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2.1.1植物细胞工程的基本技术
[学习目标]　1.概述植物组织培养的原理和过程。2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。
一、细胞工程概念及植物组织培养技术
1．细胞工程
(1)概念：应用 等多学科的原理和方法，通过 上的操作，有目的地获得特定的 的一门综合性的生物工程。
(2)分类：依据操作对象分 工程。
2．细胞的全能性
(1)定义：细胞 后，仍然具有 的潜能。
(2)在生长发育过程中，细胞不能表现出全能性的原因：在 下，细胞中的基因会 。
3．植物组织培养：将 等，培养在 上，给予 ，诱导其形成 的技术。
判断正误
(1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性(　　)
(2)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程(　　)
(3)在植物组织培养时，对外植体要进行灭菌处理(　　)
(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样(　　)
核心探讨
探讨点　植物组织培养过程
1．请结合下图中植物组织的变化写出植物组织培养的基本流程：
提示　外植体 。
2．请完善下列基本概念
外植体：用于植物组织培养的 。
愈伤组织：细胞 。
脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去 而转变成 的过程。
再分化：愈伤组织重新 等器官的过程。
3．请完善菊花植物组织培养的实验步骤，并思考以下问题：
(1)为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
提示　避免 ，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(2)高度分化的细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？
提示　需要在 的诱导下。
(3)在植物组织培养的过程中，如何控制光照条件？
提示　脱分化过程中 ，但是再分化过程中 。
核心归纳
1．植物组织培养的理论基础： 。
2．植物组织培养的条件： 。
3．体现细胞全能性的条件
材料 离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素
外界 条件 ①无菌操作； ②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照
4.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值适中 促进愈伤组织的形成
拓展阅读　愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的无定形状态的细胞。愈伤组织形成以后，如果在原来的培养基上继续培养，就会由于培养基中养分不足或有毒代谢产物，导致愈伤组织生长停止，甚至老化变黑乃至死亡。如果要愈伤组织继续生长增殖，必须定期地将它们分成小块，接种到新鲜的培养基上，这样愈伤组织就可以长期保持旺盛的生长。愈伤组织的再分化主要有两种方式。一种是不定芽方式，就是在某些条件下，愈伤组织的细胞发生分化，形成不同的器官原基，再逐渐形成芽和根。另一种是胚状体方式，就是由愈伤组织诱导分化出的具有胚芽、胚根、胚轴的类似于胚的结构。能够产生胚状体的愈伤组织常见于胡萝卜、芦笋、玉米和小麦等植物。
典题应用
1．(2021·辽宁高二期中)下列有关菊花组织培养的叙述，错误的是(　　)
A．对外植体需要消毒处理，对培养基需要高压蒸汽灭菌处理
B．产生愈伤组织是细胞脱分化的结果，受基因选择性表达的调控
C．要先诱导生根后再转接到诱导生芽培养基上进一步形成试管苗
D．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
2．(2021·合肥检测)植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别包括(　　)
①植物细胞的全能性　②离体的植物器官、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完整植株
①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B．①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
二、植物体细胞杂交技术
1．概念：将 ，在一定条件下 ，并把杂种细胞培育成 的技术。
2．过程
(1)去壁：用 去除植物细胞壁，获得原生质体。
(2)人工诱导原生质体融合的方法
①物理法： 等。
②化学法：聚 、 等。
3．植物体细胞杂交的原理
原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
4．意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
判断正误
(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(　　)
(2)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术(　　)
(3)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性(　　)
【核心探讨】
探讨点　植物体细胞杂交技术
1．A种原生质体与B种原生质体融合后，有哪几种类型(只考虑两两融合)？而我们需要的是哪种类型？所以原生质体融合后，我们要进行怎样的处理？
提示　有3种类型： ；我们需要的是 ；因此要对融合后的原生质体进行筛选。
2．若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数： ；染色体组数： ；基因型： ；属于可遗传变异类型中的 。
核心归纳
1．植物体细胞杂交过程
步骤 图解 技术
原生 质体 的获 取 酶解法： 去除细胞壁
原生 质体 的融 合 原理：细胞膜的流动性
杂种 植株 的形 成 植物组织培养
2.植物体细胞杂交与植物组织培养的比较
(1)原理
①植物体细胞杂交的原理：a.细胞膜的流动性；b.植物细胞的全能性。
②植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。
(2)过程
植物体细胞杂交包括原生质体融合和植物组织培养等过程。
(3)繁殖方式
植物组织培养和植物体细胞杂交都属于无性繁殖；并且后者还能打破生殖隔离，实现远缘杂交。
3．杂种植株遗传物质的变化
(1)细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。
(2)染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。
4．特别提醒
(1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。
(2)植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。
(3)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度，不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
【典题应用】
3．下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理
B．诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素
C．a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性
D．d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化
4．(2021·葫芦岛市第八高级中学高二期中)实验人员制备了矮牵牛(2n＝14)红色花瓣(液泡呈红色)与枸杞(4n＝48)叶肉细胞的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列说法错误的是(　　)
A．生成杂种细胞标志着植物体细胞杂交成功
B．可以突破自然生殖隔离的限制而得到种间杂种植株
C．若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目可能为62条或28条或96条
D．参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和高尔基体
答案：
一、1.（1）细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织水平 细胞、组织、器官、个体或其产品 （2）植物细胞工程和动物细胞 2.（1）经分裂和分化 产生完整生物体或分化成其他各种细胞 （2）特定的时间和空间条件 选择性地表达 3.离体的植物器官、组织或细胞 人工配制的培养基 适宜的培养条件 完整植株 判断答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 核心探讨探讨点：1.愈伤组织根、芽等―→试管苗完整植株 2. 离体的植物器官、组织或细胞 排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块 其特有的结构和功能 未分化细胞 分化成根、芽 3.（1）杂菌与培养物竞争营养 （2）一定的激素和营养等条件 （3）一般不需要光照 需要给予适当时间和强度的光照 核心归纳植物细胞全能性 ①离体；②无菌；③培养基；④适宜的培养条件 典题应用答案　C 答案　B 二1.不同来源的植物体细胞 融合成杂种细胞 新植物体 2（1）纤维素酶和果胶酶 电融合法、离心法 乙二醇(PEG)融合法 高Ca2＋—高pH融合法 判断正误答案　(1)×　(2)√　(3)× 【核心探讨】1.AA、BB、AB AB 2.2x＋2y 4个 AabbccDd 染色体数目变异 【典题】答案　C 答案　A

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