高二生物山东专版选修1-3植物细胞工程的基本技术

《高二生物山东专版选修1-3植物细胞工程的基本技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二生物山东专版选修1-3植物细胞工程的基本技术（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、31植物细胞工程 31.1植物细胞工程的基本技术 1.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全 能性。 2植物组织培养的基本过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 丛芽或胚状体 发育 完 整植株 3植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性 和细胞的全能性。 4去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶 和果胶酶。 5人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、 振动、电激 )和化学法 (聚乙二醇处理)。 6植物体细胞杂交技术克服了不同生物远缘杂交 不亲和的障碍。 一、细胞工程的概念 二、植物组织培养技术 1理论基础 植物细胞的全能性。 2基本过程 离体的器官、 组织或细胞 A B 发育完整 植株

2、 图中过程为脱分化，过程为再分化，A 表示愈伤组织，B 表示丛芽或胚状体。 3影响因素 (1)植物材料： 不同的植物组织，培养的难易程度差别很大。 同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。菊花的组织 培养一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。 (2)营养物质： 大量元素，如N、P、K、Ca、Mg、S。 微量元素，如B、Mn 、Cu、Zn、Fe、Mo 、I、Co。 有机物，如甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素，以及蔗糖等。 (3)植物激素：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性激素， 二者的浓度、使用的顺序及用量的比例等都会影响实验结果。 (4)环境条件：如pH

3、 、温度、光照等，进行菊花的组织培养一般将pH 控制在 5.8 左右， 温度控制在18 22，并且每日用日光灯照射12h。 三、植物体细胞杂交技术 1概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育 成新的植物体的技术。 2过程 据图填空 (1)过程为去除细胞壁获得原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 (2)过程为原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等，化学法一 般用聚乙二醇作诱导剂。 (3)过程为融合的原生质体再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。 (4)过程为脱分化，过程为再分化。 3意义：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。 1下列生物技术不属

4、于细胞工程领域的是() A植物组织培养技术B转基因技术 C克隆技术D植物体细胞杂交技术 解析： 选 B细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。转基因技术的操作 对象为基因，即DNA 分子水平上的操作技术，属于基因工程。 2植物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 解析： 选 B植物细胞只有保持其全能性，才能发育成完整的植株，因此，植物组织 培养的理论根据是细胞的全能性。 3影响植物组织培养的因素包括() 培养基的营养组成外植体的选取植物激素的使用消毒温度、 pH 、 光照 AB CD 解析： 选 A培养基的营养组成、外植体的种类和生长发

5、育状况、植物激素的浓度和 使用顺序以及温度、光照、pH 都是影响植物组织培养的因素，并且植物组织培养在离体、 无菌条件下才能完成。 4植物组织培养过程中的脱分化是指() A植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程 B未成熟的种子经过长期培养，长出幼苗的过程 C植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程 D取植物的枝芽培育成一株新个体的过程 解析： 选 C植物细胞的脱分化就是让已分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结 构和功能，而转变为未分化的细胞 愈伤组织的过程。 5植物体细胞杂交的结果是() A产生杂种植株B产生杂种细胞 C原生质体融合D形成愈伤组织 解析： 选 A植物体细胞

6、杂交包括经植物细胞融合获得杂种细胞和经植物组织培养形 成杂种植株两个阶段，其结果是产生了具有两种植物遗传特性的杂种植株。 核心要点一 | 细胞的全能性 1.细胞的全能性：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。 2细胞具有全能性的原因 生物体的每一个体细胞都是由受精卵经有丝分裂而来的，含有本物种的全套遗传物质， 都有发育成完整个体所必需的全套基因。 3细胞全能性大小的比较 (1)植物细胞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。 (2)受精卵生殖细胞(精子、卵细胞)体细胞。 (3)体细胞：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。 4植物细胞表

7、现全能性的条件 (1)离体状态。 (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。 (4)外界条件：适宜的温度、pH 和光照等。 (5)无菌操作。 题组冲关 1下列植物组织细胞，在条件适宜的情况下，最易表达其全能性的是() A茎韧皮部细胞B叶肉细胞 C受精卵D根尖分生区细胞 解析： 选 C细胞的全能性由大到小依次是受精卵、生殖细胞、体细胞。 2下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是() A玉米种子萌发长成新植株 B小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞 C小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株 解析： 选 D种子萌发长成

