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1、专题二专题二 细胞工程细胞工程植物细胞工程植物细胞工程关键词（专业术语）关键词（专业术语）一、植物组织培养一、植物组织培养1、概念：外植体、脱分化、愈伤组织、再分化、概念：外植体、脱分化、愈伤组织、再分化2、原理：细胞的全能性、原理：细胞的全能性3、操作：培养基、成分（蔗糖植物激素）、消毒灭菌、光照、操作：培养基、成分（蔗糖植物激素）、消毒灭菌、光照4、应用：人工种子、快速繁殖、脱毒、单倍体育种、细胞产、应用：人工种子、快速繁殖、脱毒、单倍体育种、细胞产物工厂化生产物工厂化生产二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交1、概念：原生质体、细胞融合、杂种植株、概念：原生质体、细胞融合、杂种植株2、原理
2、：生物膜的流动性、远缘杂交不亲和（生殖隔离）、原理：生物膜的流动性、远缘杂交不亲和（生殖隔离）3、操作：去壁、促融、操作：去壁、促融试一试试一试1、下图表示、下图表示四倍体四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述中正确的是（述中正确的是（）A阶段体现了细胞的全能性阶段体现了细胞的全能性B阶段需生长素而阶段需生长素而阶段需细胞分裂素阶段需细胞分裂素C阶段细胞增殖方式为有丝分裂阶段细胞增殖方式为有丝分裂D此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体C2、利用植物体细胞杂交技术将白菜和甘蓝（都为二倍体）培育成、利
3、用植物体细胞杂交技术将白菜和甘蓝（都为二倍体）培育成“白白菜菜-甘蓝甘蓝”杂种植株（如下图所示），下列说法正确的是（杂种植株（如下图所示），下列说法正确的是（）A.图示图示“白菜白菜甘蓝甘蓝”植株不能结子植株不能结子B.植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞C.上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程D.“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株所具有的性状是基因选择性表达的结果杂种植株所具有的性状是基因选择性表达的结果D议一议，理一理议一议，理一理1、为什么在生物的生长发育过程中，植物体内细胞并不会表现出全能
4、性？、为什么在生物的生长发育过程中，植物体内细胞并不会表现出全能性？提示：细胞全能性必须在特定的时间和空间条件下才能得以实现。提示：细胞全能性必须在特定的时间和空间条件下才能得以实现。2、植物的种子发育成完整植株，是否体现了植物细胞的全能性？为什么、植物的种子发育成完整植株，是否体现了植物细胞的全能性？为什么？没有；因为细胞的全能性是指分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。没有；因为细胞的全能性是指分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。种子的种子的“胚胚”相当于新植物体的相当于新植物体的“幼体幼体”，并没有体现细胞发育成完整个体的，并没有体现细胞发育成完整个体的能力。（同理，蝌蚪发育成青蛙；壁
5、虎断尾的再生；二倍体植株经秋水仙能力。（同理，蝌蚪发育成青蛙；壁虎断尾的再生；二倍体植株经秋水仙素处理成为四倍体植株等都没有体现细胞的全能性！）素处理成为四倍体植株等都没有体现细胞的全能性！）归纳：归纳：1、植物细胞表现全能性的条件、植物细胞表现全能性的条件一、关于细胞的全能性一、关于细胞的全能性材料：材料：“离体离体”的已分化的细胞、组织或器官的已分化的细胞、组织或器官培养基：营养物质种类齐全（如含蔗糖）、比例合适；一定的植物激素培养基：营养物质种类齐全（如含蔗糖）、比例合适；一定的植物激素（生长素、细胞分裂素比例）（生长素、细胞分裂素比例）外界条件：无菌操作；光照控制（以愈伤组织为界）外界
