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1、生物选修生物选修3 3（人教版）（人教版）专题专题2 细胞工程细胞工程 第第1节节 植物细胞工程植物细胞工程 第第1课时课时 植物细胞工程的植物细胞工程的 基本技术基本技术 要点突破要点突破知识点知识点1 1 细胞的全能性细胞的全能性1 1概概念念：具具有有某某种种生生物物全全部部遗遗传传信信息息的的任任何何一一个个细细胞，都具有发育成完整生物个体的潜能。胞，都具有发育成完整生物个体的潜能。2 2物物质质基基础础：生生物物体体的的每每一一个个细细胞胞都都含含有有本本物物种种所所特特有有的的全全套套遗遗传传物物质质，都都有有发发育育成成为为完完整整个个体体所所必必需需的全部基因。的全部基因。3
2、3细胞全能性表现的条件。细胞全能性表现的条件。(1)(1)离离体体状状态态(未未离离体体的的细细胞胞，由由于于细细胞胞的的分分化化其其全全能能性受到限制，不能表现性受到限制，不能表现)。(2)(2)无菌操作无菌操作(防止杂菌污染防止杂菌污染)。(3)(3)适适宜宜物物质质的的诱诱导导和和调调节节(植植物物激激素素主主要要是是生生长长素素和和细细胞分裂素胞分裂素)。(4)(4)种类齐全、比例适合的营养物质。种类齐全、比例适合的营养物质。(5)(5)适宜的外界条件适宜的外界条件(如温度、如温度、pHpH、光照等、光照等)。4 4各种细胞全能性的比较。各种细胞全能性的比较。(1)(1)应应注注意意细
3、细胞胞的的全全能能性性与与细细胞胞的的分分化化程程度度和和分分裂裂能能力力三三者者间间的的关关系系。一一般般来来说说，细细胞胞的的分分化化程程度度越越高高，其其分分裂能力越弱，其全能性越不容易表现出来。裂能力越弱，其全能性越不容易表现出来。(2)(2)受精卵生殖细胞体细胞。受精卵生殖细胞体细胞。(3)(3)体体细细胞胞中中：植植物物细细胞胞动动物物细细胞胞(只只有有细细胞胞核核才才有有全全能能性性，分分化化程程度度低低的的分分化化程程度度高高的的；细细胞胞分分裂裂能能力力强强的的细细胞胞分分裂裂能能力力弱弱的；幼嫩的细胞衰老的细胞的；幼嫩的细胞衰老的细胞)。例例1 1以下关于细胞全能性的描述错
4、误的是以下关于细胞全能性的描述错误的是()A A利利用用海海岛岛烟烟草草韧韧皮皮部部细细胞胞培培育育出出植植株株体体现现了了细细胞胞的的全全能性能性B B受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高C C水稻种子培育出植株表现了细胞的全能性水稻种子培育出植株表现了细胞的全能性D D只有在离体的条件下细胞的全能性才能得以体现只有在离体的条件下细胞的全能性才能得以体现解解析析：细细胞胞的的全全能能性性是是指指高高度度分分化化的的体体细细胞胞仍仍然然具具有有发发育育成成完完整整个个体体的的潜潜能能。C C选选项项中中种种子子可可看看成成一一个个个个体体，利利用用水水稻稻种种子子培培育育出出植植株株是是一一个
5、个完完整整的的个个体体发发育育过过程程，不不能说明细胞的全能性。能说明细胞的全能性。答案：答案：C C变式迁移变式迁移1 1细胞具有全能性的原因是细胞具有全能性的原因是()A A体细胞具有发育成完整个体的潜能体细胞具有发育成完整个体的潜能B B生物体的每个细胞都具有全能性生物体的每个细胞都具有全能性C C生物体的细胞一般都含有个体发育的全套基因生物体的细胞一般都含有个体发育的全套基因D D生物体的每个细胞都是由受精卵发育成的生物体的每个细胞都是由受精卵发育成的解解析析：A A项项中中指指的的是是细细胞胞的的全全能能性性，并并非非细细胞胞全全能能性性的的原原因因。细细胞胞之之所所以以具具有有全全
