資源簡介

2.1.1植物細胞工程的基本技術
[學習目標]　1.概述植物組織培養的原理和過程。2.概述植物體細胞雜交的原理和過程。
一、細胞工程概念及植物組織培養技術
1．細胞工程
(1)概念：應用 等多學科的原理和方法，通過 上的操作，有目的地獲得特定的 的一門綜合性的生物工程。
(2)分類：依據操作對象分 工程。
2．細胞的全能性
(1)定義：細胞 后，仍然具有 的潛能。
(2)在生長發育過程中，細胞不能表現出全能性的原因：在 下，細胞中的基因會 。
3．植物組織培養：將 等，培養在 上，給予 ，誘導其形成 的技術。
判斷正誤
(1)植物體的任何細胞都具有全能性，也都能表現出全能性(　　)
(2)脫分化和再分化是植物組織培養的重要過程(　　)
(3)在植物組織培養時，對外植體要進行滅菌處理(　　)
(4)誘導生芽的培養基和誘導生根的培養基完全一樣(　　)
核心探討
探討點　植物組織培養過程
1．請結合下圖中植物組織的變化寫出植物組織培養的基本流程：
提示　外植體 。
2．請完善下列基本概念
外植體：用于植物組織培養的 。
愈傷組織：細胞 。
脫分化：已經分化的細胞，經過誘導，失去 而轉變成 的過程。
再分化：愈傷組織重新 等器官的過程。
3．請完善菊花植物組織培養的實驗步驟，并思考以下問題：
(1)為什么要強調所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？
提示　避免 ，且有些雜菌會危害培養物的生長。
(2)高度分化的細胞是如何啟動細胞分裂、脫分化和再分化的？
提示　需要在 的誘導下。
(3)在植物組織培養的過程中，如何控制光照條件？
提示　脫分化過程中 ，但是再分化過程中 。
核心歸納
1．植物組織培養的理論基礎： 。
2．植物組織培養的條件： 。
3．體現細胞全能性的條件
材料 離體的細胞、組織或器官
培養基 種類齊全、比例合適的營養物質及一定比例的植物激素
外界 條件 ①無菌操作； ②光照：誘導愈傷組織時一般不需要光照，再分化時需要光照
4.生長素和細胞分裂素用量的比例對植物細胞發育方向的影響
生長素用量與細胞分裂素用量的比值 結果
比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
拓展閱讀　愈傷組織的細胞排列疏松而無規則，是一種高度液泡化的無定形狀態的細胞。愈傷組織形成以后，如果在原來的培養基上繼續培養，就會由于培養基中養分不足或有毒代謝產物，導致愈傷組織生長停止，甚至老化變黑乃至死亡。如果要愈傷組織繼續生長增殖，必須定期地將它們分成小塊，接種到新鮮的培養基上，這樣愈傷組織就可以長期保持旺盛的生長。愈傷組織的再分化主要有兩種方式。一種是不定芽方式，就是在某些條件下，愈傷組織的細胞發生分化，形成不同的器官原基，再逐漸形成芽和根。另一種是胚狀體方式，就是由愈傷組織誘導分化出的具有胚芽、胚根、胚軸的類似于胚的結構。能夠產生胚狀體的愈傷組織常見于胡蘿卜、蘆筍、玉米和小麥等植物。
典題應用
1．(2021·遼寧高二期中)下列有關菊花組織培養的敘述，錯誤的是(　　)
A．對外植體需要消毒處理，對培養基需要高壓蒸汽滅菌處理
B．產生愈傷組織是細胞脫分化的結果，受基因選擇性表達的調控
C．要先誘導生根后再轉接到誘導生芽培養基上進一步形成試管苗
D．幼苗要先移植到消過毒的蛭石或者珍珠巖等環境下生活一段時間
2．(2021·合肥檢測)植物組織培養依據的原理、培養基本過程的順序及誘導的植物激素分別包括(　　)
①植物細胞的全能性　②離體的植物器官、組織或細胞 ③根、芽　④生長素和細胞分裂素　⑤生長素和乙烯
⑥愈傷組織　⑦再分化　⑧脫分化　⑨完整植株
①、②⑦⑥⑧③⑨、④ B．①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
二、植物體細胞雜交技術
1．概念：將 ，在一定條件下 ，并把雜種細胞培育成 的技術。
2．過程
(1)去壁：用 去除植物細胞壁，獲得原生質體。
(2)人工誘導原生質體融合的方法
①物理法： 等。
②化學法：聚 、 等。
3．植物體細胞雜交的原理
原生質體融合的過程利用了細胞膜的流動性，雜種細胞發育成雜種植株利用了植物細胞的全能性。
4．意義：打破生殖隔離、實現遠緣雜交育種，培育植物新品種。
判斷正誤
