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選擇性必修三 第2章 植物細胞工程的基本技術
一、你從教材上找到的關鍵性語句：
Ⅰ、細胞工程概念
1．細胞工程的含義
原理和方法 細胞生物學、分子生物學和發育生物學等
操作水平 細胞水平、細胞器水平或組織水平
目的 獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品
分類 植物細胞工程和動物細胞工程
2. 細胞的全能性
(1)定義：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
(2)在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。
3. 細胞具有全能性的原因（物質基礎）
生物體的細胞中都含有該物種的全套遺傳物質_，都有_發育成為完整個體所需的全部遺傳信息_。
Ⅱ、植物細胞工程的基本技術
（一）植物組織培養技術
1. 概念：植物組織培養是指將_離體_的植物_器官__、_組織_或_細胞_（稱為_外植體_）等，培養在人工配制的_培養基_上，給予_適宜的培養條件_，誘導其形成__完整植株_的技術。
2. 原理：__植物細胞的全能性__
3. 過程：
脫分化：在一定的_激素_和_營養_等條件的_誘導_下，_已經分化_的細胞_失去其特有的結構和功能__，轉變成_未分化的細胞__的過程。
再分化：_愈傷組織_能重新_分化_成_芽、根等器官_的過程。
4.探究.實踐：菊花的組織培養
（1）原理
①植物細胞一般具有_全能性__；
②在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞可以經過_脫分化_和__再分化__，形成_胚狀體__，長出__芽和根_，進而發育成_完整的植株_；
③植物激素中_生長素_和__細胞分裂素_是啟動_細胞分裂_、_脫分化__和_再分化_的關鍵激素，它們的_濃度_、_比例_等都會影響植物細胞的發育方向。
（2）材料用具
①外植體：_幼嫩的菊花莖段__：經常選擇根尖（分生區）、莖的韌皮部（形成層）等分裂能力強、分化程度低的區域作為材料，容易誘導形成愈傷組織。
②體積分數為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進行消毒。
③質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進行消毒。
④無菌水：清洗外植體。
⑤培養基：包括無機營養成分（水和無機鹽）、有機營養成分（蔗糖、氨基酸、維生素等）、特定濃度和比例的激素（主要是生長素和細胞分裂素）。
（3）方法步驟
①消種毒—②外植體切段—③接種種種—④脫分種種化—⑤再分化種—⑥移栽培養
（二）、植物體細胞雜交技術
1.概念：植物體細胞雜交是指將__不同來源_的_植物體細胞_，在一定條件下_融合_成__雜種細胞__，并把__雜種細胞__培育成_新植物體_的技術；
2.原理：__植物細胞的全能性、細胞膜具有一定的流動性__
3.意義：__打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種__
4.過程：
（1）去除細胞壁
①去壁原因：_細胞壁阻礙著細胞間的雜交__
②方法：_酶解法_
③所用酶：_纖維素酶和果膠酶__
（2）原生質體間的融合
①原理：__細胞膜具有一定的流動性_
②方法：物理法：_電融合法、離心法__；
化學法； 聚乙二醇（P、高Ca2+-高pH融合法 。
（3）再生出新的細胞壁
再生出新的細胞壁 、高爾基體和線粒體。
（4）植物組織培養——脫分化、再分化
①原理：_植物細胞的全能性__
②植物體細胞雜交完成的標志：_培育出雜種植株__
二、判斷訓練：
在植物器官、組織或細胞分化形成愈傷組織的過程中，需要的離體、消毒、適宜的溫度、適宜的養料、植物激素等條件(　　)
與成熟的體細胞比，愈傷組織通常全能性更強，分裂能力更強，分化程度更低(　　)
用酶解法獲取植物原生質體時，需要用適宜濃度的甘露醇溶液以防止原生質體因吸水而漲破(　　)
在植物組織培養中，生長素/細胞分裂素比例高時有利于根的分化，比例低時有利于芽的分化，比例適中促進愈傷組織的形成。(　　)
愈傷組織的細胞排列整齊而緊密，且為高度液泡化、無定形狀的薄壁細胞。(　 　)
在植物組織培養的過程中，脫分化階段不需要光照，再分化階段需要給予光照的條件。(　　)
一個四倍體的某植物體細胞與一個二倍體的另一種植物體細胞進行雜交，如果形成的雜交細胞中染色體沒有丟失，則該雜交細胞通過組織培養長成的植株屬于六倍體，而且是可育的。(　　)
植物產生的種子能發育成新的個體，是種子細胞全能性的體現。(　 　)
細胞工程可以通過在分子水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質。(　　)
