2020高中生物 第二章 细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术

2020高中生物 第二章 细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术

‎2.1.1‎‎ 植物细胞工程的基本技术 ‎【导学目标】‎ ‎1.举例说明植物细胞具有全能性。‎ ‎2.简述植物组织培养的原理。‎ ‎3.概述植物组织培养技术。‎ ‎4.举例说出植物体细胞杂交技术及其应用。‎ ‎【自主学习】‎ 一、细胞的全能性 ‎1.概念：具有某种生物 的任何一个细胞，都具有发育成 ，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。‎ ‎2．现实表现：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 。‎ ‎3．原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同 。‎ 二、植物组织培养技术 ‎1.原理：植物细胞的 。‎ ‎2．过程：离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织胚状体或丛芽―→试管苗。‎ ‎3．脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。‎ ‎4．植物组织培养的条件 ‎(1) 的植物细胞、组织、器官。‎ ‎(2) 和人工控制。‎ ‎(3)培养在 上。‎ ‎(4)给予 的培养条件。‎ 三、植物体细胞杂交技术 ‎1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。‎ ‎2．过程： 细胞 不同种细胞原生质体 原生质体 ‎ 杂种细胞杂种植株。‎ ‎3．意义：因为不同种生物之间存在 隔离，此项技术在克服不同生物 的障碍上，取得了巨大的突破。‎ 思考交流 ‎1．体细胞具有全能性，由它产生的生殖细胞也具有全能性吗？为什么？‎ ‎2．在去掉细胞壁的时候为什么想到用酶解法，且用纤维素酶和果胶酶？‎ 正误判断 ‎1．植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全能性。( )‎ 5‎ ‎2．植物组织培养的过程不需要在无菌条件下进行。( )‎ ‎3．植物体细胞杂交与细胞膜的流动性无关。( )‎ ‎4．只要将两个去壁的植物细胞放在一起就能发生融合。( )‎ ‎【合作探究】‎ 一、细胞的全能性 什么是细胞的全能性？细胞具有全能性的原因是什么？在证明细胞全能性方面，动物与植物存在什么不同？植物细胞实现全能性的条件有哪些？‎ 一般来说：（1）随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。(生殖细胞较特殊，其分化程度高，全能性也高)；（2）体细胞：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；幼嫩的细胞＞衰老的细胞。‎ 例1　下列有关植物细胞全能性的叙述中，正确的是(　　)‎ A．植物体只有高度分化的体细胞才具有发育成完整个体的潜能 B．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 C．植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础 D．植物细胞脱分化过程体现了植物细胞的全能性 ‎【答案】　C 二、植物组织培养技术 植物组织培养的原理是什么？具体步骤有哪些？在植物组织培养的培养基中经常添加的植物激素有哪些？‎ 例2 下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，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________的结果。‎ ‎(5)A、B两过程能否在同一培养基上进行？________________________________________。‎ ‎【答案】　(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)基因选择性表达 ‎(5)不能 5‎ 三、植物体细胞杂交 植物体细胞杂交的原理是什么？操作流程是怎样的？植物体细胞杂交成功的标志是什么？‎ 例3 白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜和甘蓝进行体细胞杂交可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。‎ ‎(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在________隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过________的方式产生后代。从杂交细胞到获得“白菜—甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有______________。‎ ‎(2)白菜和甘蓝的体细胞在融合前应先用________________处理两种细胞的细胞壁获得原生质体，再用____________作为促融剂诱导原生质体融合进而获得杂种细胞，杂种细胞继续培养，________(填“需要”或“不需要”)进行脱分化。‎ ‎(3)经筛选获得的“白菜—甘蓝”杂种幼苗体细胞中的染色体是________条。‎ ‎【答案】 (1)生殖　杂交(有性生殖)　全能性 (2)纤维素酶、果胶酶　聚乙二醇(PEG)　需要 (3)38‎ ‎【达标检测】‎ 课堂达标 ‎1．细胞工程技术是一门综合科学技术，下列哪项技术不属于细胞工程(　　)‎ A．有性杂交　　　B．体细胞杂交 C．组织培养 D．细胞核移植 ‎2．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的(　　)‎ A．消毒灭菌　　　　B．适宜的温度 C．充足的光照 D．适宜的养料和激素 ‎3．下列属于植物组织培养的是(　　)‎ A．花粉培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条 C．根尖分生区发育成成熟区 D．受精卵发育成植株 ‎4．植物体细胞融合完成的标志是(　　)‎ A．细胞膜发生融合 B．产生新的细胞壁 C．细胞质发生融合 D．细胞核发生融合 ‎5．下列有关植物体细胞杂交的叙述，错误的是(　　)‎ A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上 B．需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 C．利用聚乙二醇可以促进原生质体融合 D．植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞 ‎6．下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答问题。‎ 5‎ ‎(1)在“番茄—马铃薯”的培育过程中，运用了植物细胞工程中的________________技术，原理是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)可用______________________对番茄和马铃薯细胞进行处理获得原生质体；诱导番茄和马铃薯原生质体融合的化学试剂一般用__________________________________。‎ ‎(3)愈伤组织常用作诱变育种的理想材料，理由是_________________________________________。‎ ‎(4)不同物种生物之间存在着天然的________，用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代，而体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。‎ ‎(5)植物组织培养的培养基中除了含有一定的营养物质之外，还必须含有______________，从而促进愈伤组织的形成和再分化。‎ 课外强化 ‎1．以下不能说明细胞全能性的实验是(　　)‎ A．玉米花粉粒培育出植株 B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株 C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤 D．核移植获得的组装细胞培育出的鲤鲫移核鱼 ‎2．韧皮部细胞是高度分化的植物细胞，用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织。下列叙述错误的是(　　)‎ A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的 B．该愈伤组织的细胞没有全能性 C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成 D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构 ‎3．下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述，错误的是(　　)‎ A．属于无性生殖 B．主要理论依据是植物细胞具有全能性 C．培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株 D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等 ‎4．下图为植物组织培养过程，有关说法错误的是(　　)‎ A．b试管中细胞全能性最高 B．d试管中培育出的个体都是纯合子 C．a→b的过程需要激素的刺激 D．a→d的细胞分裂都是有丝分裂 ‎5．下列对植物组织培养过程中的脱分化，叙述正确的是(　　)‎ A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程 B．体内分化的细胞形态、结构和功能发生改变的过程 C．高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程 D．愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程 ‎6．某二倍体植物是杂合子，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答问题。‎ 5‎ ‎(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的________过程，②表示的是________过程。X代表的是_________________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。‎ ‎(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________________________________________________________________________‎ 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有__________________________。‎ ‎(3)对植株甲进行________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过________的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是________植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种。花药离体培养在育种上的特殊意义是________________，从而开辟育种新途径。‎ 5‎