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第二章 细胞工程 第1节　植物细胞工程
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1、说明植物组织培养的基本原理，形成科学的世界观。
2、学习植物组织培养的基本技术和植物体细胞杂交技术，概述两种技术的原理和过程。
【预习案】----教材研读（自主学习）
细胞工程的概念
细胞工程是指应用 、 和 等多学科的原理和方法，通过 、 或 上的操作，有目的地获得特定的 、组织、
、 或其 的一门综合性的 。包括
和 （含胚胎工程）
植物组织培养技术
1. 植物组织培养的相关概念
（1）细胞的全能性：细胞经 后，仍然具有发育成完整生物体或 的潜能。 在生物生长发育过程中，并 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 。
（2）植物组织培养：指将 的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的 上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（3）外植体：这些离体培养的植物器官、组织或细胞。
（4）脱分化：__________的细胞，在一定的激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的__________，转变成未分化细胞的过程。
（5）愈伤组织：已经分化的细胞经 ，转变成未分化的细胞，进而形成不定形
的 团块，称为愈伤组织。
（6）再分化：________能重新分化成__________等器官，该过程称为再分化。
2.菊花的组织培养
（1）实验原理：植物细胞一般具有
（2）实验步骤
①消毒: 用_______擦拭双手和超净工作台台面；将_______充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用_______消毒30s，立即用_______清洗2～3次再用_________________处理30min后，立即用__________清洗2～3次。
②取材：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用____________吸去表面的水分。用解剖刀将____________切成0.5～1cm长的小段。
③接种：在_____________旁，将外植体的___________插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。
④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于______________的培养箱中培养。培养___________后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导___________的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导___________的培养基上，进一步诱导形成___________。
⑤移栽：移栽前先__________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，将幼苗移植到到__________的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
（3）注意事项
①实验中使用的培养和所有的器械都要 。接种操作必须在 旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。
②接种时注意外植体的 ，不要倒插。
③诱导愈伤组织期间一般不需要 ，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
植物体细胞杂交技术
1.概念：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的植株的技术。
2.原理:原生质体的融合依赖于 、植物细胞一般具有
3.过程:
(1)去壁: 去除植物细胞壁，获得原生质体。
(2)诱导原生质体融合
①方法：a物理方法： 等
b化学方法： 等
②成功的标志：杂种细胞再生出 。
(3)植物体细胞杂交的终点(最终目的)：培育成完整杂种植株
(4)杂种细胞的筛选：体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。
4.意义：植物体细胞杂交技术在打破 ，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
【导学案】---课堂探究(疑难点拨)
探究一 细胞的全能性
1、全能性的原因是：具有某种生物 的任何一个细胞，都具有发育
成 的潜能。
2、影响细胞全能性表现的原因：生长发育过程中，在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达出各种蛋白质，从而构成不同的组织和器官。
3、表达全能性的措施：植物细胞离体, 给予一定的营养物质， 激素（主要是生长素和细胞分裂素），适宜的温度、PH、光照、渗透压等其它外界条件
4、不同细胞全能性的大小
(1)体细胞全能性：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。
(2)不同细胞的全能性：受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞。
(3)不同生物的细胞全能性：植物细胞＞动物细胞。
5、全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐___________。
[提醒]　明辨植物细胞全能性的2个易误点
(1)细胞全能性的标志：发育成完整个体或分化成其他各种细胞。
(2)全套基因≠全部基因：细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
　1.理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？
2．植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？