6、能能性性，是是由由于于细细胞胞中中含含有有发发育育为为完完整整个个体体所所必必需需的的遗遗传传物物质质，所所以以从从理理论论上上说说，生生物物体体的的每每一个正常细胞都具有全能性。一个正常细胞都具有全能性。答案：答案：C C点点评评：(1)(1)配配子子(如如精精子子、卵卵子子)亦亦具具细细胞胞全全能能性性。因因为为配配子子中中至至少少含含有有一一个个完完整整的的染染色色体体组组，根根据据染染色色体体组组概概念念，一一个个染染色色体体组组就就含含有有该该物物种种生生长长发发育育、遗遗传传变异所需的全部遗传物质。变异所需的全部遗传物质。(2)(2)动动物物体体细细胞胞虽虽具具细细胞胞全全能能性性
7、，但但因因其其高高度度分分化化，目前其全能性还没有实现表达。目前其全能性还没有实现表达。(3)(3)并并不不是是每每一一个个细细胞胞均均具具全全能能性性。如如植植物物的的筛筛管管细细胞、哺乳动物的成熟的红细胞等。胞、哺乳动物的成熟的红细胞等。知识点知识点2 2 植物组织培养植物组织培养1 1原理：细胞的全能性。原理：细胞的全能性。3 3植物组织培养过程的几个概念、条件。植物组织培养过程的几个概念、条件。(1)(1)细细胞胞分分化化：基基因因在在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下选选择择性性表表达的结果。达的结果。(2)(2)脱脱分分化化的的条条件件：离离体体、一一定定的的营营养养物物
8、质质、激激素和其他外界条件素和其他外界条件(如无菌、适宜的温度等如无菌、适宜的温度等)。(3)(3)影影响响植植物物细细胞胞脱脱分分化化、再再分分化化的的关关键键因因素素是是植植物物激激素素，特特别别是是当当细细胞胞分分裂裂素素和和生生长长素素共共同同使使用用时时，根根据据诱诱导导的的需需求求，对对二二者者要要按按一一定定比比例例合合理使用。理使用。(4)(4)愈愈伤伤组组织织：排排列列疏疏松松、无无规规则则，高高度度液液泡泡化化的无定形状态的薄壁细胞。的无定形状态的薄壁细胞。例例2 2 图图所所示示为为胡胡萝萝卜卜的的韧韧皮皮部部细细胞胞通通过过无无菌菌操操作作接接入入试试管管后后，在在一一
9、定定条条件件下下形形成成试试管管苗苗的的培培育育过过程程，请请据据图图回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)要要促促进进细细胞胞分分裂裂、生生长长，培培养养基基中中应应有有营营养养物物质质和和激激素素。营营养养物物质质包包括括_和和小小分分子子有有机机物物，激激素素包包括括细细胞胞分分裂裂素素和和_两两类类植植物物激素。激素。(2)(2)此此过过程程依依据据的的原原理理是是_。A A和和B B阶阶段段主主要要进进行行的的分分裂裂方方式式是是_，B B阶阶段段除除了了细细胞胞分分裂裂外外，还还进进行行细细胞胞_等。等。(3)(3)此此过过程程要要无无菌菌操操作作，主主要要是是指指对对_进进行行
10、灭灭菌菌、消毒。消毒。B B阶段需要光照，原因是阶段需要光照，原因是_。(4)(4)试试管管苗苗的的根根细细胞胞没没有有叶叶绿绿素素，而而叶叶的的叶叶肉肉细细胞胞具具有有叶叶绿素，这是基因绿素，这是基因_的结果。的结果。解解析析：进进行行植植物物组组织织培培养养时时将将离离体体的的植植物物组组织织、器器官官或或细细胞胞接接种种到到经经消消毒毒、灭灭菌菌的的培培养养基基中中，培培养养基基中中含含有有供供组组织织细细胞胞生生长长发发育育所所需需要要的的无无机机物物和和小小分分子子有有机机物物，还还含含有有供供调调节节细细胞胞脱脱分分化化和和再再分分化化的的细细胞胞分分裂裂素素和和生生长长素素。由由
