2.1植物细胞工程导学案高二下学期生物人教版选择性必修3

第二章细胞工程第1节植物细胞工程第一课时姓名：班级:【学习目标】说明植物组织培养的基本原理，形成科学的世界观。学习植物组织培养的基本技术和植物体细胞杂交技术，概述两种技术的原理和过程。【学习重难点】植物组织培养的原理和过程；植物体细胞杂交技术的原理课前自主探究细胞工程的概念细胞工程是指应用、和等多学科的原理和方法，通过、或上的操作，有目的地获得特定的、组织、、或其的一门综合性的。包括和（含胚胎工程）植物组织培养技术1.植物组织培养的相关概念（1）细胞的全能性：细胞经后，仍然具有发育成完整生物体或的潜能。在生物生长发育过程中，并所有的细胞都表现出全能性。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会。（2）植物组织培养：指将的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。（3）外植体：这些离体培养的植物器官、组织或细胞。（4）脱分化：__________的细胞，在一定的激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的__________，转变成未分化细胞的过程。（5）愈伤组织：已经分化的细胞经，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的团块，称为愈伤组织。（6）再分化：________能重新分化成__________等器官，该过程称为再分化。

2.菊花的组织培养（1）实验原理：植物细胞一般具有（2）实验步骤①消毒:用_______擦拭双手和超净工作台台面；将_______充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用_______消毒30s，立即用_______清洗2～3次再用_________________处理30min后，立即用__________清洗2～3次。②取材：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用____________吸去表面的水分。用解剖刀将____________切成0.5～1cm长的小段。③接种：在_____________旁，将外植体的___________插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于______________的培养箱中培养。培养___________后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导___________的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导___________的培养基上，进一步诱导形成___________。⑤移栽：移栽前先__________封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到到__________的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。（3）注意事项①实验中使用的培养和所有的器械都要结构和功能。接种操作必须在结构和功能旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。②接种时注意外植体的结构和功能，不要倒插。③诱导愈伤组织期间一般不需要结构和功能，，，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。植物体细胞杂交技术1.概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植株的技术。2.原理:原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性、植物细胞一般具有3.过程:(1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)诱导原生质体融合①方法：a物理方法：细胞膜、，，细胞膜的流动等b化学方法：细胞膜、，，细胞膜的流动等②成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。(3)植物体细胞杂交的终点(最终目的)：培育成完整杂种植株(4)杂种细胞的筛选：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。4.意义：植物体细胞杂交技术在打破远缘杂交不亲和，实现植物细胞育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。课堂合作探究探究一细胞的全能性1、全能性的原因是：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物的潜能。2、影响细胞全能性表现的原因：生长发育过程中，在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达出各种蛋白质，从而构成不同的组织和器官。3、表达全能性的措施：植物细胞离体（动物：核移植）,给予一定的营养物质，激素（主要是生长素和细胞分裂素），适宜的温度、PH、光照、渗透压等其它外界条件4、不同细胞全能性的大小(1)体细胞全能性：分化程度低的＞分化程度高的细胞分裂能力强的＞细胞分裂能力弱的。(2)不同细胞的全能性：受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞。(3)不同生物的细胞全能性：植物细胞＞动物细胞。5、全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐___________。[提醒]明辨植物细胞全能性的2个易误点(1)细胞全能性的标志：发育成完整个体或分化成其他各种细胞。(2)全套基因≠全部基因：细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。eq\a\vs4\al([问题探究])1.理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？2．植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？3．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？探究二菊花组织培养过程1、操作流程:离体的植物组织、器官或细胞离体的植物组织、器官或细胞组织培养脱分化愈伤组织组织培养再分化根、芽等器官人为使用植物激素控制移植——→试管苗———→完整的植物体（1）植物组织培养的理论基础：。（2）愈伤组织的细胞是一种排列疏松无规则，高度液泡化，呈无定形状态的。（3）脱分化：由产生的过程。（4）再分化：产生的愈伤组织继续进行培养，等器官或胚状体的过程。2、注意事项①脱分化时要注意避光，有光时往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织②接种时先诱导生芽后诱导生根。启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是和。生长素与细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成口诀：“比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中，不分化”。即“高根低芽中愈伤”。eq\a\vs4\al([问题探究])（1）植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般(填“会”或“不会”)发生改变。（2）同微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？（3）植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？探究三植物体细胞杂交项目植物组织培养植物体细胞杂交原理植物细胞的全能性细胞膜的流动性和植物细胞的全能性过程结果获得完整植株获得杂种植株技术操作脱分化，再分化除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术略微复杂总结：（1）植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，结果是产生新的植株。（2）从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术不涉及有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应属于染色体数目变异。（3）遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但这些遗传物质不一定都表达。（4）经植物体细胞杂交形成的杂种细胞，染色体数、染色体组数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，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2x+2y，染色体组数为4，基因型为AabbccDd。正误判断(1)细胞工程是通过分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。（）(2)植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全性。（）(3)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。（）(4)任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性。（）(5)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。（）(6)植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。（）第二章第1节植物细胞工程第一课时课后案姓名：班级:一、单选题1.在植物组织培养过程中，生长素用量与细胞分裂素用量的比值高时，下列描述正确的是A.有利于根的分化和芽的形成B.不利于根的分化和芽的形成C.有利于芽的形成，抑制根的分化D.有利于根的分化，抑制芽的形成2.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是（）A.对培养基连同其他器械一起进行高压蒸汽灭菌

B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间

C.用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，一旦感染杂菌则前功尽弃

D.将菊花茎段插入时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌污染3.将某植物的幼苗切断后置于无植物生长调节剂的培养液中，刚切断时切口处的生长素浓度与细胞分裂素浓度的比值为甲，第10天时1处和2处的该比值分别为乙、丙，且乙＞甲＞丙（丙<1）。在适宜的温度和光照等条件下培养3周后，应出现的现象是A.1处长茎叶，2处长根 B.1处长根，2处长茎叶

