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1、 第一章第一章 人体的内环境与稳定人体的内环境与稳定专题专题2细胞工程细胞工程21植物细胞工程植物细胞工程21.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术专题专题2细胞工程细胞工程学学习导习导航航专题专题2细胞工程细胞工程一、一、细胞工程的概念胞工程的概念分子分子细胞器细胞器遗传物质遗传物质二、植物二、植物细胞的全能性胞的全能性1含含义：具有某种生物：具有某种生物_的任何一个的任何一个细胞，都胞，都具有具有发育成育成_的潜能。的潜能。2表达表达过程程(1)脱分化：脱分化：让已分化的已分化的细胞胞经过诱导后，失去其特有的后，失去其特有的_而而转变成未分化成未分化细胞的胞的过程。程。(2)再分
2、化：脱分化再分化：脱分化产生的生的_在一定的培养条件下在一定的培养条件下,再分化出再分化出_，进而形成完整的小植株。而形成完整的小植株。全部全部遗传信息信息完整生物体完整生物体结构和功能构和功能愈愈伤组织幼根和芽幼根和芽三、植物三、植物组织培养技培养技术1理理论基基础(原理原理)：_。细胞全能性胞全能性高度分化高度分化愈愈伤组织器官、器官、组织、细胞胞无菌无菌愈愈伤组织四、植物体四、植物体细胞胞杂交技交技术1概念概念：将不同种的植物：将不同种的植物_，在一定条件下融合，在一定条件下融合成成_并把并把杂种种细胞培育成胞培育成_的技的技术。体体细胞胞杂种种细胞胞新的植物体新的植物体2过程程巧巧记植
3、物体植物体细胞胞杂交：交：细胞融合先去壁，成功胞融合先去壁，成功标志再生壁。志再生壁。组织培养培养为基基础，远缘杂交也交也亲和。和。3融合成功的融合成功的标志志：杂种原生种原生质体再生出体再生出_。4意意义：克服不同种生物：克服不同种生物_的不的不亲和性。和性。细胞壁胞壁远缘杂交交1判一判判一判(1)植物的种子能植物的种子能发育成完整的植株，体育成完整的植株，体现了了细胞的全能性胞的全能性( )(2)离离体体的的植植物物组织在在一一定定的的培培养养条条件件下下分分化化出出根根和和芽芽的的过程程属于脱分化属于脱分化( )(3)植物体植物体细胞胞杂交利用了植物交利用了植物组织培养技培养技术( )(
4、4)植物原生植物原生质体融合的原理是植物体融合的原理是植物细胞的全能性胞的全能性( )2连一一连将下列植物技将下列植物技术与其与其对应原理原理连线植物植物细胞的全能性、分化、脱分化和再分化胞的全能性、分化、脱分化和再分化1细胞的全能性胞的全能性(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有胞都包含有该物种所特有的全套物种所特有的全套遗传物物质，都有，都有发育成育成为完整个体所必需完整个体所必需的全部基因。的全部基因。(2)表达全能性的能力大小表达全能性的能力大小(通常情况下通常情况下)：受精卵受精卵配子配子体体细胞。胞。植物植物细胞胞动物物细胞。胞。
5、具有持具有持续分裂能力的分裂能力的细胞胞不分裂的不分裂的细胞。胞。分化程度低的分化程度低的细胞胞分化程度高的分化程度高的细胞。胞。2植物植物细胞全能性表达所需条件胞全能性表达所需条件(1)体体细胞未表胞未表现全能性的原因：基因的全能性的原因：基因的选择性表达。性表达。(2)体体现细胞全能性的条件：胞全能性的条件：材料材料外植体外植体(离体的离体的细胞、胞、组织或器官或器官)培养基培养基外界条件外界条件种种类齐全、比例合适的全、比例合适的营养物养物质及一定的及一定的植物激素植物激素无菌操作无菌操作光照：愈光照：愈伤组织培养最初避培养最初避光培养，后期光培养，后期见光培养光培养特特别提醒提醒对全能
6、性的理解全能性的理解(1)全能性的原理是指含有全能性的原理是指含有细胞胞发育成完整个体所必需的育成完整个体所必需的“全全套套”基因但不是基因但不是“全部全部”基因，如配子中有全套基因，所以基因，如配子中有全套基因，所以配子具有配子具有较高的全能性。高的全能性。(2)全能性的全能性的标志是已分化志是已分化细胞胞发育成完整个体，不育成完整个体，不仅仅是形是形成某些成某些组织或器官。或器官。 下列下列围绕有关有关细胞全能性的叙述，正确的是胞全能性的叙述，正确的是()A植物体只有体植物体只有体细胞才具有胞才具有发育成完整个体所必需的全套育成完整个体所必需的全套基因基因B高度分化的植物高度分化的植物细胞
