《植物细胞工程的基本技术》学案

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专题2 细胞工程

2.1.1《植物细胞工程的基本技术》学案

【学习目标】

1、掌握植物组织培养的原理和过程。(重、难点) 2、理解植物体细胞杂交技术。(重、难点)

【自主预习】

一、细胞工程和植物细胞的全能性 1.细胞工程的概念: 原理和方法 操作水平 目的 分类 和分子生物学 或细胞器水平 按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 、 。 2、植物细胞的全能性

(1)含义:具有某种生物 的任何一个细胞,都具有发育成 的潜能。

(2)脱分化:让__________的细胞,经过诱导后,失去其特有的________________而转变成未分化细胞,进而形成____________。

(3)再分化:____________在一定的培养条件下,分化出__________,进而形成完整小植株。

(4)在理论上,生物的任何一个细胞都具有 的潜力,但在生物的生长发育过程中,细胞并不表现 ,而是分化成各种 。 (5)生物的体细胞不能表达全能性的原因: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 ,从而构成生物体的不同 。即 。 二、植物组织培养技术

1.原理:植物细胞具有 2.过程: 胡萝卜的组织培养

①取材:消毒后选取根的 部位,切取1cm左右的小块,因为该部位容易诱导

形成

1

3

②接种:将组织块接种到诱导培养基上,诱导出

③培养:在23℃-26℃恒温 条件下培养一段时间,再将愈伤组织转接到 上培养诱导出试管苗

④移栽:将试管苗移栽到大田,培养成正常植株

3.植物组织培养的概念:在 和 的条件下,将 的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生 、丛芽,最终形成完整植株。 三、植物体细胞杂交技术

1.概念:不同种植物的 ,在一定条件下融合成 ,并把杂种细胞培育成新的 的技术。 2.过程:

植物 植物

① ② ③ ④ ⑤ (1)融合成功的标志:杂种细胞再生出

(2)植物体细胞杂交的终点是培育成 ,而不是形成杂种细胞就结束。

(3)杂种植株特征:具备两种植物的遗传特征,原因是杂种植株中含有两种植物的 。

(4)诱导融合的方法:物理法包括 等,化学法一般是用 作为诱导剂。

3、植物体细胞杂交技术的意义:克服了 。

【预习自测】

2

l、有关全能性的叙述,不正确的是

A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此全能性最高 B.生物体内细胞由于分化,全能性不能表达 C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高 D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性

2、在生物体内,细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织、器官,是因为

A.基因的表达有选择性 B.不同的细胞内基因不完全相同

C.细胞丧失了全能性 D.在个体发育的不同时期,细胞内的基因发生了变化 3、植物体细胞融合完成的标志是 A.产生新的细胞壁 C.细胞质发生融合

B.细胞膜发生融合 D.细胞核发生融合

4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指 A.不同植物的精子和卵细胞的融合 B.不同植物的原生质体的融合 C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合 5、下列不属于人工诱导原生质体融合的方法是 A.振动 B.电激 C.PEG试剂 D.重压

【疑难突破】 一、细胞的全能性

1.概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物个体的潜能。

2.物质基础:生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因。 3.细胞表现其全能性的条件。 (1)离体状态。

(2)培养基中除含有一定的水分、无机盐外,还要添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素),这有助于愈伤组织分化为不同组织、器官。

(3)在植物组织培养的前期对光照无需求,在后期需要光照条件,这有利于细胞生长、分化。

4.各种细胞全能性的比较。

(1)应注意细胞的全能性与细胞的分化程度和分裂能力三者间的关系。一般来说,细胞的

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分化程度越高,其分裂能力越弱,其全能性越不容易表现出来。 (2)受精卵>生殖细胞>体细胞。

(3)体细胞中:植物细胞>动物细胞(只有细胞核才有全能性,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;幼嫩的细胞>衰老的细胞) 二、植物组织培养技术 (1)操作流程

外植体离体

脱分化愈伤再分化胚状体生长完整

的植物器官、――→―→――→ 不需光组织―需光或丛芽发育植株组织、细胞

(2)培养条件:营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素(如细胞分裂素、生长素等)及其他条件(无菌、适宜的温度和pH等)。

【特别提醒】 ①幼嫩的组织脱分化较为容易,如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化,而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。②对外植体要进行消毒处理,而对各种器械要彻底灭菌。③植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖,用葡萄糖也可以,但后者的成本高。④诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中,要进行换瓶处理,以改变培养基中的激素配比及浓度。 (3).脱分化和再分化的比较 比较内容 过程 形成体特点 脱分化 外植体―→愈伤组织 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞 a.离体 需要条件 b.适宜的营养 c.生长素/细胞分裂素的比例适中 d.不需光 再分化 愈伤组织―→幼苗 有根、芽 a.离体 b.适宜的营养 c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽 d.光照 【特别提醒】 ①愈伤组织再分化形成植物幼苗时,需光照处理,以便诱导叶绿素的形成。②生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低,因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。细胞分裂素/生长素的比例适中,有利于外植体脱分化,比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽,比例降低则有利于生根。 (4).原理:高度分化植物细胞仍然具有全能性。 三、植物体细胞杂交技术

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1.技术操作流程图

2.原理及过程解读 (1)植物体细胞杂交的障碍

①植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 ②原生质体融合。人工诱导方法包括物理法,如离心、振动、电激;化学法,如聚乙二醇(PEG)诱导等。

(2)杂种细胞的类型

有三种:AA、BB、AB,符合要求的只有AB,需要进行筛选。 (3)杂种细胞AB形成的标志:新的细胞壁的生成。

(4)杂种植株遗传物质的变化: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,形成异源多倍体。

(5)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细胞的全能性。

【课时达标】

【夯实基础】

1、下列细胞的全能性最高的是

A、植物的卵细胞 B、植物的花粉 C、被子植物的受精卵 D、被子植物的叶肉细胞

2.下列属于组织培养的是 A.花粉培育成单倍体植株 B.芽发育成枝条

C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵细胞发育成个体 3.组织培养的理论根据是 A.培养基中营养物质全面 B.细胞的全能性 C.细胞的分裂 D.细胞的分化

4.用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织,下列叙述错

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/n4pd.html

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