(1)植物體細胞雜交技術的目的是獲得雜種細胞(　　)
(2)植物體細胞雜交利用了植物組織培養技術(　　)
(3)植物原生質體融合的原理是植物細胞的全能性(　　)
【核心探討】
探討點　植物體細胞雜交技術
1．A種原生質體與B種原生質體融合后，有哪幾種類型(只考慮兩兩融合)？而我們需要的是哪種類型？所以原生質體融合后，我們要進行怎樣的處理？
提示　有3種類型： ；我們需要的是 ；因此要對融合后的原生質體進行篩選。
2．若A細胞具有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb。B細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則通過植物體細胞雜交技術獲得的新植株的染色體條數： ；染色體組數： ；基因型： ；屬于可遺傳變異類型中的 。
核心歸納
1．植物體細胞雜交過程
步驟 圖解 技術
原生 質體 的獲 取 酶解法： 去除細胞壁
原生 質體 的融 合 原理：細胞膜的流動性
雜種 植株 的形 成 植物組織培養
2.植物體細胞雜交與植物組織培養的比較
(1)原理
①植物體細胞雜交的原理：a.細胞膜的流動性；b.植物細胞的全能性。
②植物組織培養的原理：植物細胞的全能性。
(2)過程
植物體細胞雜交包括原生質體融合和植物組織培養等過程。
(3)繁殖方式
植物組織培養和植物體細胞雜交都屬于無性繁殖；并且后者還能打破生殖隔離，實現遠緣雜交。
3．雜種植株遺傳物質的變化
(1)細胞融合屬于染色體變異，雜種植株的染色體數通常是兩親本細胞染色體數目之和。
(2)染色體組數通常也是兩親本細胞染色體組數之和，形成異源多倍體。
4．特別提醒
(1)原生質體融合成功的標志是再生出細胞壁。
(2)植物體細胞雜交的結果是獲得雜種植株。
(3)植物體細胞雜交的培養基中要添加蔗糖溶液且濃度略大于原生質體內的濃度，不僅能為原生質體提供營養，而且還能維持一定的滲透壓，使原生質體保持正常的形態。
【典題應用】
3．下圖為“番茄—馬鈴薯”的培育過程示意圖，下列有關敘述正確的是(　　)
A．獲得a、b細胞需要用胰蛋白酶和果膠酶處理
B．誘導a、b細胞融合的化學試劑一般為秋水仙素
C．a、b細胞融合為c細胞的原理是細胞膜具有流動性
D．d、e、f過程表示植物的組織培養過程，e、f分別為脫分化和再分化
4．(2021·葫蘆島市第八高級中學高二期中)實驗人員制備了矮牽牛(2n＝14)紅色花瓣(液泡呈紅色)與枸杞(4n＝48)葉肉細胞的原生質體，并誘導其融合，經篩選、培養獲得雜種植株。下列說法錯誤的是(　　)
A．生成雜種細胞標志著植物體細胞雜交成功
B．可以突破自然生殖隔離的限制而得到種間雜種植株
C．若原生質體均為兩兩融合，則融合后的細胞中染色體數目可能為62條或28條或96條
D．參與雜種細胞的細胞壁形成的細胞器主要是線粒體和高爾基體
答案：
一、1.（1）細胞生物學、分子生物學和發育生物學 細胞器、細胞或組織水平 細胞、組織、器官、個體或其產品 （2）植物細胞工程和動物細胞 2.（1）經分裂和分化 產生完整生物體或分化成其他各種細胞 （2）特定的時間和空間條件 選擇性地表達 3.離體的植物器官、組織或細胞 人工配制的培養基 適宜的培養條件 完整植株 判斷答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 核心探討探討點：1.愈傷組織根、芽等―→試管苗完整植株 2. 離體的植物器官、組織或細胞 排列疏松且無規則、高度液泡化、不定形的薄壁組織團塊 其特有的結構和功能 未分化細胞 分化成根、芽 3.（1）雜菌與培養物競爭營養 （2）一定的激素和營養等條件 （3）一般不需要光照 需要給予適當時間和強度的光照 核心歸納植物細胞全能性 ①離體；②無菌；③培養基；④適宜的培養條件 典題應用答案　C 答案　B 二1.不同來源的植物體細胞 融合成雜種細胞 新植物體 2（1）纖維素酶和果膠酶 電融合法、離心法 乙二醇(PEG)融合法 高Ca2＋—高pH融合法 判斷正誤答案　(1)×　(2)√　(3)× 【核心探討】1.AA、BB、AB AB 2.2x＋2y 4個 AabbccDd 染色體數目變異 【典題】答案　C 答案　A

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