選修三專題二211植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)導(dǎo)學(xué)案

1、專題2 細(xì)胞工程 2.11植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)學(xué)案 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2、嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。學(xué)習(xí)重點1、植物組織培養(yǎng)的原理和過程2、植物體細(xì)胞雜交的原則學(xué)習(xí)難點植物組織培養(yǎng)的實驗二、學(xué)習(xí)過程(一)、細(xì)胞工程1概念：應(yīng)用 和 的原理和方法，通過 或 上的操作，按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的 或獲得 的一門綜合科學(xué)技術(shù)。2分類：根據(jù)操作對象不同，可分為 、 。（二）、植物細(xì)胞的全能性1、植物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括 、 、 、 。2、植物細(xì)胞主要的增殖方式是 ，細(xì)胞分化是指 ，_原因是 _ 。3、全能性是指 ，表現(xiàn)為全能性的原因是 。4在理論上，生物的任何一個細(xì)胞

2、都 ，但在生物的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不表現(xiàn) ，-而是分化成各種 。5特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會有 地表達(dá)出各種 ，分化形成不同的細(xì)胞，從而構(gòu)成生物體的不同 。（三）、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1原理：植物細(xì)胞具有 ，具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成 的潛能。2過程 離體植物的 _ 組織幼根和芽或胚狀體 完整植株。3細(xì)胞脫分化：已 的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的 而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。4植物組織培養(yǎng)：在 和 的條件下，將 的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生 、叢芽，最終形成完整植株。（四）、胡蘿卜的組織培養(yǎng)1、實驗原理 生

3、物體細(xì)胞一般都是由受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，因而都含有該生物的全套的遺傳信息，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。因此，植物體的根、莖、葉細(xì)胞都具有 ，在一定的營養(yǎng)和激素條件下，可以脫分化形成 。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽，進(jìn)而發(fā)育成 。2、實驗步驟將 用自來水充分洗凈，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。在超凈工作臺(或接種箱)上將胡蘿卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用 清洗23次，再用 處理30min后，立即用無菌水清洗23 ( ) 次。用 的濾紙吸去胡蘿卜段表面的水分。然后，在 瓷磚上，用無菌的解剖刀將胡蘿卜段切成1 cm厚的橫切片，再選取有

4、 的部位，切取1 cm。左右的小塊。將 接種到培養(yǎng)基上，用錫箔紙封蓋瓶口，并用橡皮筋扎緊。然后，在培養(yǎng)瓶上貼上標(biāo)簽，寫明材料名稱、接種日期和小組號。 將接種后的胡蘿卜組織塊，放在 恒溫避光條件下培養(yǎng)。4d后，檢查培養(yǎng)材料的污染情況；14d后，觀察愈傷組織的生長狀況。然后，在恒溫箱中繼續(xù)避光培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，注意定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。 培養(yǎng)一段時間后，將生長良好的 轉(zhuǎn)接到分化培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時間后，胡蘿卜的愈傷組織就可以誘導(dǎo)出 。然后將試管苗移栽到大田，培養(yǎng)成 。3、注意事項外植體的選擇與制備 選擇外植體時，由于外植體的脫分化難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而有很大差異，

5、因此，選擇哪些作為外植體應(yīng)該注意。一般來講，煙草、胡蘿卜，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對較易，而植物的莖、葉和成熟的老組織則較難。 制備外植體首先要消毒，其次要選取有形成層的部分，因形成層細(xì)胞易脫分化。 植物組織培養(yǎng)注意的要點 培養(yǎng)基包括所有操作工具都應(yīng)進(jìn)行消毒和滅菌，謹(jǐn)防雜菌污染。 需在無菌條件下操作。 接種，繼代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)移都應(yīng)在接種箱內(nèi)進(jìn)行。對于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要，包括光照強(qiáng)度、時間和波長。但在由高度分化的組織形成愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，而在分化形成試管苗的再生的過程中一定要有光照。誘導(dǎo)形成愈傷組織階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果在光照條件下容易分化

