第二章  細(xì)胞工程    第1節(jié)　植物細(xì)胞工程 （第1課時(shí)）             姓名：                班級(jí):          【學(xué)習(xí)目標(biāo)】說(shuō)明植物組織培養(yǎng)的基本原理，形成科學(xué)的世界觀。學(xué)習(xí)植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，概述兩種技術(shù)的原理和過(guò)程。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程；植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理 課前自主探究一、            細(xì)胞工程的概念  細(xì)胞工程是指應(yīng)用            、                和                等多學(xué)科的原理和方法，通過(guò)          、        或         上的操作，有目的地獲得特定的         、組織、         、         或其         的一門綜合性的         。包括             和                                   （含胚胎工程）    二、            植物組織培養(yǎng)技術(shù)1. 植物組織培養(yǎng)的相關(guān)概念（1）細(xì)胞的全能性：細(xì)胞經(jīng)         后，仍然具有發(fā)育成完整生物體或                   的潛能。 在生物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，并          所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性。這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)                 。（2）植物組織培養(yǎng)：指將         的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配置的          上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。流程簡(jiǎn)圖外植體愈傷組織胚狀體?長(zhǎng)出芽和根?植株（3）外植體：這些離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細(xì)胞。（4）脫分化：__________的細(xì)胞，在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，失去其特有的__________，轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過(guò)程。（5）愈傷組織：已經(jīng)分化的細(xì)胞經(jīng)          ，轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞，進(jìn)而形成不定形的             團(tuán)塊，稱為愈傷組織。（6）再分化：________能重新分化成__________等器官，該過(guò)程稱為再分化。
2.菊花的組織培養(yǎng)（1）實(shí)驗(yàn)原理：植物細(xì)胞一般具有              （2）實(shí)驗(yàn)步驟①消毒: 用_______擦拭雙手和超凈工作臺(tái)臺(tái)面；將_______充分沖洗后的外植體(幼嫩的莖段)用_______消毒30s，立即用_______清洗2～3次再用_________________處理30min后，立即用__________清洗2～3次。②取材：將消過(guò)毒的外植體置于無(wú)菌的培養(yǎng)皿中，用____________吸去表面的水分。用解剖刀將____________切成0.5～1cm長(zhǎng)的小段。③接種：在_____________旁，將外植體的___________插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。④培養(yǎng)：將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于______________的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)___________后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)___________的培養(yǎng)基上。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)___________的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成___________。⑤移栽：移栽前先__________封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長(zhǎng)幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到到__________的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長(zhǎng)壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長(zhǎng)情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開(kāi)花。（3）注意事項(xiàng)①實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)和所有的器械都要結(jié)構(gòu)和功能。接種操作必須在結(jié)   構(gòu)和功能旁進(jìn)行，并且每次使用后的器械都要滅菌。②接種時(shí)注意外植體的結(jié)構(gòu)和功能，不要倒插。③誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要結(jié)構(gòu)和功能，，，在后續(xù)的培養(yǎng)過(guò)程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。三、            植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念：將不同來(lái)源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植株的技術(shù)。2.