生长素，细胞分裂素和素，细胞分裂素和赤霉素赤霉素）无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度

5、液泡化排列疏松、无规则排列疏松、无规则分化程度低分化程度低去分化较易去分化较易离体的植物离体的植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化和再分化的比较：内容内容脱分化脱分化再分化再分化过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体形成体形成体特点特点排列疏松、无规则、排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细高度液泡化的薄壁细胞胞有根、芽有根、芽条件条件a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素的比例适中的比例适中d.d.不需光不需光a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分

6、裂素的比例高或低，分别的比例高或低，分别诱导生根或生芽诱导生根或生芽d.d.光照光照3 3、条件、条件 离体离体 培养基培养基: :无机物、有机物和无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）植物激素（生长素，细胞分裂素等）适宜温度、光照、适宜温度、光照、 pHpH和无菌环境。和无菌环境。离体器官离体器官组织细胞组织细胞脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又重新分化重新分化成根或芽等器官。成根或芽等器官。植物体植物体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化根、芽根、芽过程过程再分化再分化已经已经高度分化高度分化的植物细胞经诱导后逐渐失的植物细胞经诱导后逐渐失去原来的结

7、构和功能，转变成去原来的结构和功能，转变成未分化未分化细胞细胞的过程，即形成愈伤组织。的过程，即形成愈伤组织。脱分化：脱分化：再分化：再分化：愈伤组织愈伤组织：一些一些已分化已分化的细胞的细胞 ，经过激素的诱导，已分，经过激素的诱导，已分化的细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形成的化的细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形成的无组织结构、无器官分化的薄壁细胞团无组织结构、无器官分化的薄壁细胞团 1. 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？灭菌，并且要求

8、无菌操作？3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？培养成小植株吗？细胞离体、一定的营养物质、细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件激素和其他外界条件避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。且有些杂菌会危害培养物的生长。其形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如其形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5 5、决定植

9、物脱分化、再分化的关键因素是什么？、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？在有光时，往往容易形成维管组织，在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。而不易形成愈伤组织。植物激素。植物激素。一般，一般，当生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的形成。当生长素含量高于细胞分裂素时，有利于根的形成。 当生长素含量低于细胞分裂素时，有利于芽的形成。当生长素含量低于细胞分裂素时，有利于芽的形成。植物体细胞杂交植物体细胞杂交(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交植物体细胞杂交1你认为两个来自不同植物的体细胞完你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？成融合，遇到

10、的第一个障碍是什么？2怎么样去解决这个障碍呢？怎么样去解决这个障碍呢？3两个原生质体能发生融合，这与细胞两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？膜的什么特性有关？杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物体细胞杂交的过程植物体细胞杂交的过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A A原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A杂种杂种细胞细胞ABAB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B B

11、（1 1）酶解法酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。植物细胞植物细胞原生质体原生质体（2 2）人工诱导人工诱导两种植物的原生质体融合成杂种细胞。两种植物的原生质体融合成杂种细胞。离心、振动、电刺激离心、振动、电刺激 聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEG）处理）处理（3 3）用）用植物组织培养法植物组织培养法培养杂种细胞为杂种植株。培养杂种细胞为杂种植株。纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶物理法：物理法：化学法：化学法：植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型(1)(1)诱导产物诱导产物( (假设用于杂交的两种植物细假设用于杂交的两种植

12、物细胞分别为胞分别为A A、B)B)：未融合的细胞：未融合的细胞：A A和和B B。两两融合的细胞：两两融合的细胞：AAAA、BBBB和和ABAB。多细胞融合体。多细胞融合体。(2)(2)杂种植株的染色体组成和基因型。杂种植株的染色体组成和基因型。分析方法：体细胞杂交即两个细胞融合成一分析方法：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用采用直接相加直接相加的方法。的方法。实例：若一植物细胞含有实例：若一植物细胞含有2X2X条染色体，条染色体，2 2个个染色体组，基因型为染色体组，基因型为AabbAabb，另一植物细胞含有，另

13、一植物细胞含有2Y2Y条染色体，条染色体，2 2个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为ccDdccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X+2Y2X+2Y，基因型为，基因型为AabbccDdAabbccDd。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。得到的植物性状进行判断。若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。若得到的是两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。若得到的是一种植物的性状，但

14、是效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。2.利用多倍体育种能获得这种白菜利用多倍体育种能获得这种白菜-甘蓝吗？怎样获得？甘蓝吗？怎样获得？2N=142N=141.植物体细胞杂交得到的白菜甘蓝是几倍体、几个染色体组、多少染色体，是否植物体细胞杂交得到的白菜甘蓝是几倍体、几个染色体组、多少染色体，是否可育？可育？是四倍体、四个染色体组、是四倍体、四个染色体组、28条染色体、可育条染色体、可育能，先让两者进行有性杂交，对杂交所得种子在萌发成幼能，先让两者进行有性杂交，对杂交所得种子在萌发成幼苗时，用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复育性。苗时，用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复育性。思考：思考：实

15、例实例 番茄番茄- -马铃薯马铃薯 在克服在克服远源杂交不亲和远源杂交不亲和的障碍、培育作物的障碍、培育作物新品种方面所取得的重大突破。新品种方面所取得的重大突破。 意义：意义：未解决的问题：未解决的问题：未能未能让杂种植物按照人们的让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。需要表现出亲代的优良性状。原理：原理：植物细胞的全能性植物细胞的全能性和和细胞膜的流动性细胞膜的流动性植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖

16、速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养细胞的膜流动性细胞的膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 1.概念概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。2.优点优点:1