3．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？
探究二 菊花组织培养过程
1、操作流程:
(
离体的植物组织、器官或细胞
组织培养
脱分化
愈伤组织
组织培养
再分化
根、芽等器官
人为使用植物激素控制
)
移植
——→试管苗———→完整的植物体
（1）植物组织培养的理论基础： 。
（2）愈伤组织的细胞是一种排列疏松无规则，高度液泡化，呈无定形状态的 。
（3）脱分化：由 产生 的过程。
（4）再分化： 产生的愈伤组织继续进行培养， 等器官或胚状体的过程。
2、注意事项
①脱分化时要注意避光，有光时往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织
②接种时先诱导生芽后诱导生根。
3.植物激素在植物组织培养中的作用
启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是 和 。
生长素与细胞 分裂素的比值 作用效果
比值高时 促进根分化、抑制芽形成
比值低时 促进芽分化、抑制根形成
比值适中 促进愈伤组织形成
口诀：“比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中，不分化”。即“高根低芽中愈伤”。
（1）植物组织培养过程中，细胞中的遗传物质一般 (填“会”或“不会”)发生改变。
（2）同微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
（3）植物是自养生物，为什么用于植物组织培养的MS培养基中需要加入有机物作为碳源？
探究三 植物体细胞杂交
项目 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
过程
结果 获得完整植株 获得杂种植株
技术操作 脱分化，再分化 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定方法诱导细胞融合
关系 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略微复杂
总结：（1）植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，结果是产生新的植株。
（2）从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术不涉及有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应属于染色体数目变异。
（3）遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但这些遗传物质不一定都表达。
（4）经植物体细胞杂交形成的杂种细胞，染色体数、染色体组数都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2x+2y，染色体组数为4，基因型为AabbccDd。
正误判断
(1)细胞工程是通过分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。（ ）
(2)植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全性。（ ）
(3)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。（ ）
(4)任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性。（ ）
(5)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。（ ）
(6)植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。（ ）
第二章 第1节　植物细胞工程 （固学案）
1.下列有关细胞全能性的说法,错误的是(　　)
A.生物体内的体细胞全能性不能表达 B.高度分化的细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一 D.从一粒小麦种子长成一棵植株体现了细胞具有全能性
2.(2023山东烟台三中月考)下列关于细胞全能性的叙述,错误的是(　　)
A.理论上,生物体的每个细胞都含有该生物的全套基因,具有全能性
B.植物细胞虽然具有全能性,但并不是所有细胞都能表达全能性
C.植物体只有分生区细胞具有全能性,而其他部位细胞没有全能性
D.植物细胞在一定条件下通过组织培养形成完整植株的过程体现了细胞的全能性
3.(2023吉林田家炳高级中学月考)关于植物组织培养的再分化过程,说法错误的是(　　)
A.不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质
B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素的浓度及比例不同
C.再分化过程需要避光处理
D.核遗传物质没有发生改变,但mRNA有变化
4.在植物激素的作用下,接种于培养基中的外植体往往会发生“脱胎换骨”的变化。下列关于植物组织培养过程的叙述,错误的是(　　)
①离体组织细胞愈伤组织胚状结构植物体
②离体组织细胞胚状结构愈伤组织植物体
③离体组织细胞愈伤组织根和芽植物体
④离体组织细胞愈伤组织根和芽植物体
A.②④　　　B.③④　　　C.①③　　　D.①④
5.(2022湖北华中师大附中期中)菊花组织培养的过程如图所示,下列叙述错误的是(　　)
幼嫩的菊花茎段消毒接种
愈伤组织试管苗移栽
A.①过程需要用酒精和次氯酸钠溶液对茎段进行消毒
B.②过程将消过毒的外植体随意插在诱导愈伤组织的培养基上即可
C.④过程需要诱导生芽和诱导生根两种不同成分的培养基
D.⑤过程移栽前需要先打开培养瓶的瓶盖让试管苗适应外界环境
6.(2022山东济南一中月考)成功获得原生质体是植物体细胞杂交技术的基础。下列关于原生质体的叙述,错误的是(　　)
A.理论上原生质体具有全能性 B.原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性
C.原生质体在适宜条件下能再生出细胞壁D.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质
