生物学案：第章第节植物细胞工程

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第二节植物细胞工程学习目标重难点1。简述细胞全能性的概念。2．能说出植物组织培养的过程和方法。3．能记住植物体细胞杂交技术。重点:1．能解决植物组织培养过程中的问题。2．能分析出植物体细胞杂交培育新品种过程中涉及的植物细胞工程的问题。难点：能区分出植物全能性、脱分化、再分化、原生质体的概念。一、植物组织培养1．细胞全能性（1）概念：细胞都具有发育成为完整新个体的____.（2）原因：虽然生物体的细胞在形态、结构和功能上存在很大的差别,但是几乎每一个细胞内都含有该物种的____________,具有发育成完整个体所必需的________.2．植物组织培养（1）概念：指依据__________原理，在无菌条件下，分离植物的____、____、____或________，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成部分或完整____的技术。（2)材料：最常用的培养材料是植株的____、____、____或____等。（3）过程：分离______→______诱导形成________→再分化形成____、____→继续培育形成完整的______。(4）条件：保证____条件，并将其放到适宜的______上.（5）培养基成分：通常包括水、无机营养、有机营养、天然附加物和生长物质等。①无机营养：包括________、________。②有机营养：主要有____、______和______；糖可以给植物组织提供____，并有调节______的作用。③天然附加物：椰子乳、____________、__________和__________或番茄汁等。④生长物质：常用的有______和__________。3．人工种子(1）概念：指植物组织培养中得到的体细胞______，包埋在含有营养和保护物质的包被中，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体.（2）组成：一般由人工种皮、人工胚乳和胚状体组成。①人工种皮：保持胚状体的____和__________，所用材料应有____、____、对胚状体无毒害作用等特性。一般用________制作人工种皮。②人工胚乳：主要成分有________、____________和______,一般是将这些物质包裹在______中。③优点:制造不受________的制约；繁殖速度快，可在短时间内提供大量____；胚状体是经____________产生的，故其有利于保存该种系的优良性状。预习交流为什么生物体的细胞都含有该物种的全套遗传物质?二、植物细胞培养1．概念：植物细胞培养是将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于__________中进行____培养，得到分散游离的________，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的________的技术。2．与植物组织培养的区别植物细胞培养的目的不是使细胞形成____乃至更多的植物体，而是通过大规模的细胞培养以获得植物细胞或人类所需要的细胞____________。3．应用:工业化生产________，如抗肿瘤药物______、__________等。预习交流金钗石斛是一种名贵的中草药，具有滋阴清热、生津益胃、润肺止咳之功效，因而又有小灵芝草之称,在临床上的需求量较大。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β—谷甾醇.试想我们能否设法用有限的金钗石斛生产大量的大黄酚和β—谷甾醇呢？三、植物细胞工程与育种1．植物体细胞杂交的意义:克服__________________.2．原生质体（1)概念：指去除植物细胞壁后，获得的裸露的植物细胞结构等.（2）制备过程及应用。eq\x(植物的、细胞)eq\o(→,\s\up7(酶、酶)，\s\do5(去除细胞壁）)eq\x(原生质体)eq\o（→，\s\up7（法）,\s\do5(或相对密度漂浮法)）eq\x(\a\al(分离纯化，鉴定活性）)→eq\x(细胞培养或）（3)原生质体仍具有细胞全能性，故其具有再生______、进行连续分裂并长成________的能力。原生质体除了能实现诱导融合外,还能摄入____、____、____、细菌、细胞器等外源物质，是植物细胞工程进行遗传操作如________的良好材料。预习交流原生质体为什么也具有全能性？答案:一、1。（1）潜能（2）全套遗传物质全部基因2．（1）细胞全能性器官组织细胞原生质体植株（2）茎尖根尖叶片花药（3)外植体脱分化愈伤组织根芽小植株(4)无菌培养基（5）大量元素微量元素糖维生素氨基酸碳源渗透压酵母提取液玉米胚乳麦芽浸出物生长素细胞分裂素3．（1)胚状体（2)活力有利于萌发韧性耐压海藻酸钠无机盐碳水化合物蛋白质微胶囊环境因素种苗人工无性繁殖预习交流：答案：进行有性生殖的生物体的细胞都是由受精卵经有丝分裂而来的，有丝分裂产生的子代细胞其遗传物质与亲代细胞相同。二、1.液体培养基悬浮悬浮细胞细胞群体2．组织次生代谢产物3．植物产品紫杉醇食品添加剂预习交流：答案：取金钗石斛的茎尖或根尖组织,并培养为愈伤组织→放入液体培养基中,进行悬浮培养→得到游离的悬浮细胞→筛选→采用液体培养基在生物发生器内，利用发酵技术进行培养→获得大量的金钗石斛细胞→从混合液中分离纯化大黄酚和β谷甾醇。三、1.不同植物之间杂交不亲和的障碍2．（2)叶片根尖纤维素果胶低速离心体细胞杂交（3）细胞壁完整植株DNA质粒病毒基因转移预习交流：答案：植物的原生质体是植物细胞除去细胞壁以外的细胞结构，包括细胞膜、细胞质与细胞核，其中细胞核和细胞质内分布着控制本物种所有性状的遗传信息或全部基因，故原生质体具有全能性。在预习中，还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧!我的学困点我的学疑点一、细胞的全能性1．什么是细胞的分化？2．细胞分化的过程中，会发生遗传物质的改变吗？3．什么是细胞的全能性？4．细胞具有全能性的原因是什么？5．在正常条件下，细胞的全能性都会表现出来吗?进行植物组织培养时，经常选用植物的根尖、茎尖或花药,原因是（).A．分化程度高,全能性不容易表现 B．分化程度高,全能性容易表现C．分化程度低,全能性不容易表现 D．分化程度低，全能性容易表现细胞具有全能性与脱分化和再分化（1)细胞全能性的原因:生物体的每个细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因。