7、只有胞只有处于离体状于离体状态时才有可能表才有可能表现出全能性出全能性C植物体内某些体植物体内某些体细胞没有表胞没有表现出全能性，其原因是所含出全能性，其原因是所含基因不同基因不同D紫色糯性玉米种子培育成植株，紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全反映植物种子具有全能性能性B解析解析A项，细胞具有全能性的原因是胞具有全能性的原因是细胞具有胞具有发育成完整育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同的全套基因，同样具有全能性，具有全能性，A项错误；C项，植物体内，植物体内细胞没有表胞没有表现出全出全能性，能性，这是是细胞内基因在特定胞内
8、基因在特定时间和空和空间条件下条件下选择性表达性表达的的结果，果，C项错误;D项,种子种子发育成植株，是正常生命育成植株，是正常生命历程，程，不属于全能性。只有不属于全能性。只有B项是正确的，是正确的，细胞全能性的表达前提是胞全能性的表达前提是离体培养的离体培养的细胞、胞、组织或器官。或器官。(1)植物体内植物体内细胞没有表胞没有表现出全能性，其原因是什么？个体出全能性，其原因是什么？个体细胞的基因相同胞的基因相同吗？为什么？什么？(2)若本若本题D项中玉米植株上的芽中玉米植株上的芽长成一棵小玉米植株，成一棵小玉米植株，这属属于于细胞全能性的表胞全能性的表现吗？提示提示：(1)基因有基因有选择
9、地表达。个体地表达。个体细胞的基因都相同，原因胞的基因都相同，原因是是这些体些体细胞最胞最终都来自一个受精卵的有都来自一个受精卵的有丝分裂。分裂。(2)不属于不属于细胞全能性的表胞全能性的表现。(2014合肥高二合肥高二检测)植物植物细胞表胞表现出全能性的必要条件是出全能性的必要条件是()A给予适宜的予适宜的营养和外界条件养和外界条件B导入其他植物入其他植物细胞的基因胞的基因C脱离母体后，脱离母体后，给予适宜的予适宜的营养和外界条件养和外界条件D将成熟将成熟筛管的管的细胞核移植到去核的卵胞核移植到去核的卵细胞内胞内C解析：植物解析：植物细胞全能性是指具有胞全能性是指具有细胞核的高度分化的植物胞
10、核的高度分化的植物细胞胞(如茎的皮如茎的皮层细胞、胞、韧皮部的薄壁皮部的薄壁细胞等胞等)，离开母体后，离开母体后，在适宜的在适宜的营养和外界条件下，养和外界条件下，细胞首先胞首先发生脱分化，然后恢生脱分化，然后恢复复细胞分裂形成愈胞分裂形成愈伤组织，再在一定的，再在一定的诱导因素作用下因素作用下发生生分化，最后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植分化，最后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植物物细胞的全能性只有在离开母体后才能表胞的全能性只有在离开母体后才能表现出来。成熟出来。成熟筛管管细胞无胞无细胞核。胞核。导入其他植物入其他植物细胞的基因属于基因工程，与胞的基因属于基因工程，与
11、细胞的全能性没有必然的胞的全能性没有必然的联系。系。植物植物组织培养培养1植物植物组织培养中脱分化与再分化培养中脱分化与再分化过程的比程的比较名称名称过程程形成体特点形成体特点条件条件脱分化脱分化再分化再分化离体器官、离体器官、组织、细胞成胞成为愈愈伤组织排列疏松、高排列疏松、高度液泡化的薄度液泡化的薄壁壁细胞胞团愈愈伤组织成成为幼苗或胚幼苗或胚状体状体结构构有根、芽或有有根、芽或有生根生根发芽的能芽的能力力离体；离体；提供提供营养物养物质(有机物、有机物、无机物无机物)；提供提供激素激素(生生长素、素、细胞分裂素等胞分裂素等)；提供其他适宜条提供其他适宜条件件(温度、无菌等温度、无菌等)2.