6、条件：无菌操作；光照控制（以愈伤组织为界）归纳：归纳：2、细胞全能性大小及其与细胞分化程度的关系、细胞全能性大小及其与细胞分化程度的关系动物细胞全能性较低（细胞核）；受精卵全能性最高（转基因动物常用的动物细胞全能性较低（细胞核）；受精卵全能性最高（转基因动物常用的受体细胞）；随着细胞分化程度的不断提高，细胞全能性逐渐降低；愈伤受体细胞）；随着细胞分化程度的不断提高，细胞全能性逐渐降低；愈伤组织是脱分化后形成的，细胞的全能性也较高组织是脱分化后形成的，细胞的全能性也较高提醒：全能性表现的标志（个体而不是某组织器官）；全能性原理（全套而提醒：全能性表现的标志（个体而不是某组织器官）；全能性原理（全
7、套而不是全部遗传物质，配子也有全能性）不是全部遗传物质，配子也有全能性）1、图中、图中最常用的材料是什么？有什么特点？最常用的材料是什么？有什么特点？2、图中图中具备什么特点？具备什么特点？3、什么叫脱分化？通过脱分化，细胞的全能性是提高还是降低？、什么叫脱分化？通过脱分化，细胞的全能性是提高还是降低？4、什么叫再分化？通过再分化，细胞的遗传物质是否发生改变？、什么叫再分化？通过再分化，细胞的遗传物质是否发生改变？5、如何运用植物组织培养技术得到、如何运用植物组织培养技术得到“人工种子人工种子”？人工种子神奇在哪里？人工种子神奇在哪里？植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药。植物的茎尖、根尖、幼嫩
8、的叶片、花药。具有旺盛的分裂能力具有旺盛的分裂能力无特定的形态和结构、排列疏松、高度液泡化的一群薄壁细胞无特定的形态和结构、排列疏松、高度液泡化的一群薄壁细胞将高度分化的细胞诱导成未分化的状态将高度分化的细胞诱导成未分化的状态 全能性提高全能性提高将愈伤组织诱导分化形成芽、根等器官的过程；细胞遗传物质并未改变将愈伤组织诱导分化形成芽、根等器官的过程；细胞遗传物质并未改变将胚状体等进行人工薄膜（种皮）包裹；不受季节、气候、地域的限制，将胚状体等进行人工薄膜（种皮）包裹；不受季节、气候、地域的限制，不需要占用大量的土地来制种，还可以人工添加植物激素，甚至是抗虫药不需要占用大量的土地来制种，还可以人
9、工添加植物激素，甚至是抗虫药物等。物等。二、关于植物组织培养过程二、关于植物组织培养过程6 6、植物组织培养过程对消毒和无菌植物组织培养过程对消毒和无菌是否有是否有要求要求？7、在植物组织培养过程中常常要添加一些营养物质（如在植物组织培养过程中常常要添加一些营养物质（如蔗糖蔗糖）也要加入也要加入一些植物激素（如生长素和细胞分裂素），这样做的目的是什么？一些植物激素（如生长素和细胞分裂素），这样做的目的是什么？8、你认为在植物组织培养过程中，应怎样控制你认为在植物组织培养过程中，应怎样控制光照光照？其意义？其意义？操作前用酒精消毒双手操作前用酒精消毒双手外植体脱分化前用次氯酸钠消毒后用无菌水冲洗
10、外植体脱分化前用次氯酸钠消毒后用无菌水冲洗培养基要消毒培养基要消毒操作环境要无菌（超净工作台）操作环境要无菌（超净工作台）糖类为细胞提供能源，蔗糖还有调节渗透压作用糖类为细胞提供能源，蔗糖还有调节渗透压作用植物激素可调控培养过程中根和芽的形成植物激素可调控培养过程中根和芽的形成脱分化阶段避光，再分化阶段见光；有利于叶绿素的形成，有利于光合脱分化阶段避光，再分化阶段见光；有利于叶绿素的形成，有利于光合作用制造有机物，有利于愈伤组织的生长、再分化（三个有利于）。作用制造有机物，有利于愈伤组织的生长、再分化（三个有利于）。归纳总结归纳总结1、生长素和细胞分裂素用量及比例（生长素、生长素和细胞分裂素用
11、量及比例（生长素/细胞分裂素）对植物组织培细胞分裂素）对植物组织培养的影响养的影响比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中不分化（高根低芽中愈伤）比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中不分化（高根低芽中愈伤）2、植物组织培养过程中各过程的比较、植物组织培养过程中各过程的比较名称名称过程过程形成体特点形成体特点培养基培养基光光脱分化脱分化外植体到外植体到愈伤组织愈伤组织排列疏松、排列疏松、高度液泡高度液泡化化两类激素两类激素比值大比值大避光避光再分化再分化愈伤组织愈伤组织到胚状体到胚状体具生根发具生根发芽能力芽能力两类激素两类激素比值小比值小需光需光生长生长发育成完发育成完整的植物整的植物体体