(2）细胞全能性的比较：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞；分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。（3）细胞全能性的实现：①植物细胞在离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件下，经脱分化和再分化可实现其全能性，发育为完整个体;②离体的动物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需借助卵细胞的细胞质才能表现出来.二、植物组织培养1．植物组织培养技术的原理是什么?2．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些?3．植物组织培养的培养基含有哪些成分?4．什么是脱分化？什么是再分化?什么是愈伤组织？甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。该过程不涉及细胞的（）。A．有丝分裂B．脱分化 C．减数分裂D．全能性植物组织培养过程分析及应用（1)过程:离体组织器官接种到诱导培养基诱导出愈伤组织→接种到分化培养基植物体。（2）离体材料一般选取幼嫩部位,如茎尖、根尖、形成层等。（3）操作所用器械、培养基都要灭菌，离体材料要进行消毒，整个培养过程应进行无菌操作。（4）在愈伤组织的诱导阶段应避光，进行暗培养有利于细胞的脱分化，而在愈伤组织的分化再生阶段要进行光照。（5）诱导培养基和分化培养基的营养成分相同，但在激素的种类、含量及比例上有所区别。（6)植物组织培养的目的不同，培养阶段也不同：若是进行植物微型繁殖，应培养成植株幼苗;若是生产人工种子,应培养成具有生根发芽能力的胚状体；若是生产细胞产品，则可培养到愈伤组织，从大量培养的愈伤组织中提取产品，如紫草素、紫杉醇等。三、植物体细胞杂交1．在进行植物体细胞杂交之前，为什么要去除细胞壁?通常用什么方法去除细胞壁？去除细胞壁以后的植物细胞叫什么？2．怎样诱导两个不同原生质体的融合?原生质体融合完成的标志是什么？这与细胞中哪种细胞器有关？通过植物体细胞杂交，获得一个杂种植株，需要的步骤是(）。A．获取原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植株B．获取原生质体→原生质体融合→组织培养→杂种植株C．获取细胞→原生质体融合→组织培养→杂种植株D．获取细胞→细胞融合→组织培养→杂种植株植物体细胞杂交过程答案：问题导学活动与探究一：1．答案：生物体的细胞在形态、结构和功能上存在很大的差异，这是细胞分化的结果。2．答案：不会。3．答案：细胞都具有发育成为一个新个体的潜能.细胞的这种特性称为细胞的全能性。4．答案：几乎每一个细胞内都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。5．答案：在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官.迁移与应用:D解析:植物的根尖、茎尖或花药分化程度低,全能性容易表现,易培养成植株。活动与探究二：1．答案：植物组织培养技术所依据的原理是植物细胞的全能性。2．答案：进行植物组织培养时,最常用的培养材料是植株的茎尖、根尖、叶片和花药等.3．答案：植物培养基的成分通常包括水、无机营养、有机营养、天然附加物和生长物质等。4．答案：（1)脱分化是指由已经高度分化的植物细胞在离体的条件下，诱导其形成愈伤组织的过程,也称为去分化。(2)再分化是指愈伤组织在培养基上继续培养，重新诱导分化形成根、芽等器官的过程。（3）愈伤组织是一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。愈伤组织在一定的培养条件下也可诱导形成类似胚的结构（胚状体)。胚状体具有胚芽和胚根，在合适的条件下可发育成为新的植株。迁移与应用：C解析：茎尖分生组织不易被病毒侵染，可作为植物脱毒的材料；该过程要经过脱分化和再分化过程；分裂方式是有丝分裂，原理是细胞的全能性.活动与探究三：1．答案：由于植物细胞壁阻碍了植物细胞的融合，所以在进行植物体细胞杂交之前,必须要先去除细胞壁；去除细胞壁一般采用酶解法;即用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞；去除细胞壁以后的细胞叫原生质体。利用了酶的专一性原理。2．答案：人工诱导原生质体融合的方法可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括离心、振动和电刺激等；化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。原生质体融合完成的标志是形成新的细胞壁；与之形成有关的细胞器是高尔基体。迁移与应用：A解析：植物体细胞杂交过程中需首先获得有活力的原生质体，而原生质体的融合需要在人为诱导下完成，故B、C、D三项都不正确。1．（2012·广东理综，2)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是（）。A．组织培养B．细胞杂交 C．显微注射D．核移植2．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是(）。A．以根尖、茎尖为材料利用组织培养技术可获得具有抗病毒的新品种B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的性状C．利用组织培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜-甘蓝"，克服了生物远源杂交不亲和的障碍3．对人工种子正确的解释是（)。A．通过科学手段人工合成的种子 B．利用植物组织培养技术获得的种子C．种皮能够自我生成的种子 D．人工种子发芽率低4．以下实例不能说明植物细胞具有全能性的是（).A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株B．紫色糯性玉米种子培育出植株C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株5．运用下列各种细胞工程技术培育生物新品种，操作过程中能形成愈伤组织的是（）.①植物组织培养②植物体细胞杂交③动物细胞培养④转基因植物的培育A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④答案：1．A解析：脱毒苗是利用茎尖分生区细胞经植物组织培养技