11、外外植植体体发发育育到到试试管管苗苗，脱脱分分化化阶阶段段细细胞胞进进行行分分裂裂，再再分分化化阶阶段段愈愈伤伤组组织织经经细细胞胞有有丝丝分分裂裂和和分分化化形形成成试试管管苗苗，此此阶阶段段需需要要光光照照，原原因因是是叶叶中中叶叶绿绿素素的的合合成成需需要要光光照照条条件。件。答答案案：(1)(1)无无机机物物生生长长素素(2)(2)植植物物细细胞胞的的全全能能性性有有丝丝分分裂裂分分化化(3)(3)培培养养基基细细胞胞中中叶叶绿绿素素的的合合成成需需要要光光照条件照条件(4)(4)选择性表达选择性表达变式迁移变式迁移2 2下下图图所所示示的的是是基基因因型型为为AaBbAaBb的的水水
12、稻稻的的花花药药通通过过无无菌菌操操作作接接入入试试管管后后，在在一一定定条条件件下下形形成成试试管管苗苗的的培培育过程。下列相关叙述错误的是育过程。下列相关叙述错误的是()A A愈愈伤伤组组织织是是花花粉粉细细胞胞通通过过有有丝丝分分裂裂后后形形成成的的不不规规则的细胞团则的细胞团B B在在愈愈伤伤组组织织的的形形成成过过程程中中，必必须须从从培培养养基基中中获获得得水、无机盐和小分子有机物等营养物质水、无机盐和小分子有机物等营养物质C C为为促促进进花花粉粉细细胞胞分分裂裂生生长长，在在培培养养基基中中应应加加入入适适宜浓度的生长素等激素宜浓度的生长素等激素D D试试管管苗苗可可能能出出现
13、现的的基基因因型型有有AABBAABB或或AAbbAAbb或或aaBBaaBB或或aabbaabb植物体细胞杂交植物体细胞杂交解解析析：花花粉粉是是通通过过减减数数分分裂裂形形成成的的，其其基基因因型型为为ABAB或或AbAb或或aBaB或或abab，由由花花粉粉发发育育而而来来的的个个体体未未经经秋秋水水仙仙素素处处理理，是是单单倍体。倍体。答案：答案：D D点点评评：(1)(1)外外植植体体最最好好选选择择幼幼嫩嫩部部分分的的原原因因：幼幼嫩嫩部部分分细细胞全能性高。胞全能性高。(2)(2)植植物物组组织织培培养养有有体体细细胞胞培培养养和和有有性性生生殖殖细细胞胞培培养养之之分分：前者属
14、于无性繁殖，子代可基本保持母本的优良性状。前者属于无性繁殖，子代可基本保持母本的优良性状。知识点知识点3 3 植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1步骤。步骤。2.2.原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。3 3基础：植物组织培养技术。基础：植物组织培养技术。4 4成成功功标标志志：获获得得杂杂种种植植株株，而而不不是是获获得得杂杂种种细细胞胞，但细胞融合完成的标志则是形成新的细胞壁。但细胞融合完成的标志则是形成新的细胞壁。5 5植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的优优点点：克克服服了了不不同同生生物物远远缘缘杂杂交交不亲和的障碍，可培育作物新品种。不亲和的障
15、碍，可培育作物新品种。例例3 3 白白菜菜甘甘蓝蓝”是是用用细细胞胞工工程程的的方方法法培培育育出出来来的的蔬蔬菜菜新新品品种种，它它具具有有生生长长期期短短和和耐耐储储藏藏等等优优点点。下下图图是是“白白菜菜甘甘蓝蓝”的的培培育育过过程程示示意意图图，下下列列描描述述错错误误的的是是()A A培育过程中，实现培育过程中，实现过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶B B过程过程的诱导方法有物理法和化学法两种的诱导方法有物理法和化学法两种C C过过程程中中进进行行的的细细胞胞分分裂裂方方式式是是减减数数分分裂裂，形形成成的的杂杂种种植植物物幼苗遗传物质发生改变幼苗遗传物
