高中生物《植物细胞工程的基本技术》导学案+课后练习题

2.1植物细胞工程

第1课时植物细胞工程的基本技术[学习目标] 1.理解植物细胞的全能性。2.了解植物细胞脱分化和再分化的结果。3.掌握植物组织培养的特点。4.理解植物体细胞杂交和植物组织培养的联系。

知识点一细胞工程和细胞的全能性

知识梳理

1.细胞工程的含义

原理和方法□01细胞生物学和分子生物学

操作水平□02细胞水平或□03细胞器水平

目的按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品

分类□04植物细胞工程和□05动物细胞工程

2．细胞的全能性

(1)定义：具有某种生物□01全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成□02完整生物体的潜能。

(2)表达过程

①脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的□03结构和功能而转变成未分化细胞的过程。

②再分化：脱分化产生的□04愈伤组织在一定的培养条件下，再分化出□05幼根和芽，形成完整的小植株。

③愈伤组织：是一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度□06液泡化的呈无定形状态的□07薄壁细胞团。

(3)现实表现：生物体生长发育过程中，细胞□08并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。

(4)现实表现原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的□09基因会有选择

性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。

(5)植物细胞表现出全能性的条件

①离体条件。

②营养适宜及需一定的植物激素。

③无菌条件、注意温度、pH、光照等条件的控制。

(6)细胞全能性大小比较

①植物细胞>动物细胞(动物细胞细胞核具有全能性)。

②受精卵>□10生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。

③体细胞：分化程度□11低的>分化程度□12高的，细胞分裂能力□13强的>细

胞分裂能力□14弱的，幼嫩的细胞>衰老的细胞。

[问题探究] 1.理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？

提示：正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传物质。

2．植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？

提示：否。因为种子中的胚已经完成早期发育，相当于新植株的幼体，并没有体现出细胞的全能性。

3．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？

提示：有。因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全部基因。

典题分析

题型一细胞全能性的体现

[例1]以下不能说明细胞具有全能性的实验是()

A．玉米花粉粒培育出植株

B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株

C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤

D．核移植获得的组装细胞培育出鲤鲫移核鱼

解题分析细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。玉米花粉粒培育出植株、向日葵细胞培育出植株、组装细胞培育出鲤鲫移核鱼都是全能性的体现，A、B、D不符合题意；只有C没有得到完整个体，不

能体现细胞的全能性，C符合题意。

答案 C

[例2]下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是()

A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因

B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性

C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同

D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性

解题分析细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A错误；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C错误；种子发育成植株，是正常生命历程，未反映全能性，D错误；植物细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官，B正确。

答案 B

技法提升

(1)全能性一定由细胞发育成完整个体才能体现出来，反之，不能称为全能性。如将干细胞培育成某一器官，其过程不体现细胞的全能性。

(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因，而配子中有全套基因，同样具有全能性。

知识点二植物组织培养

知识梳理

1.概念：植物组织培养就是在□01无菌和人工控制条件下，将□02离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的□03培养基上，给予□04适宜的培养条件，诱导其产生□05愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

2．理论基础：□01植物细胞的全能性。

3．胡萝卜的组织培养实验

(1)原理

(2)过程

(3)注意事项

①光照时期：脱分化产生愈伤组织需□

09避光培养，再分化时需在□10光照条件下培养，以利于叶绿素的形成。

②培养顺序：将愈伤组织转接到分化培养基上，要先进行生芽培养，再进行生根培养，最终诱导出试管苗。

③植物激素在植物组织培养中的作用

生长素用量细胞分裂素用量的比值⎩⎪⎨⎪⎧ 高：利于□11根的分化、抑制芽的形成低：利于□12芽的分化、抑制根的形成适中：促进愈伤组织的生长

[问题探究] 1.在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？

提示：避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。

2．愈伤组织的诱导阶段，为什么要黑暗培养？

提示：黑暗条件有利于细胞脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于愈伤组织的产生。

3．植物组织培养中的脱分化阶段，培养的组织细胞是自养型还是异养型？为什么？

提示：脱分化过程中细胞营异养生活，因为此时细胞没有叶绿体，并且一般要避光培养，无法进行光合作用。

4．体细胞组织培养和花药离体培养分别属于什么生殖方式？

提示：前者属于无性生殖，后者属于有性生殖。

典题分析

题型二 植物组织培养的过程分析

[例3] 植物组织培养的过程可以归纳为①――→脱分化②――→再分化③―→④。对此叙

述有错误的是( )

A ．②→③过程中，细胞分裂素与生长素的浓度比低时，促进根生长

B ．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性

C ．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段

D ．②是根和芽，③是愈伤组织，④是幼苗

解题分析 ①是外植体，②是愈伤组织，③→④为个体发育过程，包括植物的营养生长和生殖生长阶段，因此③是幼苗，④是完整植株，D 错误，C 正确；②→③是再分化过程，细胞分裂素与生长素的浓度影响生根和生芽，细胞分裂素较多时促进生芽，生长素较多时促进生根，A 正确；植物组织培养的原理为植物体细胞的全能性，B 正确。

答案 D

知识点三 植物体细胞杂交技术

知识梳理

1.概念：将不同种的植物□

01体细胞，在一定条件下融合成□02杂种细胞，并把杂种细胞培育成□

03新的植株的技术。 2．原理