12、植物激素在植物植物激素在植物组织培养中的作用培养中的作用生生长素素/细胞分裂胞分裂素的比素的比值作用效果作用效果比比值高高时比比值低低时比比值适中适中促促进根分化、抑制芽形成根分化、抑制芽形成促促进芽分化、抑制根形成芽分化、抑制根形成促促进愈愈伤组织形成形成特特别提醒光照提醒光照对植物植物组织培养的影响培养的影响光照条件包括光照光照条件包括光照强强度、度、时间和波和波长等，等，对于植物于植物组织培培养来养来说非常重要。非常重要。在愈在愈伤组织的的诱导阶段往往要暗培养段往往要暗培养(有利于有利于细胞的脱分化胞的脱分化产生愈生愈伤组织，如果是在光照条件下，容易分化，如果是在光照条件下，容易分化产生
13、生维管等管等组织，不利于，不利于产生大量的愈生大量的愈伤组织)，而在再分化的，而在再分化的过程中一程中一定要有光照。定要有光照。3实验操作操作(以胡以胡萝卜的卜的组织培养培养为例例) 如如图所示所示为胡胡萝卜的卜的韧皮部皮部细胞通胞通过无菌操作，接入无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成管后，在一定条件下，形成试管苗的培育管苗的培育过程。程。请据据图回回答下列答下列问题：(1)要促要促进细胞分裂生胞分裂生长，培养基中，培养基中应有有营养物养物质和激素。和激素。营养物养物质包括包括_和小分子有机物，激素包括和小分子有机物，激素包括细胞分胞分裂素和裂素和_两两类植物激素。植物激素。(2)此此过程
14、依据的原理是程依据的原理是_。A和和B阶段主段主要要进行的分裂方式是行的分裂方式是_，B阶段除了段除了细胞分裂外胞分裂外,还进行行细胞胞_等。等。无机物无机物生生长素素细胞的全能性胞的全能性有有丝分裂分裂分化分化(3)此此过程要无菌操作，主要是指程要无菌操作，主要是指对_进行行灭菌消菌消毒。毒。B阶段需要光照，原因是段需要光照，原因是_。(4)试管苗的根管苗的根细胞没有叶胞没有叶绿素，而叶的叶肉素，而叶的叶肉细胞具有叶胞具有叶绿素素,这是是_的的结果。果。(5)A、B两两过程能否在同一培养基上程能否在同一培养基上进行？行？_。培养基培养基芽芽发育成叶，叶肉育成叶，叶肉细胞中叶胞中叶绿素的合成需
15、要光照条件素的合成需要光照条件基因基因选择性表达性表达不能不能解析解析植物植物组织培养是用离体的植物培养是用离体的植物组织、器官或、器官或细胞接种胞接种到到经消毒消毒灭菌的培养基中，培养基中含有供菌的培养基中，培养基中含有供组织细胞生胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，育所需要的无机物和小分子有机物，还有供有供调节细胞脱分化胞脱分化和再分化的和再分化的细胞分裂素和生胞分裂素和生长素。由外植体素。由外植体发育到育到试管苗管苗,脱脱分化分化阶段段细胞胞进行有行有丝分裂；再分化分裂；再分化阶段愈段愈伤组织经细胞有胞有丝分裂和分化形成分裂和分化形成试管苗，此管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉段需要光
16、照，原因是叶肉细胞中叶胞中叶绿素的合成需要光照条件。由于素的合成需要光照条件。由于细胞分裂素和生胞分裂素和生长素素对脱分化、再分化的作用不同，因此需配制不同脱分化、再分化的作用不同，因此需配制不同浓度比度比值的的生生长素、素、细胞分裂素培养基，通胞分裂素培养基，通过转接以便接以便顺利完成脱分化利完成脱分化和再分化。和再分化。(2014山西太原五中高二山西太原五中高二检测)如如图表示基因型表示基因型为AaBb的水稻的水稻的花的花药通通过无菌操作，接入无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成管后，在一定条件下形成试管管苗的培育苗的培育过程。下列相关叙述程。下列相关叙述错误的是的是()A愈愈伤组织是花