8、植株是由幼体到成体的正常生长发育过程，虽有细胞分化， 但不能体现细胞的全能性；骨髓造血干细胞形成各种血细胞，仅仅是细胞分化的过程，没 有形成完整的个体，不能体现细胞的全能性；花粉离体培养发育成单倍体植株，经历了细 胞分化，体现了花粉(生殖细胞 )的全能性，没有体现体细胞的全能性；胡萝卜根韧皮部细胞 经植物组织培养发育成新植株体现出体细胞的全能性。 核心要点二 | 植物组织培养技术 1植物组织培养的基本过程 (1)外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。 (2)脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细 胞的过程。 (3)愈伤组织：细胞排列疏松且无规则

9、、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。 (4)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的 过程。 2植物激素在植物组织培养中的作用 (1)使用顺序不同，结果不同： 使用顺序实验结果 先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化 同时使用分化频率提高 以上关系可简记为：先“生”，分裂不分化；后“生”分裂又分化；同“使”分化频率高 (2)用量的比例不同，结果也不同： 生长素 /细胞分裂素的比值作用效果 比值高时促进根的分化、抑制芽的形成 比值低时促进芽的分化、抑制根的形成 比值适中促进愈伤组织的形成 以上

10、关系可简记为：“高根低芽中愈伤” 3.菊花组织培养的实验操作流程 (1)制备 MS 固体培养基： 配制各种母液 配制培养基 灭菌。 (2)外植体消毒：取菊花嫩枝流水冲洗 加洗衣粉刷洗流水冲洗20 min 并吸 干， 体积分数为70%的酒精消毒67 s无菌水清洗 吸干 质量分数为0.1% 的氯化汞溶液 消毒 1 2 min无菌水清洗(至少 3 次)。 (3)接种：菊花茎段插入培养基时注意方向，不要倒插。每瓶接种68 块外植体。 (4)培养：最好放在无菌箱中培养，并定期消毒。培养温度控制在1822 ，并且每 日用日光灯照射12 h。 (5)移栽：移栽前应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几

11、日。然后用流水 清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗 长壮后再移栽到土壤中。 (6)栽培：将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开 花。 名师点拨 植物组织培养技术的注意事项 (1)外植体的选择与制备： 外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不 同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组 织较难。 制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部位，因为形成层细胞易脱分化。 (2)无菌操作： 植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过

12、程 要进行严格的无菌操作。 (3)光照的控制： 对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养， 以利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于 产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，以利于叶片内叶绿素 的合成。 (4)植物激素的使用： 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性激素。两类激素的浓 度、使用的先后顺序及用量的比例等都会影响实验结果。 题组冲关 3下列关于植物组织培养中植物激素使用的说法，错误的是() A植物组织培养中的关键激素是生长素和细胞分裂素 B先使用生长素，后使用细胞分裂素

13、，有利于细胞分裂和分化 C先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化 D同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的分化方向 解析： 选 B在植物组织培养中，先使用生长素，后使用细胞分裂素，有利于细胞分 裂，但细胞不分化；先使用细胞分裂素，后使用生长素，细胞既分裂也分化。 4甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养 技术繁殖该植物。回答下列问题： (1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获 得试管苗，其原理是 _ _ 。 (2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可 得到

14、_ 。 若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是_(填 “具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。 (3)图中 A、B、C 所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两 种激素用量的不同造成的，这两种激素是_。A 中的愈伤组织是叶肉细胞 经_形成的。 (4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同 的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，_(填“能”或“不能”)采用经减 数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_ _ 。 解析： (1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、 果糖。用

15、细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整的细胞核，才具有发育为个 体的一整套完整遗传信息。(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。 愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组 织培养得到的花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。 答案： (1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株 (2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、生长素脱分化 (4)不能对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞 的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株 核心要点三

16、 | 植物体细胞杂交技术 1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。 2植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 名称植物组织培养植物体细胞杂交 原理植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细 胞的全能性 过程 离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 丛芽或胚状体 发育 植物体 植物细胞 A 去壁 原生质体 A 人工 诱导 融 合的原生质体AB 再生壁 杂种细胞 AB 脱分化 愈伤组织 再分化 杂种植株原生质体B 去壁 植物细胞 B 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位最容易 诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细 胞 技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法 去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞 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更复杂 3植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 (1)诱导产物 (假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B) 未融合的细胞：A 和 B。 两两融合的细胞：AA、BB 和 AB。 多细胞融合体。 (2)检测方法：对诱导产