6、產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。由愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗的過程中需要光照，原因是葉中葉綠素的合成需要光照條件。（五）、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1概念：不同種植物的 ，在一定條件下融合成 ，并把雜種細(xì)胞培育成新的 的技術(shù)。2過程 離體的細(xì)胞不同細(xì)胞原生質(zhì)體原生質(zhì)體融合 雜種細(xì)胞雜種植株。3植物體細(xì)胞雜交步驟： (1)去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體，目前最常用的去細(xì)胞壁的方法是酶解法，也就是在溫和條件下用纖維素酶、果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。 (2)不同植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合，必須通過物理法和化學(xué)法來誘導(dǎo)融合。物理方法有：離心、振動、電激等促使原生質(zhì)體融合。化學(xué)法是用聚乙二

7、醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)融合。融合后再生出細(xì)胞壁。 (3)用植物組織培養(yǎng)方法進(jìn)行培育，可得到雜種植株。如圖 在此過程中需要注意的問題有：植物體細(xì)胞雜交過程中，植物細(xì)胞融合所依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞膜的流動性；植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性。體細(xì)胞融合成功以后，既有AB型雜種細(xì)胞，還能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。目前常用的去除細(xì)胞壁的方法是酶解法，保證了原生質(zhì)體活性。植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的形成。植物體細(xì)胞雜交過程仍以植物組織培養(yǎng)為前提，通過植物組織培養(yǎng)完成雜種植株的培育過程。植物體

8、細(xì)胞雜交的最大突破是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，但是目前仍有許多理論和技術(shù)問題沒有解決，離推廣應(yīng)用仍有一定距離。三、反思總結(jié).本節(jié)學(xué)習(xí)了植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)并嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。本節(jié)課的課堂上師生主要解決植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過程、特點、以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易忘、易混點等，最后進(jìn)行當(dāng)堂檢測，課后進(jìn)行延伸拓展，以達(dá)到提高課堂效率的目的。四、當(dāng)堂檢測l、有關(guān)全能性的敘述，不正確的是 A受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體，因此全能性最高 B生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化，全能性不能表達(dá) C卵細(xì)胞與受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高 D植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性2、

9、在生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為 ( )A基因的表達(dá)有選擇性 B不同的細(xì)胞內(nèi)基因不完全相同C細(xì)胞喪失了全能性 D在個體發(fā)育的不同時期，細(xì)胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化3、植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是 ( ) A產(chǎn)生新的細(xì)胞壁 B細(xì)胞膜發(fā)生融合 C細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合 D細(xì)胞核發(fā)生融合4、用不同種植物的兩個體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞的過程。該過程是指 ( ) A不同植物的精子和卵細(xì)胞的融合 B不同植物的原生質(zhì)體的融合 C完整的兩個體細(xì)胞的融合 D植物花粉細(xì)胞的兩兩融合課后練習(xí)與提高1、下列細(xì)胞的全能性最高的是 ( )A、植物的卵細(xì)胞 B、植物的花粉 C、被子植物的受精卵 D、被子

10、植物的葉肉細(xì)胞2下列屬于組織培養(yǎng)的是 ( ) A花粉培育成單倍體植株 B芽發(fā)育成枝條C根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D未受精的卵細(xì)胞發(fā)育成個體3組織培養(yǎng)的理論根據(jù)是 ( ) A培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)全面 B細(xì)胞的全能性 C細(xì)胞的分裂 D細(xì)胞的分化 4愈傷組織細(xì)胞在一種包含所有必需物質(zhì)的培養(yǎng)基中培養(yǎng)了幾個小時，其中一種化合物具有放射性(氚標(biāo)記)。當(dāng)這些細(xì)胞被固定后鏡檢利用放射自顯影技術(shù)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)集中于細(xì)胞核、線粒體和葉綠體。可以肯定標(biāo)記的化合物是 ( ) A一種氨基酸 B尿嘧啶核苷酸 C胸腺嘧啶脫氧核苷酸 D葡萄糖5為獲得純合高蔓抗病番茄植株，采用了下圖所示的方法：圖中兩對相對性狀獨立遺傳。據(jù)圖分析，不