17、粉是花粉细胞通胞通过有有丝分裂后形成的不分裂后形成的不规则的的细胞胞团B在愈在愈伤组织的形成的形成过程中，必程中，必须从培养基中从培养基中获得水、无机得水、无机盐和小分子的有机物等和小分子的有机物等营养物养物质C为促促进花粉花粉细胞分裂生胞分裂生长，在培养基中，在培养基中应加入适宜加入适宜浓度的度的生生长素等植物激素素等植物激素D试管苗可能出管苗可能出现的基因型有的基因型有AABB或或AAbb或或aaBB或或aabb解析：解析：选D。花粉是通。花粉是通过减数分裂形成的，其基因型减数分裂形成的，其基因型为AB或或Ab或或aB或或ab，由花粉，由花粉发育而来的个体未育而来的个体未经秋水仙素秋水仙素
18、处理，是理，是单倍体。倍体。1植物体植物体细胞胞杂交的原理交的原理原原生生质体体融融合合的的过程程利利用用了了细胞胞膜膜的的流流动性性，杂种种细胞胞发育育成成杂种植株利用了种植株利用了细胞的全能性。胞的全能性。2过程程如如图是两个不同品种的植物是两个不同品种的植物细胞胞A、B进行行细胞融合的胞融合的过程。程。植物体植物体细胞胞杂交技交技术(1)C：用：用酶酶解法去掉解法去掉细胞壁，胞壁，获得原生得原生质体的体的过程，所用程，所用酶酶为纤维素素酶酶和果胶和果胶酶酶；(2)D：在：在诱导剂的作用下的作用下进行行诱导融合，先融合，先进行膜的融合，行膜的融合，再再进行核的融合行核的融合,最后形成最后形
19、成杂种种细胞胞E，E细胞有三种胞有三种(AA型、型、BB型、型、AB型，只有型，只有AB型才是我型才是我们所需要的所需要的杂种种细胞，所以胞，所以需要需要进行行筛选)；(3)常用的常用的诱导方法：物理法：离心、振方法：物理法：离心、振动、电激；化学法：激；化学法：聚乙二醇聚乙二醇(PEG)。(4)G：细胞融合完成的胞融合完成的标志是新的志是新的细胞壁的生成；胞壁的生成；(5)F：进行行组织培养。培养。目目的的：植植物物体体细胞胞杂交交的的终点点是是培培育育成成杂种种植植株株，而而不不是是形形成成杂种种细胞胞就就结束束。杂种种植植株株的的特特征征：具具备两两种种植植物物的的遗传特征，原因是特征，
20、原因是杂种植株中含有两种植物的种植株中含有两种植物的遗传物物质。优点点：该技技术在在育育种种上上应用用时最最大大的的优点点是是克克服服远缘杂交交不不亲和的障碍。和的障碍。(6)植物体植物体细胞胞杂交后植物的染色体交后植物的染色体组数数染色体染色体组数甲、乙两个数甲、乙两个细胞内染色体胞内染色体组数之和。数之和。植物体植物体细胞胞杂交后的植物交后的植物,有几个染色体有几个染色体组就称就称为几倍体。几倍体。 以下以下为植物体植物体细胞胞杂交技交技术流程流程图，其中甲和乙分，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体胞，所含有的染色体组分分别是是AA和和BB。据。据图分析
21、回答下列分析回答下列问题：(1)过程程发生的化学生的化学变化是化是_。(2)将若干将若干a和和b等量混合后等量混合后转移到培养基上培养，再移到培养基上培养，再经过和和，c的的细胞胞类型有型有_(不考不考虑三个或三个以上的三个或三个以上的细胞融合胞融合)。纤维素和果胶素和果胶发生水解生水解(或者或者纤维素分解素分解为葡萄糖，果胶分葡萄糖，果胶分解解为半乳糖半乳糖醛酸酸)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB(3)在采用化学法在采用化学法进行行过程程时，一般是用，一般是用_作作为诱导剂。(4)植物体植物体细胞胞杂交与自然状况下的生殖交与自然状况下的生殖细胞胞杂交相比，前者交相比，前者的主要意的主