12、自身能产自身能产生植物激生植物激素素需光需光1 1、植物细胞融合前为什么要先去除细胞壁？如何去除？、植物细胞融合前为什么要先去除细胞壁？如何去除？3 3、原生质体融合成功的标志是什么？在此过程中，细胞中哪种主要、原生质体融合成功的标志是什么？在此过程中，细胞中哪种主要细胞器参与了活动？如何通过实验的方法来检测？细胞器参与了活动？如何通过实验的方法来检测？4、与有性杂交相比，该技术的优点（优势）是什么？、与有性杂交相比，该技术的优点（优势）是什么？细胞壁会阻碍原生质体的融合；用纤维素酶和果胶酶（酶解法）细胞壁会阻碍原生质体的融合；用纤维素酶和果胶酶（酶解法）可打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障
13、碍可打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍三、关于植物体细胞杂交三、关于植物体细胞杂交2、细胞融合技术的结构基础是什么？、细胞融合技术的结构基础是什么？细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性再生出新的细胞壁；高尔基体；质壁分离及其复原的实验进行检测再生出新的细胞壁；高尔基体；质壁分离及其复原的实验进行检测拓展延伸拓展延伸1、从生殖类型上看，应属于什么生殖方式？为什么？、从生殖类型上看，应属于什么生殖方式？为什么？2、从子代的变异类型看，应属于哪种变异？、从子代的变异类型看，应属于哪种变异？3、如一植物细胞含有、如一植物细胞含有2x条染色体，条染色体，2个染色体组，基因型为个染色体组，基因
14、型为Aabb，另一植，另一植物细胞含有物细胞含有2y条染色体，条染色体，2个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为ccDd，则新植株是几倍体，则新植株是几倍体？其体细胞中染色体是多少条？含几个染色体组？基因型是什么？其体细胞中染色体是多少条？含几个染色体组？基因型是什么？4、理论上讲，不同体细胞的杂交是否仅局限于两个植物细胞或两个动物细、理论上讲，不同体细胞的杂交是否仅局限于两个植物细胞或两个动物细胞之间的融合？促融方法有什么不同之处？需要筛选吗？如何筛选？胞之间的融合？促融方法有什么不同之处？需要筛选吗？如何筛选？四、关于植物细胞工程的应用四、关于植物细胞工程的应用1、植物组织培养技术主要有
15、哪些方面的应用？、植物组织培养技术主要有哪些方面的应用？2、培养无病毒植株时，为什么选择茎尖生长点作材料？如果是培育抗病、培养无病毒植株时，为什么选择茎尖生长点作材料？如果是培育抗病毒植株呢？毒植株呢？3、用于制备人工种皮的材料应具有什么特点？、用于制备人工种皮的材料应具有什么特点？4、在单倍体育种过程中，植物组织培育发生在哪一阶段？如何诱导染色、在单倍体育种过程中，植物组织培育发生在哪一阶段？如何诱导染色体数目加倍？体数目加倍？有韧性、透气、对胚状体无害有韧性、透气、对胚状体无害主要用于快速繁殖、培育无病毒植物、制备人工种子、单倍体育种，实主要用于快速繁殖、培育无病毒植物、制备人工种子、单倍
16、体育种，实现细胞产物工厂化生产等现细胞产物工厂化生产等植物分生组织细胞中极少含有病毒甚至不含病毒；培育抗病毒植株需要植物分生组织细胞中极少含有病毒甚至不含病毒；培育抗病毒植株需要应用转基因技术（要有相应的抗病毒目的基因）应用转基因技术（要有相应的抗病毒目的基因）从花药离体培养到单倍体植株；使用秋水仙素处理单倍体幼苗（不是种子）从花药离体培养到单倍体植株；使用秋水仙素处理单倍体幼苗（不是种子）课堂回扣练习课堂回扣练习1、下列实例中能体现细胞全能性的是（、下列实例中能体现细胞全能性的是（）（多选）（多选）A、用培养基培养的胡萝卜单个细胞发育成了可育的植株、用培养基培养的胡萝卜单个细胞发育成了可育的
