新版高中生物第1节 一 植物细胞工程的基本技术

第1节植物细胞工程一植物细胞工程的基本技术人教版高中生物学习目标：阐明植物组织培养过程和概述植物体细胞杂交技术核心素养：1.文化基础：说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。2.自主发展：查阅资料，尝试探究植物完成菊花组织培养及植物体细胞杂交。3.社会参与：联系实际，举例说明应用植物组织培养实例。从社会中来兰花（学名：Cymbidiumssp.）单子叶植物纲、兰科、兰属植物通称高贵典雅兰花种子通常发育不全，自然条件下萌发率极低。人工栽培一、植物细胞的全能性1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有_________________________或______________________________的潜能。产生完整生物体分化成其他各种细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_______________________。2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因选择性地表达二、植物的组织培养1．概念：将_________________的植物器官、组织或细胞等，培养在____________________________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成________________________的技术。离体人工配制的培养基完整植株1.什么是植物组织培养技术？菊花的组织培养2.怎么进行菊花的组织培养？让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_____________________，转变成未分化细胞的过程。脱分化：结构和功能一团没有特定结构和功能,排列疏松而无规则,高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。接种外植体诱导愈伤组织脱分化：愈伤组织:胚状体:再分化：脱分化产生的__________________，在一定的培养条件下，再分化出____________________________，进而形成完整的小植株。愈伤组织芽、根等器官激素的作用：植物激素中_______________和____________________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。生长素细胞分裂素植物细胞离体培养,经过脱分化和再分化,发育成胚状体。胚状体经过生长发育成完整植株。诱导出芽诱导生根移植成活再分化2．植物组织培养过程将流水冲洗后的外植体用________________消毒30s，用无菌水清洗2～3次后，再用____________________________处理30min，用无菌水清洗2～3次。酒精次氯酸钠溶液①外植体的消毒：用酒精擦拭双手和超净工作台②外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。③接种：在_______________旁，将外植体的1/3～1/2插入________________的培养基中。酒精灯火焰诱导愈伤组织④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的__________________中培养。定期观察和记录_____________的生长情况。培养箱愈伤组织一定激素和营养等条件诱导下脱分化薄壁组织愈伤组织⑤转移培养：将生长良好的愈伤组织转接到___________________的培养基上。长出芽后，再将其转接到________________的培养基上，进一步诱导形成试管苗。诱导生芽诱导生根⑥移栽：移栽前先打开封口膜或瓶盖，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，将试管苗移植到消过毒的____________________上，壮苗后再移栽入土。蛭石或珍珠岩脱分化和再分化的比较比较内容脱分化再分化过程需要条件外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例适中④不需光①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽)④需光照3.思考与讨论（1）接种3—4d后，检查外植体的生长情况，统计由多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析他们被污染的原因。提示：用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如细菌、真菌等，培养物一旦收到污染，就会导致前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。导致外植体被污染的原因可能是：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。2.你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？提示：观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间出了愈伤组织。从刚才接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。3.观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。提示：做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基，诱导生芽的培养基等，可以进行不同配方的比较。4.你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？提示：生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又要不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法，培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。三、植物体细胞杂交技术嫁接超级作物1.概念：将_______________的植物体细胞，在一定条件下融合成_________，并把杂种细胞培育成______________的技术。不同来源杂种细胞新植物体2．过程纤维素酶和果胶酶去除细胞壁去除细胞壁A细胞B细胞A原生质层B原生质层正在融合的原生质体诱导原生质体融合的方法电融合②化学法：_____________________融合法、高Ca2＋－高pH融合法等。聚乙二醇(PEG)①物理法：__________法、_________法等。离心诱导脱分化再分化移栽后的植株再生出细胞壁愈伤组织杂种植株3.意义克服不同种生物_________________的不亲和性。远缘杂交4.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理选材技术操作关系植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同植物细胞融合后形成的杂种细胞脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合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更复杂过程

过程四、总结及练习1．下面是植物组织培养过程示意图，相关说法正确的是(

)外植体①(――→)愈伤组织②(――→)长出丛芽③(――→)生根④(――→)移栽成活A.上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染C.外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照D.外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色提示：植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。A2．下图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图分析回答：(1)图中所示过程的原理有________________________________________。(2)图中的①过程是______________________________________________。细胞膜具有流动性、植物细胞具有全能性(去壁)制备原生质体(3)植物体细胞融合成功的标志是____________________，其产生与细胞内____________________(细胞器)有关。(4)③和④过程分别是__________________和________________过程。则该杂种植株有_____________个染色体组。(5)该技术最显著的优势是______________________________________。提示：(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程，其原理是细胞膜具有流动性；将杂种细胞培育成新的个体，其原理是植物细胞具有全能性。(2)图中的①过程是去除植物细胞壁，制备原生质体。形成新的细胞壁高尔基体脱分化再分化四克服远缘杂交不亲和的障碍(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，植物细胞壁