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选择性必修三 第2章 植物细胞工程的基本技术
一、你从教材上找到的关键性语句：
Ⅰ、细胞工程概念
1．细胞工程的含义
原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等
操作水平 细胞水平、细胞器水平或组织水平
目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
分类 植物细胞工程和动物细胞工程
2. 细胞的全能性
(1)定义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
(2)在生物的生长发育过程中，并不是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，细胞中的基因会选择性地表达。
3. 细胞具有全能性的原因（物质基础）
生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质_，都有_发育成为完整个体所需的全部遗传信息_。
Ⅱ、植物细胞工程的基本技术
（一）植物组织培养技术
1. 概念：植物组织培养是指将_离体_的植物_器官__、_组织_或_细胞_（称为_外植体_）等，培养在人工配制的_培养基_上，给予_适宜的培养条件_，诱导其形成__完整植株_的技术。
2. 原理：__植物细胞的全能性__
3. 过程：
脱分化：在一定的_激素_和_营养_等条件的_诱导_下，_已经分化_的细胞_失去其特有的结构和功能__，转变成_未分化的细胞__的过程。
再分化：_愈伤组织_能重新_分化_成_芽、根等器官_的过程。
4.探究.实践：菊花的组织培养
（1）原理
①植物细胞一般具有_全能性__；
②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过_脱分化_和__再分化__，形成_胚状体__，长出__芽和根_，进而发育成_完整的植株_；
③植物激素中_生长素_和__细胞分裂素_是启动_细胞分裂_、_脱分化__和_再分化_的关键激素，它们的_浓度_、_比例_等都会影响植物细胞的发育方向。
（2）材料用具
①外植体：_幼嫩的菊花茎段__：经常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等分裂能力强、分化程度低的区域作为材料，容易诱导形成愈伤组织。
②体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行消毒。
③质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行消毒。
④无菌水：清洗外植体。
⑤培养基：包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）。
（3）方法步骤
①消种毒—②外植体切段—③接种种种—④脱分种种化—⑤再分化种—⑥移栽培养
（二）、植物体细胞杂交技术
1.概念：植物体细胞杂交是指将__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_新植物体_的技术；
2.原理：__植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性__
3.意义：__打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种__
4.过程：
（1）去除细胞壁
①去壁原因：_细胞壁阻碍着细胞间的杂交__
②方法：_酶解法_
③所用酶：_纤维素酶和果胶酶__
（2）原生质体间的融合
①原理：__细胞膜具有一定的流动性_
②方法：物理法：_电融合法、离心法__；
化学法； 聚乙二醇（P、高Ca2+-高pH融合法 。
（3）再生出新的细胞壁
再生出新的细胞壁 、高尔基体和线粒体。
（4）植物组织培养——脱分化、再分化
①原理：_植物细胞的全能性__
②植物体细胞杂交完成的标志：_培育出杂种植株__
二、判断训练：
在植物器官、组织或细胞分化形成愈伤组织的过程中，需要的离体、消毒、适宜的温度、适宜的养料、植物激素等条件(　　)
与成熟的体细胞比，愈伤组织通常全能性更强，分裂能力更强，分化程度更低(　　)
用酶解法获取植物原生质体时，需要用适宜浓度的甘露醇溶液以防止原生质体因吸水而涨破(　　)
在植物组织培养中，生长素/细胞分裂素比例高时有利于根的分化，比例低时有利于芽的分化，比例适中促进愈伤组织的形成。(　　)
愈伤组织的细胞排列整齐而紧密，且为高度液泡化、无定形状的薄壁细胞。(　 　)
在植物组织培养的过程中，脱分化阶段不需要光照，再分化阶段需要给予光照的条件。(　　)
一个四倍体的某植物体细胞与一个二倍体的另一种植物体细胞进行杂交，如果形成的杂交细胞中染色体没有丢失，则该杂交细胞通过组织培养长成的植株属于六倍体，而且是可育的。(　　)
植物产生的种子能发育成新的个体，是种子细胞全能性的体现。(　 　)
细胞工程可以通过在分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质。(　　)
植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(　　)
植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。(　　)
将幼嫩的菊花茎段置于培养皿中切段之前，一定要进行严格灭菌处理。(　　)
为了防止杂菌污染，移栽时打开封口膜或瓶盖后，要立即移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中。(　　)
植物组织培养是指离体的植物器官或细胞进行脱分化形成新个体。( )
外植体接种前常采取酒精处理、次氯酸钠溶液处理等消毒措施。( )
培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株。( )
植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。( )
生长素和细胞分裂素的浓度是影响植物细胞发育方向的关键，而两种激素的比例则影响不大。( )
用纤维素酶和果胶酶水解去壁获得的植物原生质体失去了全能性。( )
再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。( )
植物组织培养和植物体细胞杂交过程染色体的种类和数目都不会发生改变。( )
植物体细胞杂交技术去壁前，需对两种植物细胞进行灭菌处理，以防止杂菌污染。( )
培育甘蓝和萝卜体细胞杂种植株过程中运用了细胞融合技术和植物组织培养技术。( )
三、边练边讲
练习1：植物细胞工程的基本技术
1、为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是(　　)
A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中
B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D．原生质体虽无细胞壁但仍具有细胞的全能性
2、某兴趣小组获得了一株性状优良的红豆杉，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列有关叙述错误的是(　　)
A．使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒处理