7.(2023天津北辰月考)“白菜—甘蓝”幼苗的培养过程如图所示,下列叙述错误的是(　　)
A.杂种细胞与愈伤组织细胞中遗传物质相同
B.聚乙二醇可诱导原生质体的融合及杂种细胞细胞壁的再生
C.为获得原生质体,可用纤维素酶和果胶酶处理体细胞
D.愈伤组织形成“白菜—甘蓝”幼苗需添加一定量的植物激素
8.(2023江苏宿迁月考)植株甲是二倍体水稻,利用植株甲获得了植株乙,而后利用植株甲和乙又获得植株丙和丁。培养过程如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A.用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙
B.植株丙与植株丁体细胞中的染色体组数相同
C.植株丁的花药经离体培养可得到植株丙
D.获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖
9.(2023湖南衡阳三中期中)植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术,具有广泛的应用前景和实用价值。下列有关叙述错误的是(　　)
A.植物组织培养属于无性生殖,植物体细胞杂交属于有性生殖
B.对外植体进行表面消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要考虑植物的耐受能力
C.植物体细胞杂交打破了两物种间的生殖隔离,实现了远缘杂交
D.在植物体细胞杂交时,可根据细胞中染色体数目和形态的差异筛选杂种细胞
10.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　 　)
A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C．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
D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性
11．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是(　 　)
①体细胞全能性　②离体植物器官、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植物体
A．①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
12.下图为白菜—甘蓝的培育流程,相关叙述正确的是(　 　)。
A.①过程常选择胰蛋白酶去壁 B.与②过程有关的细胞器主要是高尔基体
C.过程③④都要进行避光处理 D.过程③④所使用培养基的成分相同
13.下图所示为植物体细胞杂交技术的过程，下列相关叙述错误的是 （ ）
A.a细胞和b细胞诱导融合前要先去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶处理
B.从a细胞和b细胞到c细胞的过程中，常用离心、电融合或聚乙二醇（PEG)诱导融合
C.a细胞和b细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁
D.植物体细胞杂交的目的是获得杂种细胞
14.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述错误的是 ( )
A.可用PEG诱导植物原生质体融合，再生出细胞壁是融合成功的标志
B.利用植物组织培养技术可大量获得人参皂苷干粉，且已投入规模化生产
C.植物培养基中常用的植物生长调节剂一般可以分为生长素类、细胞分裂素类
D.获取植物原生质体时，需在蔗糖浓度高于细胞液浓度的缓冲液中进行，以使细胞发生质壁分离
15.科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。下列说法错误的是 ( )
A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍
B.驱蚊草的培育过程技术的原理包括细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
C.驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织的形成
D.自然条件下，驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离
二、不定项选择
1.下列有关利用植物体细胞杂交技术培育白菜--甘蓝杂种（白菜和甘蓝都是二倍体）植株的过程，说法错误的是( )
A.愈伤组织有叶绿体，代谢类型是自养需氧型
B.白菜--甘蓝植株不能结种子
C.该白菜---甘蓝植培育过程包括有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程
D.白菜-甘蓝杂种植株的形成是植物细胞全能性表达的结果
2.下表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是( )
A.①过程需在适直条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理
B.②过程可对原生质体进行消毒
C.③过程中没有基因的选择性表达
D.④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理
三、填空题
1.下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：
脱分化 再分化
①——→②——→③——→④
（1）①表示　　　 　　，它能被培养成为④的根本原因是　　　 　　　　　。
（2）②表示　　　 　，它与①相比分化程度　　　　　，全能性　　　　　。
（3）若①是花药，则④是　　　 　，继续对其使用　　　　 　处理可获得　　　　　正常植株，该过程称为　　 　　　。
（4）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是　　　，这说明根尖细胞　　　　　　　　 　
2.下图表示菊花的茎尖细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，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，这是基因________ ___的结果。