16、质发生改变D D植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍解解析析：根根据据植植物物体体细细胞胞杂杂交交技技术术可可以以确确定定是是利利用用纤纤维维素素酶酶和和果果胶胶酶酶除除去去细细胞胞壁壁得得到到原原生生质质体体，是是原原生生质质体体融融合合形形成成融融合合的的原原生生质质体体，遗遗传传物物质质发发生生了了改改变变，是是白白菜菜细细胞胞和和甘甘蓝蓝细细胞胞遗遗传传物物质质的的集集合合，通通过过有有丝丝分分裂裂增增加加细细胞胞数数目目，植植物物体体细细胞胞杂杂交交克克服服了了远缘杂交不亲和的障碍。远缘杂交不亲和的障碍。答案：答案：C
17、C变式迁移变式迁移3 3有有甲甲(基基因因型型为为aaBBaaBB)和和乙乙(基基因因型型为为AAbbAAbb)两两品品种种的的植植物物，取取其其花花粉粉分分别别培培养养成成植植株株，将将它它们们的的叶叶肉肉细细胞胞制制成成原原生生质质体体，在在一一定定条条件件下下融融合合成成杂种细胞，该细胞的基因型是杂种细胞，该细胞的基因型是()A AAaBbAaBb B BAAaaBBbbAAaaBBbbC CAAbbAAbb D DaaaaBBBBaaaaBBBB解解析析：甲甲的的花花粉粉培培养养成成的的植植株株的的基基因因型型为为aBaB，乙乙的的花花粉粉培培养养成成的的植植株株的的基基因因型型为为A
18、bAb，二二者者融融合合后后产产生生的的杂杂种种细细胞胞的的基基因因组成是组成是AaBbAaBb。答案：答案：A A点点评评：(1)(1)区区分分原原生生质质体体融融合合、植植物物细细胞胞融融合合、植植物物体体细细胞胞杂杂交交：三三者者完完成成的的标标志志依依次次是是获获得得融融合合的的原原生生质质体体、杂杂种种细细胞胞、杂种植株。杂种植株。(2)(2)原原生生质质体体融融合合不不一一定定是是不不同同原原生生质质体体间间的的融融合合，也也可可能能是是同同种种原原生生质质体体间间的的融融合合，因因此此培培养养液液中中应应至至少少有有5 5种种细细胞胞(用用A A、B B表表示示两两种种细细胞胞)
19、：A A型型、B B型型、A AA A型型、B BB B型型、A AB B型型。只只有有A AB B型是所需的杂种细胞，故需筛选。型是所需的杂种细胞，故需筛选。本节小结本节小结核心归纳核心归纳1 1植植物物细细胞胞的的全全能能性性是是指指具具有有某某种种生生物物全全部部遗遗传传信信息息的的任任何何细细胞胞，都都具具有有发发育育成成完完整整生物体的潜能。生物体的潜能。2 2植植物物组组织织培培养养的的原原理理是是植植物物细细胞胞的的全全能能性，主要过程包括脱分化和再分化。性，主要过程包括脱分化和再分化。3 3植植物物组组织织培培养养成成功功的的关关键键是是避避免免微微生生物物的的污污染染，所所有
20、有实实验验用用具具要要严严格格灭灭菌菌，接接种种过过程程进进行行严格的无菌操作。严格的无菌操作。4 4植植物物细细胞胞融融合合依依据据的的生生物物学学原原理理是是细细胞胞膜膜的的流流动动性性，融融合合成成功功的的标标志志是是杂杂种种细细胞胞再再生生出出细细胞壁。胞壁。5 5植植物物体体细细胞胞杂杂交交克克服服了了远远缘缘杂杂交交不不亲亲和和的的障障碍。碍。正误判断正误判断1 1植植物物组组织织培培养养技技术术的的原原理理是是植植物物细细胞胞的的全全能能性性。()2 2植植物物组组织织培培养养的的过过程程不不需需要要在在无无菌菌条条件件下下进进行行。()3 3植植物物体体细细胞胞杂杂交交与与细细胞胞膜膜的的流流动动性性无无关关。()4 4只只要要将将两两个个去去壁壁的的植植物物细细胞胞放放在在一一起起就就能能发发生生融合。融合。()1 12 2提提示示：植植物物组组织织培培养养需需要要在在无无菌菌条条件件下下进进行行，杂杂菌菌的的污染会导致培养物迅速死亡。污染会导致培养物迅速死亡。3 3提提示示：植植物物体体细细胞胞杂杂交交实实质质是是原原生生质质体体融融合合，其其融融合合的结构基础是细胞膜的流动性。的结构基础是细胞膜的流动性。4 4提提示示：原原生生质质体体融融合合需需要要人人工工诱诱导导，常常用用的的方方法法有有物物理法和化学法。理法和化学法。