17、植株B、植物用种子进行繁殖、植物用种子进行繁殖C、扦插枝条生根成活、扦插枝条生根成活D、烟草花药离体培养得到了单倍体植株、烟草花药离体培养得到了单倍体植株A D2、研究发现，红豆杉的组织细胞能产生治疗某些癌症的紫杉醇，传统获得紫杉醇方法、研究发现，红豆杉的组织细胞能产生治疗某些癌症的紫杉醇，传统获得紫杉醇方法是从红豆杉植物的树皮中提取，有人尝试用细胞工程技术生产紫杉醇如图为三种红是从红豆杉植物的树皮中提取，有人尝试用细胞工程技术生产紫杉醇如图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图请回答：豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图请回答：（1）据图分析，获得高产紫杉醇应选）据
18、图分析，获得高产紫杉醇应选 _红豆杉为原料培养后期紫杉醇产量出现下红豆杉为原料培养后期紫杉醇产量出现下降的原因有降的原因有_。（2）将红豆杉细胞经组织培养形成）将红豆杉细胞经组织培养形成_方可接种到培养基中。方可接种到培养基中。（3）在培养过程中，要不断通入空气并进行搅拌，其目的是）在培养过程中，要不断通入空气并进行搅拌，其目的是 _，影响紫杉醇产量的，影响紫杉醇产量的因素有因素有_和和_。（4）利用组织培养技术还可以培养出新的红豆杉植株，这种繁殖方式属于利用组织培养技术还可以培养出新的红豆杉植株，这种繁殖方式属于 _生殖生殖（5）利用植物组织培养技术生产与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有）利
19、用植物组织培养技术生产与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有_优点（至优点（至少答出两点）少答出两点）（1）云南）云南 ；营养物质消耗，代谢产物积累；营养物质消耗，代谢产物积累 （2）愈伤组织）愈伤组织 （3）保证氧气供应，）保证氧气供应，使细胞与培养液充分接触；细胞数量（干重），生长期（培养时间）使细胞与培养液充分接触；细胞数量（干重），生长期（培养时间）（4）无性）无性 （5）快速、高效；耗材少、节约资源；不受季节和环境条件限制等）快速、高效；耗材少、节约资源；不受季节和环境条件限制等3、花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基、花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑
20、芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。(1)过程过程所需的酶是（所需的酶是（）。(2)过程过程后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的（后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的（）存在，这一）存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。特征可作为初步筛选杂种细胞的标
21、志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是（作用是（）。原生质体经过（）。原生质体经过（）再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。）再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和（若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和（）植株的根）植株的根尖，通过（尖，通过（）、（）、（）、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下）、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。观察比较染色体的形态和数目。（5）对杂种植株进行（）对杂种植株进行（）接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。）接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。（1）纤维素酶和果胶酶）纤维素酶和果胶酶 （2）叶绿体）叶绿体 （3）使原生质体保持正常形态）使原生质体保持正常形态 细胞壁细胞壁 （4）双亲）双亲 解离、漂洗解离、漂洗 （5）黑腐病菌）黑腐病菌