2019_2020学年高中生物第2章克隆技术第4课时植物的克隆学案浙科版选修3

第4课时植物的克隆

[学习目标] 1.简述植物细胞全能性的含义和植物组织培养的程序。2.举例说明植物细胞全能性的体现。3.简述植物细胞培养和器官培养的方法和意义。4.简述植物原生质体获得的方法及植物细胞工程的概念、操作过程和应用。5.简述多途径的植物克隆实践。

一、植物细胞全能性

1.植物细胞的全能性

(1)概念：植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而都具有发育成完整植株的潜能。

(2)全能性的体现

①已经高度成熟和分化的细胞，都保持了恢复到分生状态的能力，都具有遗传上的全能性。

②由于个体之间遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同。

③植物细胞的全能性更容易体现，植物的组织培养比动物更方便。

特别提醒

细胞全能性的大小与细胞分化的关系

(1)体细胞全能性与细胞分化程度：分化程度低的>分化程度高的。

(2)体细胞全能性与细胞分裂能力：分裂能力强的>分裂能力弱的。

(3)不同类型细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。

(4)不同生物细胞的全能性：植物细胞>动物细胞。

2.植物组织培养

(1)理论基础：植物细胞全能性。

(2)一般程序：配制半固体培养基→获取消毒的植物组织块→组织培养，获得愈伤组织(创伤组织)→以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。

(3)愈伤组织：在创伤表面形成一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织。

(4)胚性细胞的特征：将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养可以分散成单细胞。这种单细胞细胞质丰富、液泡小而细胞核大。

(5)用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，可以获得分离的植物细胞原生质体，用适当方法培养原

生质体，也可以获得新植株。

3.细胞培养和器官培养

(1)过程

单个植物细胞→细胞团→球形胚→心形胚→胚状体→完整的植株。

(2)方法或措施

主要通过平衡的植物激素配比进行调控。

①适量的生长素和细胞分裂素配比，可诱导芽的分化。

②适量的吲哚乙酸及适当减除其他某些激素，可诱导生根。

(3)意义

①可以在实验室、试管等器皿中进行植物的受精过程和自受精卵进行的植物胚胎发育过程，以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究。

②可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究。

③可以方便地通过实验手段培育植物新品种。

例

1(2019·嘉兴高二检测)下列有关细胞全能性的叙述，错误的是( )

A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B.生物体内的体细胞由于细胞分化，全能性不能表达

C.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高

D.植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性

答案 C

解析受精卵是进行有性生殖的生物个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高，A项正确；生物体内的体细胞由于细胞分化，分别形成具有特定功能的组织细胞，因而其全能性不能表达，B项正确；卵细胞在一定条件下，全能性比体细胞高，但与受精卵不同，卵细胞的分化程度也很高，C项错误；分化的植物细胞如果全能性要表达出来，需在一定条件下进行离体培养，D项正确。

方法技巧

植物细胞全能性表达的条件及下降原因

(1)表达条件⎩⎪⎨⎪⎧ ①离体状态(必要)，无菌操作(防止杂菌的污染)

②有一定的营养物质

③植物生长调节剂④一定的外界环境条件(温度、酸碱度、光照的控制等)

(2)下降原因⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 遗传物质变化⎩⎪⎨⎪⎧

染色体畸变

细胞核变异

非整倍体产生生长发育条件变化⎩⎪⎨⎪⎧

激素平衡被打破

对外源生长物质敏感 性发生改变

其他原因产生了缺乏

成胚性的细胞系

例

2(2018·浙江淳安中学检测)从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇属于植物的次生代谢产物，它对多种晚期癌症疗效突出。下列有关紫杉醇获取途径的叙述错误的是( )

A.从愈伤组织中分散得到的单细胞细胞质丰富、液泡大且核也大

B.将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系要通过平衡生长调节剂的配比进行调控

C.在选择红豆杉时除了要考虑其优良性状外，还需考虑细胞全能性的表达能力

D.通过培养特定细胞系，可以实现对重要次生代谢产物的工业化生产

答案 A

解析从愈伤组织中分散得到的单细胞属于胚性细胞，特点是细胞核大、细胞质丰富、液泡小，A错误；将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系需要调节培养物中激素配比，B正确；选择细胞进行培养，为增加成功概率需考虑其全能性的表达能力，C正确；紫杉醇是细胞的次生代谢产物，通过特定细胞系的培养，可实现工业化生产，D正确。

二、原生质体培养与植物细胞工程

1.植物原生质体的获得方法

在0.5～0.6mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，将细胞壁消化除去，获得球形的原生质体。

2.植物细胞工程的操作过程

3.多途径的植物克隆实践

(1)将外源遗传物质(DNA)导入宿主细胞，可以培育出抗逆、高产及优质的转基因植株。

(2)植物细胞培养的其他多种研究和应用广泛开展。

特别提醒

(1)获取原生质体时，加入高浓度高渗甘露醇溶液的作用是维持渗透压。

(2)获得次生代谢产物时，一般将细胞培养至愈伤组织阶段即可，因此不涉及再分化过程。

(3)原生质体培养成功的表现是细胞壁再生。

例