17、 1）保持优良品种的遗传特性；）保持优良品种的遗传特性；2 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖。）高效快速地实现种苗的大量繁殖。（二）（二）作物脱毒作物脱毒 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差。的病毒，导致产量降低，品质变差。分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养进行组织培养获得脱毒苗获得脱毒苗1.1.原因原因: :2.2.材料材料: :3.3.方法方法: :4.4.结果结果: :（三）神奇的人工种子三）神奇的人工种子1.1.天然种子的局限天然种子的局限 1 1）培育周期长。）培育周期长。 2 2）优良杂种的后代会

18、发生性状分离而丧失其优良）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性。特性。 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种。要占用大量的土地实现制种。1.1.人工种子人工种子胚状体通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。种子。胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+ +人工种皮人工种皮（2 2）人工种子组成）人工种子组成1 1）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分加入适量的养

19、分、无机盐、有机碳源以及农药、加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。抗生素、有益菌、植物生长调节剂等。培植周期短；培植周期短； 后代无性状分离；后代无性状分离；不受气候不受气候, ,季节和地域限制；季节和地域限制；可以很方便地贮藏和运输。可以很方便地贮藏和运输。2 2）优点：）优点：（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且

20、高度不育。长得弱小，而且高度不育。1.1.单倍体定义：单倍体定义：2.2.单倍体形成：单倍体形成：3.3.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点： 设计出通过植物花药组织培养生成正常植株设计出通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。的实验流程。（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种脱分化愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽再分化单倍体单倍体植株植株移栽正常植株正常植株染色体加倍后代都是纯合子，明显缩短育种年限后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.5.优点：优点：（一）单倍体育种（一）单倍体育种二二 作物新品种的培育作物新品种的培

21、育 （二）（二）突变体的利用突变体的利用 植物组织培养过程中，由于培养细胞一植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。外界压力的影响而产生突变。1.1.产生产生：筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体, ,进而培育新品种。进而培育新品种。2.2.利用：利用：二二 作物新品种的培育作物新品种的培育 蛋白质蛋白质, ,脂肪脂肪, ,糖类糖类, ,药物药物, ,香料香料, ,生物碱等生物碱等1.1.细胞产物种类：细胞产物种类：三三 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产植物的组织培养植物的组织培养2.2

22、.技术：技术：3.3.成就：成就：1 1下列属于组织培养的是下列属于组织培养的是 ( )( )A A花粉培育成单倍体植株花粉培育成单倍体植株 B B芽发育成枝条芽发育成枝条C C根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D D未受精的卵细胞发育成个体未受精的卵细胞发育成个体 A A2.2.植物体细胞杂交的过程实质是（植物体细胞杂交的过程实质是（ ）A A、细胞质融合的过程、细胞质融合的过程 B B、细胞核融合的过程、细胞核融合的过程C C、细胞膜融合的过程、细胞膜融合的过程 D D、细胞原生质体融合的过程、细胞原生质体融合的过程D D3.3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后在植

23、物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（ ）A A、叶绿体、高尔基体、叶绿体、高尔基体 B B、线粒体、高尔基体、线粒体、高尔基体C C、叶绿体、线粒体、叶绿体、线粒体 D D、线粒体、内质网、线粒体、内质网B B4.4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（ ）A A、种植、种植F1F1选出不分离者选出不分离者纯合子纯合子 B B、种植、种植秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子C C、种植、种植生长素处理生长素处理纯合子纯合子D D、种植、种植花药离体培养花药离体培养单

24、倍体幼苗单倍体幼苗秋水仙素处理秋水仙素处理纯合子纯合子D D5.5.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是( (多选多选) ) ( )( )A A叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞B B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C C融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D D叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性ADAD 6.6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答： 步

25、骤步骤是去掉是去掉 ，使植物细胞成为，使植物细胞成为 ，最，最常用的方法是常用的方法是 。步骤步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是 ，目的是目的是 。在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是技术手段是 ，其中步骤，其中步骤相当于相当于 ，步骤步骤相当于相当于 。细胞壁细胞壁 原生质体原生质体 酶解法酶解法 聚乙二醇聚乙二醇 诱导原生质体融合诱导原生质体融合 组织培养组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化 植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所

26、表现，其根本原因植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是是 。从理论上讲，杂种植株的育性为从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传。若运用传统有性杂交方法能否实现？统有性杂交方法能否实现？ 因此，这因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 。利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？杂种细胞具有两个亲本的遗传物质杂种细胞具有两个亲本的遗传物质 可育可育 不能不能 克服远缘杂交不亲和的障

27、碍克服远缘杂交不亲和的障碍 不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。7.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（的水稻（2424条染色体）的花药通过无菌条染色体）的花药通过无菌操操作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团愈伤组织形成中，必须从培养基中获得愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 和小和小分分子有机物等营养物质。子有机物等营养物质。要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和和

28、 两类激素。两类激素。组织培养技术不能直接用于（组织培养技术不能直接用于（ ）A A、快速繁殖、快速繁殖 B B、培育无病毒植株、培育无病毒植株C C、植物产品的工厂化生产、植物产品的工厂化生产 D D、培养抗病菌植株、培养抗病菌植株用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（ ）A A、基因重组、基因重组 B B、基因突变、基因突变 C C、染色体变异、染色体变异 D D、染色体分离、染色体分离水、无机盐水、无机盐 细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素 D A A 试管苗的细胞核中含有试管苗的细胞核中含有 个个DNADNA分子。分子。培养成的试管苗可能出现的基因型有培养成的试管苗可能出现的基因型有 。如果要获得育种需要的植株，并能繁殖