操作流程(1)去壁：對(duì)應(yīng)圖中      過(guò)程，即去除            ，獲得具有活力的原生質(zhì)體，用到的酶是            。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合：對(duì)應(yīng)于圖中     過(guò)程，即原生質(zhì)體的融合。 ①原理：                ②誘導(dǎo)融合方法：a物理方法：細(xì)胞膜    、，，細(xì)胞膜的流動(dòng)等        b化學(xué)方法：細(xì)胞膜      、，，細(xì)胞膜的  流動(dòng)等③成功的標(biāo)志：雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁    。(3)培養(yǎng)：過(guò)程d是                     ，其原理是                       。(4)雜種細(xì)胞的篩選：體細(xì)胞融合成功以后，既有AB型雜種細(xì)胞，還能形成AA型和BB型兩種融合細(xì)胞，但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞，因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個(gè)篩選過(guò)程。3.意義：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破遠(yuǎn)緣雜交不親和，實(shí)現(xiàn)植物細(xì)胞育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。易錯(cuò)易混辨析：(1)植物的每個(gè)細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性(　　)(2)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過(guò)程中，不會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化(　　)(3)愈傷組織是外植體通過(guò)脫分化和再分化后形成的(　　)(4)用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性(　　)(5)再生出細(xì)胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志(　　) (6)愈傷組織的形成需要光照(　 　) (7)利用物理法或化學(xué)法，可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)融合(　  　) 課堂合作探究探究一   植物組織培養(yǎng)【情境探究】如圖為植物組織培養(yǎng)的過(guò)程，請(qǐng)思考后回答：(1)在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作？ (2)在組織培養(yǎng)過(guò)程中，誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基和誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基的成分有什么不同？ (3)胡蘿卜根尖的形成層細(xì)胞和組織培養(yǎng)獲得的植株根細(xì)胞中都沒(méi)有葉綠素，為什么葉肉細(xì)胞卻合成了葉綠素？ (4)若培養(yǎng)物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會(huì)含有葉綠體？ (5)誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光，后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，為什么每日要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照？ (6)植物組織培養(yǎng)的脫分化過(guò)程中，植物細(xì)胞如何獲得生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)？【歸納總結(jié)】1.植物細(xì)胞具有全能性的原因一般生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳信息，即都有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部遺傳信息。2.不同細(xì)胞的全能性比較①體細(xì)胞全能性：分化程度低的>分化程度高的；細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的>細(xì)胞分裂能力弱的。②不同細(xì)胞的全能性：受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。③不同生物的細(xì)胞全能性：植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞。④全能性與細(xì)胞分化的關(guān)系：一般情況下，隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高，細(xì)胞的全能性逐漸降低。3.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞的發(fā)育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化，抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織的生長(zhǎng)簡(jiǎn)記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷提醒　①由愈傷組織進(jìn)行細(xì)胞分化時(shí)，一般要先誘導(dǎo)其生芽，然后誘導(dǎo)其生根，可通過(guò)控制培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。②光照：在愈傷組織誘導(dǎo)階段，對(duì)有些植物來(lái)說(shuō)，避光培養(yǎng)有利于細(xì)胞脫分化形成愈傷組織。當(dāng)愈傷組織再分化出芽和葉時(shí)，一定要有光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。③體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達(dá)具有選擇性。④細(xì)胞的全能性指的是細(xì)胞的一種潛在能力，這種潛在能力只有在特定的環(huán)境中才能表現(xiàn)出來(lái)，而不是指細(xì)胞在任何條件下都能發(fā)育成完整的生物體。