B．为保持红豆杉的优良遗传性状，应选用花粉进行离体培养
C．培养基中生长素和细胞分裂素的比例会影响愈伤组织的形成和分化
D．脱分化过程使外植体细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化细胞
3、在菊花的组织培养接种操作完成了3～4 d后，观察同一温室中的外植体，发现有的外植体正常生长，有的外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是(　　)
A．外植体来自衰老的植物组织，其中细胞活性低或结构不完整
B．培养基灭菌不彻底或外植体消毒不彻底
C．接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体
D．愈伤组织形成初期没有给予充足的光照
4、研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n＝14)的优良性状导入普通小麦(2n＝42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是(　　)
A．簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离 B．培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化
C．杂种植株减数分裂时染色体能正常联会 D．杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
5、如图所示是利用植物体细胞杂交技术培育新植株的过程，植物细胞A和B分别来源于二倍体植物甲和乙。下列有关分析正确的是(　　)
A．过程①需要将植物细胞A和B置于含纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中
B．过程②可用聚乙二醇等诱导原生质体a、b融合，主要依据的原理是细胞膜有选择透过性
C．将杂种细胞c培育成新植物体过程中需要根据生长发育进程更换培养基
D．最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异，不可育
6、如图表示利用植物体细胞杂交技术获得杂种植物白菜—甘蓝的过程，以下说法错误的是(　　)
A．①过程表示利用酶解法去除细胞壁获得原生质体的过程
B．②过程可用聚乙二醇诱导原生质体融合
C．③过程中高尔基体活动旺盛
D．最终获得的杂种植株体细胞内含19条染色体
7、培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
回答下列问题。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有____________________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________ _______________________________________________________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________________过程，最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是______________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的_______，这种繁殖方式属于________繁殖。
8、下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．进行a处理时能用果胶酶和纤维素酶
B．b是诱导融合后得到的杂种细胞
C．c是培养后得到的具有高产、耐盐性状的幼苗
D．进行d选择时要将植株种在高盐环境中
讲解1：植物细胞工程的基本技术
1．植物细胞表现全能性的条件
(1)离体状态：最关键
(2)营养物质：种类齐全、比例合适。
(3)植物激素：生长素、细胞分裂素等。
(4)外界条件：适宜的温度、pH等。
(5)无菌操作。
培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌在生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物死亡。
2、全能性大小比较
（1）受精卵＞生殖细胞＞体细胞____
（2）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞_____
（3）_分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞
（4）_植物细胞＞动物细胞
（5）幼嫩的细胞＞衰老的细胞____
3、植物组织培养要点提示
(1) 生殖方式：_无性生殖__
(2)细胞分裂方式：__有丝分裂__
(3)外植体插入培养基的方向：形态学的下端插入培养基
(4)脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗
形成体特点 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞 产生芽、根
所需条件 a.离体； b．适宜的营养； c．生长素与细胞分裂素的比例适中； d．一般不需要光 a.离体； b．适宜的营养； c．生长素与细胞分裂素的 比例高(低)诱导生根(生芽)； d．需光照
(4)植物组织培养中生长素和细胞分裂素用量的比例与植物细胞发育方向的关系
生长素用量与细胞分裂素用来的比值 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
(5)试管苗长成后是否可以直接移栽入土？
在移栽之前，应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养箱中生长几日，然后用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下，等幼苗长壮后再移栽入土。
4、植物体细胞杂交技术要点提示
①植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖，不仅可以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。
②体细胞融合后培养基中共有5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB)，其中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
③植物细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，
④植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。
⑤体细胞杂交过程中涉及的遗传知识：
Ⅰ.从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术属于无性生殖.
Ⅱ.变异类型应是染色体数目的变异。
Ⅲ.培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。
Ⅳ.与有性杂交的比较

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