3.右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
（1）步骤①是　　　　　 　　　　　　，最常用的方法是　　　　　　 　　。
（2）步骤②一般常用的化学试剂是　　　　，目的是　　　　　 　　　。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是　　　　　　 　，其中步骤④相当于　　　　　　　　，步骤⑤相当于　　 　　。
（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使　　　　　　能够在新的植物体上有所表现，其根本原因　　　 　 　　　。
（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为　　　　倍体。
（6）从理论上讲，杂种植株的育性为　 　　。若运用传统有性杂交方法能否实现？　　 　　　，原因是　　　 　　。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于　　　　　 。
（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为　　　 。
4.为了探究6－BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，某研究小组在MS培养
基中加入6－BA和IAA，配制成四种培养基(见下表)，灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、
消毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间后，统计再生丛芽外植体的比率(m)，以及再生
丛芽外植体上的丛芽平均数(n)，结果如表所示。
培养基编号 浓度/mg·L－1 m/% n/个
6－BA IAA
1 0.5 0 76.7 3.1
2 0.1 77.4 6.1
3 0.2 66.7 5.3
4 0.5 60.0 5.0
回答下列问题：
按照植物的需求量，培养基中无机盐的元素可分为__________ 和_________ _两类。上述培养基中，6－BA属于_______ ___类生长调节剂。
(2)在该实验中，自变量是_______ ，因变量是_______ 自变量的取值范围是_______ 。
(3)从实验结果可知，诱导丛芽总数最少的培养基是__________号培养基。
(4)为了诱导该菊花试管苗生根，培养基中一般不加入______ (填“6－BA”或“IAA”)
第二章 第1节　植物细胞工程 预习案 答案
一、细胞生物学 分子生物学 发育生物学 细胞器 细胞 组织水平 细胞 器官 个体 产品 生物工程 植物细胞工程 动物细胞工程
二、1、（1）分裂和分化 其他各种细胞 不是 选择性的表达 （2）离体 培养基
（4）已经分化 结构和功能 （5）脱分化 薄壁组织 （6）愈伤组织 芽根
2、（1）全能性（2）酒精 流水 酒精 无菌水 次氯酸钠 无菌水 无菌滤纸 外植体
酒精灯火焰旁 1/3-1/2 18-22℃ 15-20d 生芽 生根 试管苗 打开 消过毒 （3）灭菌 酒精灯火焰 方向 光照
三、2、细胞膜的流动性 全能性 3、纤维素酶 果胶酶 （2）电融合法 离心法 聚乙二醇（PEG）融合法 高Ca2+-高PH融合法 细胞壁 4、 生殖隔离
导学案 答案
探究一 1、全套遗传信息 完整生物体或分化成其他各种细胞 5、降低
　1、正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传物质。
2、否。因为种子中的胚已经完成早期发育，相当于新植株的幼体，并没有体现出细胞的全能性。
3、有。因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全套基因。
探究二
1、（1）植物细胞的全能性 （2） 薄壁细胞 （3）高度分化的植物组织或细胞 愈伤组织 （4）脱分化 重新分化成根或芽
3、生长素 细胞分裂素
（1）不会 （2）微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则含有植物生长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。（3）通常植物体本身进行光合作用产生糖类，不需要外部供给糖，但植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类，因此必须在培养基中添加糖类，作为碳源和能源物质，同时维持细胞的渗透压。
正误判断：××√××√
第二章 第1节 植物细胞工程 固学案答案
一、单选
1.D 2.C 3.C 4.A 5.B 6.D 7.B 8.C
9.A 10.B 11.B 12.B 13.D 14.D 15.C
二、不定项： 1.ABC 2.BC
三、填空题
1.（1）离体的植物器官、组织或细胞 植物细胞的全能性 （2）愈伤组织 低 高
（3）单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种 （4）绿色 含有与叶绿素形成相关的基因
2.（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）选择性表达
3．（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法 （2）PEG 诱导不同植物体细胞的原生质体融合（3）植物组织培养 脱分化 再分化（4）远源杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质（5）四（6）可育 不能 因为不同种生物之间存在生殖隔离 克服远缘杂交不亲和的障碍（7）否 有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律
4. (1)大量元素　微量元素　细胞分裂素　
(2)IAA浓度　再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)　0～0.5 mg·L－1　(3)1　(4)6－BA

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