⑤植物組織培養(yǎng)中所需的碳源一般為蔗糖，少數(shù)為葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可維持相對(duì)適中的滲透壓，而葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下，其造成的滲透壓可能過(guò)高。探究二.植物體細(xì)胞雜交【情境探究】科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，如圖1所示，其中①～⑤表示過(guò)程，a～f表示細(xì)胞、組織或植株。請(qǐng)思考回答：(1)將番茄細(xì)胞和植物細(xì)胞融合時(shí)，首先遇到的障礙是什么？用什么方法可以解除此障礙？ (2)若圖中a細(xì)胞含有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb,b細(xì)胞含有4y條染色體，4個(gè)染色體組，基因型為CCccDDdd,產(chǎn)生的雜種植株的體細(xì)胞中含有幾條染色體和幾個(gè)染色體組？是幾倍體？其基因型是什么？是否可育？ (3)從結(jié)果上看雜種植株在遺傳上有何特點(diǎn)？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？ (4)若人工誘導(dǎo)a細(xì)胞與b細(xì)胞進(jìn)行有性雜交，則子代細(xì)胞染色體數(shù)目、染色體組數(shù)、子代是幾倍體？ (5)從新品種培育的角度分析，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？ (6)若某種植物耐鹽堿，另一種植物高產(chǎn)，能否用圖中的方法進(jìn)行新品種的培育？說(shuō)出你的理由。 【歸納總結(jié)】1.植物體細(xì)胞雜交與植物有性雜交中遺傳物質(zhì)的變化設(shè)白菜細(xì)胞含2x條染色體，2個(gè)染色體組；甘藍(lán)細(xì)胞含2y條染色體，2個(gè)染色體組。項(xiàng)目不同物種體細(xì)胞雜交不同物種有性雜交同一物種雜交過(guò)程子代染色體數(shù)目2x＋2yx＋y2x(白菜)或2y(甘藍(lán))子代染色體組數(shù)422子代是幾倍體異源四倍體異源二倍體同源二倍體子代是否可育可育不可育可育繁殖方式無(wú)性繁殖有性繁殖有性繁殖2．植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的比較                 第二章  第1節(jié)　植物細(xì)胞工程 第一課時(shí)  答案  課前自主探究一、細(xì)胞生物學(xué)  分子生物學(xué)  發(fā)育生物學(xué)  細(xì)胞器  細(xì)胞  組織水平  細(xì)胞  器官  個(gè)體  產(chǎn)品  生物工程  植物細(xì)胞工程  動(dòng)物細(xì)胞工程二、1、（1）分裂和分化  其他各種細(xì)胞  不是  選擇性的表達(dá) （2）離體 培養(yǎng)基 （4）已經(jīng)分化  結(jié)構(gòu)和功能 （5）脫分化  薄壁組織 （6）愈傷組織  芽根  2、（1）全能性（2）酒精  流水  酒精  無(wú)菌水  次氯酸鈉  無(wú)菌水  無(wú)菌濾紙  外植體  酒精燈火焰旁  1/3-1/2  18-22℃ 15-20d  生芽  生根  試管苗  打開(kāi)  消過(guò)毒 （3）滅菌  酒精燈火焰  方向  光照三、1、體細(xì)胞  雜種細(xì)胞  新植物 2. (1) a    細(xì)胞壁 纖維素酶和果膠酶 (2)    b ①    細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 ②電融合法  離心法  聚乙二醇（PEG）融合法  高Ca2+-高PH融合法   ③ 細(xì)胞壁(3)    植物組織培養(yǎng)   植物細(xì)胞的全能性 3、生殖隔離  遠(yuǎn)緣雜交  易錯(cuò)易混辨析：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×(7)×  課堂合作探究探究一 (1)避免雜菌在上面迅速生長(zhǎng)消耗營(yíng)養(yǎng)，且有些雜菌會(huì)危害培養(yǎng)物的生長(zhǎng)。(2)三種培養(yǎng)基的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同。(3)胡蘿卜根尖的形成層細(xì)胞、植株根細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中都含有合成葉綠素的相關(guān)基因，但該基因只在葉肉細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)即基因的選擇性表達(dá)。(4)培養(yǎng)物經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞，愈傷組織中不含葉綠體。(5)后續(xù)培養(yǎng)過(guò)程中，給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照的目的是誘導(dǎo)葉綠素的形成，進(jìn)一步形成葉綠體進(jìn)行光合作用。(6)提示：植物細(xì)胞主要以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞綇呐囵B(yǎng)基中獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。探究二.植物體細(xì)胞雜交(1)細(xì)胞壁阻礙細(xì)胞間的融合。用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁。（2)雜種植株應(yīng)為異源六倍體，其體細(xì)胞中染色體為（2x+4y)條，6個(gè)染色體組，基因型為AabbCCccDDdd?？捎?。(3)遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本，具有雙親的遺傳性狀。染色體數(shù)目增加，屬于染色體數(shù)目的變異。(4)染色體為（x+2y)條，3個(gè)染色體組，異源三倍體(5)克服了不同種植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，使不同種植物雜交成為可能。(6)可以；植物體細(xì)胞雜交可以打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，雜種植株含有兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，所以后代會(huì)出現(xiàn)雙親的優(yōu)良性狀。  
 

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