11、正確的是A過程的自交代數(shù)越多，純合高蔓抗病植株的比例越高B過程可以取任一植株的適宜花藥作培養(yǎng)材料 C過程包括脫分化和再分化兩個過程 D圖中篩選過程不改變抗病基因頻率6植物M與N有性雜交不親和，但科學(xué)家設(shè)法獲得了兩者的雜種植株?？茖W(xué)家最可能使用的方法是 ( ) A將M嫁接到N上，或?qū)嫁接到M上 B利用植物體細(xì)胞雜交工程技術(shù)手段，培養(yǎng)成一個雜種植株 C將M的花粉授給N，再將所得種子培養(yǎng)成植株 D將M和N的花粉分別進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，再讓兩種單倍體植株相互授粉，將獲得的種子培養(yǎng)成植株7在不損傷高等植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列哪種物質(zhì)適合于除去細(xì)胞壁 ( ) A蛋白酶 B鹽酸 C淀粉酶 D

12、纖維素酶和果膠酶8、在植物細(xì)胞工程中，當(dāng)原生質(zhì)體融合成一個細(xì)胞后，需要誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壁，參與這一過程的細(xì)胞器是 ( )A、葉綠體、高爾基體 B、線粒體、高爾基體 C、葉綠體、線粒體 D、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)9植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題有 ( ) A去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B將雜種細(xì)胞培育成植株 C讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀 D尚未培育出雜種植物10、與傳統(tǒng)的有性雜交法相比，植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)點是 ( )A、可使兩個親本的優(yōu)良性狀組合到一起 B、可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙C、可以培育出高產(chǎn)性狀明顯的新品種 D、可以降低生成成本，提高接濟(jì)效益11植物體細(xì)胞雜交能解決不

13、同種植物之間由于生殖隔離而不能進(jìn)行有性雜交的問題。植物體細(xì)胞雜交過程不涉及 ( ) A使用限制性內(nèi)切酶 B使用纖維素酶和果膠酶 C誘導(dǎo)兩種不同的細(xì)胞融合 D選擇利于雜種細(xì)胞分裂和分化的培養(yǎng)基12、由基因型為Aa植株的花粉和基因型為Bb植株的花粉，除去細(xì)胞壁后，進(jìn)行原生質(zhì)體融合，可以得到多少種基因型不同的細(xì)胞（僅考慮兩個細(xì)胞融合） A、6種 B、8種 C、10種 D、12種13、下列過程中，不發(fā)生細(xì)胞融合的是 ( ) A、植物體細(xì)胞雜交 B、受精過程 C、氧進(jìn)入細(xì)胞中的線粒體 D、制備單克隆抗體14、要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要 ( ) A、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞 B、離體狀態(tài) C、

14、導(dǎo)入外源基因 D、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素15、如圖為兩個種間植物細(xì)胞融合和再生植株示意圖。請據(jù)圖回答：（一八表示各主要步驟）（1）從步驟一到步驟二是植物細(xì)胞形成 的階段，其關(guān)鍵是使用酶去掉 。（2）從步驟二到步驟三一般要用 作為促融劑。（3）步驟四為 過程。（4）在形成再生植株的過程中與組織培養(yǎng)有相似之處的步驟是 ，理由是 。（5）步驟八表示選擇體細(xì)胞雜種植株，雜種植株不僅在形態(tài)上表現(xiàn)為 ，而且在 等方面發(fā)生了明顯的重組現(xiàn)象。16、下圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，據(jù)圖回答：（1）步驟是去掉 ，使植物細(xì)胞成為 ，最常用的方法是 。（2）步驟一般常用的化學(xué)試劑是 ，目的是 。（3）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株