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1、第1节 植物细胞工程植物组织培养 植物体细胞杂交一.植物组织培养什么是细胞全能性？什么是细胞全能性？细胞具有全能性的根本原因细胞具有全能性的根本原因?生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而分化成不生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而分化成不同的组织器官？同的组织器官？阅读课本P34-35找出问题的答案思考题高度分化的植物细胞、组织怎样长成完整植株呢？幼幼 苗苗愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化再分化再分化完整植株完整植株外植体外植体一.植物组织培养1.什么是脱分化？2.愈伤组织的特点？3.再分化的含义？已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能
2、而转变成未分化细胞的过程而转变成未分化细胞的过程细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定型状细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞态的薄壁细胞思考题生长素与细胞分裂素生长素与细胞分裂素的比值的比值作用效果作用效果比值高时比值高时有利于根的分化，有利于根的分化，抑制芽的形成抑制芽的形成比值低时比值低时有利于芽的分化，有利于芽的分化，抑制根的形成抑制根的形成比值适中时比值适中时促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成针对练习黄皮，黄皮，28页，页，5T（一）实验原理（一）实验原理（二）目的（二）目的（三）材料用具：（三）材料用具：幼嫩的菊花茎段幼嫩的菊花茎段（四）方法步骤：（四）方法步骤
3、：二、菊花的组织培养二、菊花的组织培养1.1.理论基础：理论基础：2.2.技术基础技术基础思考题整个实验中的无菌操作？1）制备外植体酒精溶液、次氯酸钠溶液等。思考题取材的时候为什么要选择幼嫩的菊花茎段?针对练习黄皮，黄皮，26页，页，4T2）接种到诱导愈伤组织培养基：脱分化思考题1.MS培养基的配制？课本116页2.MS培养基中蔗糖的作用?3.诱导愈伤组织的培养基的配制？4.灭菌和调节pH的顺序？为什么？5.激素加热易分解，应该如何对其进行无菌处理？6.如何验证配制的MS培养基没有被污染？思考题插入培养基中的是外植体的形态学上端还是下端？针对练习黄皮，黄皮，28页，页，2T3）接种到诱导生芽/
4、生根培养基：再分化思考题1.脱分化和再分化过程中一共用到几种培养基？2.这几种培养基的主要区别是什么？3.脱分化和再分化都需要光照吗？4.为什么再分化需要光照？5.比较脱分化和再分化？6.脱分化过程与再分化过程都有细胞的分裂和分化？7.植物组织培养过程中，细胞的基因是否发生改变？8.如何防止培养基被污染？9.植物组织培养属于有性生殖还是无性生殖？针对练习黄皮，黄皮，26页，页，3T下图表示培养“落地生根”新植株的两种方法，则遗传信息相同的方法是（）A仅B仅C仅D针对练习【答案】D小 结制备外植体接种到诱导培养基诱导出愈伤组织愈伤组织接种到分化培养基分化出幼苗（试管苗）完整植株放在23-26恒温
5、，避光条件下培养需要光照脱分化再分化植物组织培养技术(表现全能性)需要满足哪些条件？的植物组织和器官；严格的 操作：消毒和灭菌；提供适宜的营养条件：需要配制特定的 ；控制适宜的环境条件：比如 、等。离体无菌培养基温度光照激素小 结针对训练-1培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有_。（2）步骤切取的组织块中要带有形成层，原因是_。针对训练-1（3）从步骤到步骤需要更换新的培养基，其原因是_。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的_过程，最终可形成试管苗。（4）步骤要进行照光培养
6、，其作用是_。（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的_，这种繁殖方式属于_繁殖。答案（1）全能性（或答：形成完整植株所需的全部基因）（2）形成层容易诱导形成愈伤组织（3）诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 分化（或答：再分化）（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用（5）遗传特性 无性针对训练-2甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是_。（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养
7、基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到_。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是_（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_。A中的愈伤组织是叶肉细胞经_形成的。（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，_（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_。答案（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。（2）
8、葡萄糖、果糖具有完整的细胞核 （3）细胞分裂素、生长素 脱分化 （4）不能对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株。拓展思考：花药离体培养拓展思考：花药离体培养配子：配子：DTDtdTdt单倍体幼单倍体幼苗苗：DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水秋水 仙素仙素第第2年年DDttddTTddtt纯合体纯合体:DDTT矮抗矮抗 P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt单倍体育种单倍体育种第第1年年选择矮秆抗病即为新品种选择矮秆抗病即为新品种针对练习黄皮，黄皮，2
9、6页，页，1T二、植物体细胞杂交技术阅读课本P36-38，找出问题的答案1.两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？2.如何去除植物的细胞壁？3.两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么结构特性有关？4.两个原生质体融合成功的标志？5.如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？6.如何将杂种细胞培育成杂种植株？思考题酶解时，能否在低渗溶液中进行？只考虑原生质体间的两两融合，可以产生几种类型的融合细胞？哪种融合细胞才符合要求？如何对其进行筛选？番茄细胞番茄细胞马铃薯细胞马铃薯细胞番茄细胞马铃薯细胞类型2类型1类型3杂种细胞思考题思考题若杂交的两个细胞，一个含有M条
10、染色体，一个含有N条染色体，那么融合细胞最少含有多少条染色体？最多呢？细胞膜的流动性细胞的全能性总结：植物体细胞杂交技术（1）概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合形成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。（2）原理：（3）流程：去壁（原生质体制备）、原生质体融合、杂交细胞筛选、组织培养等（4）意义：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性克服了不同种植物远缘杂交的障碍，使不同种植物的杂交成为可能针对练习课本，课本，38页，页，1T针对练习课本，P42，拓展-1针对练习为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如下图。下列叙述正确的是A过程获得的原生质体需悬浮在3
11、0%蔗糖溶液中B过程需提高生长素的比例以促进芽的分化C过程需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生D原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性【答案】D针对训练针对训练-4（重点）（重点）甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的_，再用化学诱导剂 诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成完整的杂种植株。这种技术称为_。这项研究对于培育作物新品种方面的重大意义在于_。针对训练-4（2）上述杂种植株属于多倍
12、体，多倍体是指由受精卵发育来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是在减数分裂过程中，前者_ 异常，而后者正常。（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子答案（1)纤维素果胶原生质体PEG 愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术克服远源杂交不亲和的障碍(2)染色体联会(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即给分)针对练习黄皮，黄皮，26页，页，5T黄皮，黄皮，27页，页，8T黄皮，黄皮，28页，页，6T所采用技术的理论基础 植物细胞工程
13、通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性小 结应用*细胞产物的工厂化生产*植物繁殖的新途径*作物新品种的培育快速繁殖作物脱毒突变体的利用单倍体育种人参皂苷的生产针对训练-1植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_（答出2点即可）。（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是_。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、_和_等几类物质针对训练-1（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的_进行组织培养。（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是_（用流程图表示）。【答案】（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快（2）有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖（3）茎尖（4）含目的基因的细胞愈伤组织小植株针对训练-2针对训练-5知识树