22、要意义是是_。聚乙二醇聚乙二醇(PEG)克服了不同种生物克服了不同种生物间远缘杂交不交不亲和的障碍和的障碍(或或扩大了可用大了可用于于杂交的交的亲本基因本基因组合的范合的范围)解析解析(1)体体细胞胞杂交亦称交亦称为原生原生质体融合，是以植物体体融合，是以植物体细胞胞为材料，材料，经特殊的特殊的酶酶处理后，用去掉了理后，用去掉了细胞壁的裸胞壁的裸细胞胞原生原生质体体为亲本，本，进行融合的一种新型的生物技行融合的一种新型的生物技术。(2)将将若干若干a和和b等量混合后等量混合后转移到培养基上培养，移到培养基上培养，经过细胞融合，胞融合，c的的细胞胞类型包括没有融合的型包括没有融合的细胞、相同胞、
23、相同细胞的融合和不同胞的融合和不同细胞的融合，即胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。(3)在采用在采用化学法化学法进行行过程程时,一般是用聚乙二醇一般是用聚乙二醇(PEG)作作为诱导剂。(4)植物体植物体细胞胞杂交的主要意交的主要意义是克服了不同种生物是克服了不同种生物间远缘杂交不交不亲和的障碍。和的障碍。(1)植植物物体体细胞胞杂交交获得得的的杂种种植植株株一一定定能能表表现两两个个亲本本的的优良良性状性状吗？为什么？什么？(2)甲、乙两个二倍体植物体甲、乙两个二倍体植物体细胞胞杂交后的交后的杂种植株是几倍体？种植株是几倍体？【提提示示】 (1)不不一一定定。两两种种植植物
24、物细胞胞的的基基因因集集中中到到一一个个细胞胞中中，基基因因间的的表表达达可可能能相相互互影影响响：影影响响基基因因表表达达的的因因素素发生生了了变化化,基基因因表表达达的的环境境也也发生生了了变化化，导致致一一些些基基因因不不能能表表达达，因因此此有的性状不能体有的性状不能体现。(2)四倍体。四倍体。区分植物区分植物组织培养与植物体培养与植物体细胞胞杂交的两种方法交的两种方法(1)看后代：看后代：植物植物组织培养是利用培养是利用单一一亲本的本的组织或或细胞，胞，经培养使之培养使之增殖、分化成增殖、分化成为一个完整植株，一个完整植株，为无性生殖无性生殖过程，因此其后程，因此其后代一般均能保持代
25、一般均能保持该亲本的本的遗传特性。特性。植物体植物体细胞胞杂交的本交的本质是将两种不同来源的原生是将两种不同来源的原生质体，在体，在人人为条件下条件下进行行诱导融合。由于植物融合。由于植物细胞具有全能性，融合胞具有全能性，融合之后的之后的杂种种细胞可以再生出具有双胞可以再生出具有双亲性状的性状的杂种植株。种植株。(2)看关系：看关系：杂种种细胞需胞需经植物植物组织培养才能培养才能发育育为具有双具有双亲遗传特性的特性的杂种植株，否种植株，否则将无任何意将无任何意义，因此，植物，因此，植物组织培养是植物体培养是植物体细胞胞杂交的基交的基础。(2014福建福州高二福建福州高二检测)如如图为“番茄番茄
26、马铃薯薯”的培育的培育过程示意程示意图，有关叙述正确的是，有关叙述正确的是()A获得得a、b细胞需要胰蛋白胞需要胰蛋白酶酶和果胶和果胶酶酶B诱导a、b细胞融合的化学胞融合的化学试剂一般用秋水仙素一般用秋水仙素Ca、b细胞融合胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流胞的原理是生物膜具有流动性性Dd、e、f过程程表表示示植植物物的的组织培培养养过程程，e、f分分别为脱脱分分化和再分化化和再分化解析：解析：选C。植物体。植物体细胞在胞在杂交之前，必交之前，必须先利用先利用纤维素素酶酶和和果胶果胶酶酶去除去除细胞壁，胞壁，获得具有活力的原生得具有活力的原生质体；体；a、b细胞融胞融合合为c细胞的原理是胞的原理是细胞膜的流胞膜的流动性；性；诱导a、b细胞融合的化胞融合的化学学试剂一般是聚乙二醇；一般是聚乙二醇；d、e分分别为脱分化和再分化。脱分化和再分化。
