2.1.1植物细胞工程的基本技术导学案

2.1.1植物细胞工程的基本技术【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2、尝试进行植物组织培养。

【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交的原则【学习难点】植物组织培养的实验课 前 案读课本，独立完成下列问题 （要求：能准确写出关键词与句，以课本为准） 一、细胞工程1．概念：应用 和 的原理和方法，通过 或 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。

2．分类：根据操作对象不同，可分为 、 。

二、植物细胞的全能性1、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。

2、植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ，_____________________________________________________________________________原因是 。

3、全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。

4．在理论上，生物的任何一个细胞都具有 ，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．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 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同 。

三、植物组织培养技术1．原理：植物细胞具有 ，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 的潜能。

2．过程: 离体植物的 −−→−脱分化_ 组织−−→−再分化幼根和芽或胚状体 −−→−发育完整植株。

3．细胞脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。

4．植物组织培养：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。

四、胡萝卜的组织培养实验1、实验原理生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。

因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。

将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成 。

2、实验步骤①．将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。

用酒精棉球擦手 。

②．在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s 后，立即用 清洗2～3次，再用 处理30min 后，立即用无菌水清洗2～3次。

③．用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。

然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm 厚的横切片，再选取有 的部位，切取1 cm 。

左右的小块。

④．将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。

然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。

⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。

4d 后，检查培养材料的污染情况；14d 后，观察愈伤组织的生长状况。

然后，在恒温箱中继续避光培养。

在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。

⑥．培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。

然后将试管苗移栽到大田，培养成 。

五、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．过程离体的细胞果胶酶纤维素酶−−−→−不同细胞原生质体--------→原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。

【预习自测】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．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。

当这些细胞被固定后镜检．利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。

可以肯定标记的化合物是 （ ） A 一种氨基酸 B ．尿嘧啶核苷酸 C ．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D ．葡萄糖5．植物M与N有性杂交不亲和，但科学家设法获得了两者的杂种植株。

科学家最可能使用的方法是( )A．将M嫁接到N上，或将N嫁接到M上B．利用植物体细胞杂交工程技术手段，培养成一个杂种植株C．将M的花粉授给N，再将所得种子培养成植株D．将M和N的花粉分别进行离体培养获得单倍体植株，再让两种单倍体植株相互授粉，将获得的种子培养成植株6．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列哪种物质适合于除去细胞壁( )A．蛋白酶B．盐酸C．淀粉酶D．纤维素酶和果胶酶7、在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器是( )A、叶绿体、高尔基体B、线粒体、高尔基体C、叶绿体、线粒体D、线粒体、内质网8．植物体细胞杂交尚未解决的问题有( )A．去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体B．将杂种细胞培育成植株C．让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状D．尚未培育出杂种植物9、与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是( )A、可使两个亲本的优良性状组合到一起B、可以克服远缘杂交不亲和的障碍C、可以培育出高产性状明显的新品种D、可以降低生成成本，提高接济效益10．植物体细胞杂交能解决不同种植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。

植物体细胞杂交过程不涉及( )A．使用限制性内切酶B．使用纤维素酶和果胶酶C．诱导两种不同的细胞融合D．选择利于杂种细胞分裂和分化的培养基【学习感悟】__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【参考答案】细胞生物学分子生物学细胞水平细胞器水平遗传物质细胞产品植物细胞工程动物细胞工程细胞壁细胞膜细胞质细胞核有丝分裂在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息执行情况不同（或基因选择性表达）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体的潜能。

每个细胞都含有该物种全部遗传信息发育成完整植株的潜力全能性组织和器官选择性蛋白质组织和器官全能性完整生物体器官、组织、细胞愈伤分化结构和功能无菌人工控制条件离体愈伤组织全能性愈伤组织完整的植株胡萝卜根无菌水次氯酸钠溶液无菌消毒形成层胡萝卜组织块23——26℃愈伤组织试管苗正常植株体细胞杂种细胞植物体C A B C BD B C B A2.1.1植物细胞工程的基本技术（课中案）【合作探究一】在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？【合作探究二】实验中为什么切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层的部分？其他部分也能培养成小植株吗？【合作探究三】植物组织培养是否成功，培养条件至关重要。

试简述植物组织培养所需的条件（重点阐述光和激素）。

【合作探究四】为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？【合作探究五】植物细胞A和B去除细胞壁后的原生质体融合后有几种？【合作探究六】动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请尝试设计出具体实验方案。

【课堂检测】1．植物组织培养是指A．离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织B．愈伤组织培育成植株C．离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体D．愈伤组织形成高度液泡化组织2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁B.细胞壁使原生质体失去活力C.细胞壁阻碍了原生质体的融合D.细胞壁不是原生质的组成部分3．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4．科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草含有香茅醛，能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。

下列关于驱蚊草培育的叙述中，错误的是A．驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍B．驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法C．驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不同于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗形成D．驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离5．将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是A、具有完整细胞核的细胞B、一定的营养物质和植物激素C、离体状态D、导入指定基因6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：（1）步骤①是去掉，使植物细胞成为，最常用的方法是。

（2）步骤②一般常用的化学试剂是，目的是。

（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中步骤④相当于，步骤⑤相当于。

（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是（5）从理论上讲，杂种植株的育性为。

若运用传统有性杂交方法能否实现？理由是。

因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？【参考答案】CCACD6.细胞壁原生质体酶解法聚乙二醇诱导原生质体融合组织培养脱分化再分化杂种细胞具有两个亲本的遗传物质可育不能因为不同生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍不遵循，因为生物在进行有性生殖过程中才遵循孟德尔的遗传定律，而植物体细胞杂交不属于有性生殖。