C.1处长根，2处不长茎叶 D.1处不长根，2处长茎叶4.下列关于试管苗移栽的叙述，正确的是A.菊花茎段在生根培养基中生根后，可直接转移至土壤中定植

B.外植体培养2～3周后，可将生长健壮的丛芽直接定植于土中

C.将已生根的试管苗移至草炭土或蛭石中，应加入培养基继续培养

D.待生根后，应将试管苗移至草炭土或蛭石中培养锻炼，然后再转移至土中定植5.用植物高度分化的器官、组织或细胞组织培养可形成愈伤组织，有关叙述，不正确的是：A.愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的

B.愈伤组织的细胞不能发生质壁分离现象

C.愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成的

D.愈伤组织细胞的新陈代谢类型为异养需氧型6.下图为植物体胞杂交及组织培养过程示意图。下列说法不正确的是()①②分別需要用胰蛋白和聚乙二醇进行处理③发挥了重要作用⑤往往需要更换培养基，使伤组织进一步分化为植株D.若原生质体A、B均含有两个染色体组，则理论上杂种植为四倍体7、植物组织培养中涉及到的细胞分裂方式是（）A、有丝分裂B、减数分裂C、无丝分裂D、既有有丝分裂又有减数分裂8.在细胞工程——原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去，通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将：（）A.皱缩B.胀破C.呈球形D.保持原状9.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是（）A.振动 B.电刺激C.PEG D.重压10.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是()A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性11．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是()①体细胞全能性②离体植物器官、组织或细胞③根、芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A．①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤12.下图为白菜—甘蓝的培育流程,相关叙述正确的是()。A.①②过程有关的细胞器主要是高尔基体③④③④所使用培养基的成分相同13.下图所示为植物体细胞杂交技术的过程，下列相关叙述错误的是（）A.a细胞和b细胞诱导融合前要先去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶处理B.从a细胞和b细胞到c细胞的过程中，常用离心、振动、电融合或聚乙二醇（PEG)诱导融合二、不定项选择1.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述错误的是()A.可用PEG诱导植物原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志B.利用植物组织培养技术可大量获得人参皂苷干粉，且已投入规模化生产C.植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类D.获取植物原生质体时，需在蔗糖浓度高于细胞液浓度的缓冲液中进行，以使细胞发生质壁分离2.下列有关利用植物体细胞杂交技术培育白菜甘蓝杂种植株的过程，说法错误的是A.愈伤组织有叶绿体，代谢类型是自养需氧型C.该白菜甘蓝植培育过程包括有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程3.科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列说法错误的是()A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍C.驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织的形成条件下，驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离4.下表示利用棉花叶内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.①过程需在适直条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理B.②过程可对原生质体进行消毒C.③过程中没有基因的选择性表达D.④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理三、填空题1.为了探究6－BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养基中加入6－BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如表所示。培养基编号浓度/mg·L－1m/%n/个6－BAIAA10234回答下列问题：按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为__________和__________两类。上述培养基中，6－BA属于__________类生长调节剂。(2)在该实验中，自变量是_______，因变量是_______，自变量的取值范围是_______。(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是__________号培养基。(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入______(填“6－BA”或“IAA”)2.下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：脱分化再分化

①——→②——→③——→④（1）①表示，它能被培养成为④的根本原因是。（2）②表示，它与①相比分化程度，全能性。

（3）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。

（4）若①是花药，则④是，继续对其使用处理可获得正常植株，该过程称为。

（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是，这说明根尖细胞。3.右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：

（1）步骤①是，最常用的方法是。

（2）步骤③一般常用的化学试剂是，目的是。

(3)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，其中步骤④相当于，步骤⑤相当于。（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使能够在新的植物体上有所表现，其根本原因。（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为倍体。

（6）从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用传统有性杂交方法能否实现？，原因是。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。

（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？。4.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括_______和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和_______两类植物激素。(2)此过程依据的原理是______________。A和B阶段主要进行的分裂方式是_________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞_____等。(3)此过程要无菌操作，主要是指对_______进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。第二章第1节植物细胞工程第一课时答案一、单选：15DDBDB610AABDB1113BBD二、不定项：三、填空题1.(1)大量元素微量元素细胞分裂素(2)IAA浓度再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)0～0.5mg·L－1(3)1(4)6－BA2.（1）离体的植物器官、组织或细胞植物细胞的全能性（2）愈伤组织低高（3）③（4）单倍体植株秋水仙素纯合单倍体育种（5）绿色含有与叶绿素形成相关的基因3．（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法（2）PEG诱导不同植物体细胞的原生质体融合（3）植物组织培养脱分化再分化（4）远源杂交亲本的遗传特征杂种植株获得双亲的遗传物质（5）四（6）可育不能因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍（7）否有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律

4.（1）无机物生长素（2）细胞的全能性有丝分裂分化（3）培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件（4）选择性表达第二章第1节植物细胞工程第一课时答案一、单选：15DABDB610AABDB1113BBD二、不定项：三、填空题1.(1)大量元素微量元素细胞分裂素(2)IAA浓度再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)0～0.5mg·L－1(3)1(4)6－BA2.（1）离体的植物器官、组织或细胞植物细胞的全能性（2）愈伤组织低高（3）③（4）单倍体植株秋水仙素纯合单倍体育种（5）绿色含有与叶绿素形成相关的基因3．（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法（2）PEG诱导不同植物体细胞的原生质体融合（3）植物组织培养脱分化再分化（4）远源杂交亲本的遗传特征杂种植株获得双亲的遗传物质（5）四（6）可育不能因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍（7）否有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律

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