人教版高中生物选修三讲义专题22.1.1植物细胞工程的基本技术

2.1植物细胞工程

2.1.1植物细胞工程的基本技术

学习目标：1.了解细胞工程的含义。2.理解植物细胞的全能性。(重点) 3.掌握植物组织培养技术的过程及用途。(重点) 4.理解植物体细胞杂交技术的过程。(重点)

一、细胞工程的概念与种类

1．概念

(1)原理和方法：细胞生物学和分子生物学。

(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

(3)目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2．种类

根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。

二、植物细胞的全能性

1．概念：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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。

2．现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。

3．影响细胞全能性表现的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的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。

4．表达时两个重要的过程

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

三、植物组织培养技术

1．原理：植物细胞的全能性。

2．过程：离体的植物器官、组织、细胞

―――――――――→一定的营养、激素脱分化愈伤组织――――――――――――→含有不同激素成分的培养基

再分化

胚状体或丛芽―→试管苗。

3．脱分化：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成未分化细胞的过程。

4．植物组织培养的条件

(1)离体的植物细胞、组织、器官。

(2)无菌和人工控制。

(3)培养在人工制备的培养基上。

(4)给予适宜的培养条件。

5．实验：胡萝卜的组织培养

(1)原理：离体的植物器官、组织或细胞――→脱分化愈伤组织――→再分化幼根和芽→完

整植物体。

(2)过程：

取材：消毒后选取根的形成层部位，切取1 cm 3左右的小块，因为该部位容易诱导形成愈伤组织

↓ 接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出愈伤组织

↓

培养：在23～26 ℃恒温避光条件下培养一段时间，再将愈伤组织转接到分化培养基上培养诱导出试管苗

↓

移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株

四、植物体细胞杂交

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

(1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。

(2)诱导原生质体融合的方法：

①物理法：离心、振动、电激等。

②化学法：用聚乙二醇(PEG)诱导。

3．意义

克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。

1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)细胞工程可以通过在分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质。 ()

(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。

()

(3)在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。

()

(4)在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。

()

(5)植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。

()

提示：(1)×细胞工程是通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质。

(2)×具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现出全能性。

(3)×植物组织培养主要是通过细胞分裂和分化实现的，遗传物质一般不会发生改变。

(4)×植物组织培养过程中，脱分化过程是要求避光培养的。

(5)√

2．下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述，错误的是()

A．属于无性生殖

B．主要理论依据是植物细胞具有全能性

C．培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等

C[植物组织培养属于无性生殖，依据的理论基础为植物细胞的全能性；在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部营养物质；组织培养的脱分化阶段不需要光，但是再分化阶段需要光。]

3．下列有关植物体细胞杂交的叙述，错误的是()

A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上

B．需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁

C．利用聚乙二醇可以促进原生质体融合

D．植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞

D[植物体细胞杂交之前，需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；进行原生质体间的融合，必须要进行人工诱导，如可用聚乙二醇促进原生质体融合；植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞，并将该杂种细胞培育成新的植物体的技术。]

背景材料

1．细胞的全能性

(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。

(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性表达。

(3)不同细胞全能性的大小。

①体细胞全能性：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。

②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。

③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。

(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。

2．植物细胞全能性表达所需条件

(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。

(2)体现细胞全能性的条件：