人教版高中生物选修3[知识点整理及重点题型梳理]植物细胞工程 (植物克隆技术)

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人教版高中生物选修三

知识点梳理

）巩固练习

重点题型（

常考知识点

植物细胞工程（植物克隆技术）

【学习目标】

1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2、体验植物组织培养技术。

3、列举植物细胞工程的实际应用。

【要点梳理】

要点一：克隆——无性繁殖系【植物细胞工程（植物克隆技术）369167克隆】

1.分子水平的克隆:

DNA复制很多碱基序列相同的DNA

2.细胞水平的克隆

细胞细胞分裂很多遗传物质相同的细胞

3.个体水平的克隆

组织、器官细胞分裂遗传背景相同的新个体

要点二：植物细胞工程的基本技术

1.细胞的全能性

（1）遗传基础

生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成的，因而都含有生物体的一整套遗传物质，都具有发育成完整

个体的潜能。

（2）不能表现的原因

在生物体上不能表现出其全能性，只能通过细胞分化形成不同的组织、器官，这是因为在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。

2.植物细胞表现其全能性的条件

（1）脱离母体。

（2）植物组织培养时，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和器官。

（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。

3．植物组织培养

（1）过程：

在无菌条件下，将植物体的器官或组织片段（如芽、根尖或花药）切下来，放在适当的人工培养基上进行离体培养，这些器官或组织就会进行细胞分裂，形成新的组织。这种组织的细胞排列疏松而无规则，是一团无定形的薄壁细胞——愈伤组织。原来已经分化，并且具有一定功能的体细胞（或性细胞）丧失了原有的结构和功能，又重新恢复了分裂功能，叫做细胞的脱分化。将处于脱分化状态的愈伤组织，移植到合适的培养基上继续培养（在适当的光照、温度等条件下）愈伤组织就会重新进行分化，产生出植物的各种组织和器官（如根、茎、叶等），进而发育成一棵完整的植株，这个过程叫做植物细胞的再分化。

脱分化 → 再分化 →

由愈伤组织分化为幼 有根、芽或有生根发芽的能 上述比例小

植物组织培养的过程可概括如下：

外植体（离体的植物器官、组织或细胞） −−−− 愈伤组织 −−−− 根、芽—→植物体。

名称

脱分化

过程

由外植体脱分化为愈 伤组织

形成体特点

排列疏松、高度液泡化的薄 壁细胞团

培养基

生长素与细胞分裂素的 比例大 光

避光

再分化

需光

营养生长 生殖生长

苗或胚状结构

发育成完整的植物体 力

由根、茎、叶、花、果实、 种子组成

自身产生各种激素 需光

要点诠释： ①几个概念：

外植体：用于离体培养的植物组织、细胞或器官。

愈伤组织：在组织培养中，当已分化的细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形成的无组织结构、无器官分化

的薄壁细胞团。在组织培养中，先由外植体增殖产生，在一定条件下，对它经过一段时间培养，可能从其再分化

出具一定结构及功能的器官，如根、茎、胚状体或重新形成完整的植株。

脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。

再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

②组织培养成功的关键是避免微生物的污染，确保无菌条件。

③培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，如矿质元素、糖类、维生素等。 ④植物组织培养中激素的作用

a.脱分化过程中，当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成。

b.再分化过程中，当细胞分裂素与生长素浓度比较高时，有利于芽的形成；浓度比较低时，有利于根的形

成。

⑤影响植物细胞再分化的因素

a.外植体的遗传特征、取材的位置会影响愈伤组织的再分化能力。

b.培养基的成分和物理性质对器官的形成有一定的影响，但起决定的是植物激素，特别是生长素和细胞分裂

素的配比。

（2）用途：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 要点三：植物体细胞杂交

1.原理：细胞膜的流动性和细胞全能性

2.基础：植物组织培养

3.过程：

要点诠释：

①过程为去除植物细胞的细胞壁，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。这样可以获得具有活力的原生质体。

②过程是原生质体间的融合。该过程必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本分为两大类——物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导细胞融合。

③过程是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。在此过程中融合成功的原生质体内活跃的细胞器是高尔基体。

4.与传统杂交育种相比，具有的优越性

（1）克服植物有性杂交不亲和性。

（2）打破物种之间的生殖隔离。

（3）扩大遗传重组的范围。

要点诠释：

①体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组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，其体细胞中染色体为2X+2Y，基因型为AabbccDd。

②培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交未有此过程。

要点四：植物细胞工程的实际应用

1、植物繁殖新途径

（1）微型繁殖技术的优点及范围

①能保持亲本的一切优良性状（高保真），子代个体具有的遗传物质与亲本一样。

②选材少，培养周期短，繁殖率高。

③不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。

④作物脱毒，人工种子中的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽的获得采用的技术还是微型繁殖。

（2）人工种子

①组成：人工种子是由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养物质的人工胚乳三部分组成。如下图：