植物的每個細胞在植物體內和體外都能表現出細胞的全能性。(　　)
植物體細胞雜交要先去除細胞壁的原因是細胞壁阻礙了原生質體的融合。(　　)
將幼嫩的菊花莖段置于培養皿中切段之前，一定要進行嚴格滅菌處理。(　　)
為了防止雜菌污染，移栽時打開封口膜或瓶蓋后，要立即移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境中。(　　)
植物組織培養是指離體的植物器官或細胞進行脫分化形成新個體。( )
外植體接種前常采取酒精處理、次氯酸鈉溶液處理等消毒措施。( )
培養形成的愈傷組織可繼續在原培養基中分化形成植株。( )
植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。( )
生長素和細胞分裂素的濃度是影響植物細胞發育方向的關鍵，而兩種激素的比例則影響不大。( )
用纖維素酶和果膠酶水解去壁獲得的植物原生質體失去了全能性。( )
再生出細胞壁是原生質體融合成功的標志。( )
植物組織培養和植物體細胞雜交過程染色體的種類和數目都不會發生改變。( )
植物體細胞雜交技術去壁前，需對兩種植物細胞進行滅菌處理，以防止雜菌污染。( )
培育甘藍和蘿卜體細胞雜種植株過程中運用了細胞融合技術和植物組織培養技術。( )
三、邊練邊講
練習1：植物細胞工程的基本技術
1、為探究矮牽牛原生質體的培養條件和植株再生能力，某研究小組的實驗過程如圖。下列敘述正確的是(　　)
A．過程①獲得的原生質體需懸浮在30%蔗糖溶液中
B．過程②需提高生長素的比例以促進芽的分化
C．過程③需用秋水仙素處理誘導細胞壁再生
D．原生質體雖無細胞壁但仍具有細胞的全能性
2、某興趣小組獲得了一株性狀優良的紅豆杉，并利用植物組織培養技術對其進行快速繁殖。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．使用酒精和次氯酸鈉溶液對外植體進行消毒處理
B．為保持紅豆杉的優良遺傳性狀，應選用花粉進行離體培養
C．培養基中生長素和細胞分裂素的比例會影響愈傷組織的形成和分化
D．脫分化過程使外植體細胞失去特有的結構和功能而轉變成未分化細胞
3、在菊花的組織培養接種操作完成了3～4 d后，觀察同一溫室中的外植體，發現有的外植體正常生長，有的外植體死亡，你認為外植體死亡的原因不可能是(　　)
A．外植體來自衰老的植物組織，其中細胞活性低或結構不完整
B．培養基滅菌不徹底或外植體消毒不徹底
C．接種工具灼燒后未待冷卻就接種外植體
D．愈傷組織形成初期沒有給予充足的光照
4、研究者擬通過有性雜交的方法將簇毛麥(2n＝14)的優良性狀導入普通小麥(2n＝42)中。用簇毛麥花粉給數以千計的小麥小花授粉，10天后只發現兩個雜種幼胚，將其離體培養，產生愈傷組織，進而獲得含28條染色體的大量雜種植株。以下表述錯誤的是(　　)
A．簇毛麥與小麥之間存在生殖隔離 B．培養過程中幼胚細胞經過脫分化和再分化
C．雜種植株減數分裂時染色體能正常聯會 D．雜種植株的染色體加倍后能產生可育植株
5、如圖所示是利用植物體細胞雜交技術培育新植株的過程，植物細胞A和B分別來源于二倍體植物甲和乙。下列有關分析正確的是(　　)
A．過程①需要將植物細胞A和B置于含纖維素酶和果膠酶的低滲溶液中
B．過程②可用聚乙二醇等誘導原生質體a、b融合，主要依據的原理是細胞膜有選擇透過性
C．將雜種細胞c培育成新植物體過程中需要根據生長發育進程更換培養基
D．最終得到的植株相對于甲、乙而言發生了染色體數目變異，不可育
6、如圖表示利用植物體細胞雜交技術獲得雜種植物白菜—甘藍的過程，以下說法錯誤的是(　　)
A．①過程表示利用酶解法去除細胞壁獲得原生質體的過程
B．②過程可用聚乙二醇誘導原生質體融合
C．③過程中高爾基體活動旺盛
D．最終獲得的雜種植株體細胞內含19條染色體
7、培養胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。
回答下列問題。
(1)利用胡蘿卜根段進行組織培養可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養成完整的植株，這是因為植物細胞具有____________________________。
(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是____________________________________。
(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基，其原因是__________________ _______________________________________________________________。在新的培養基上愈傷組織通過細胞的________________過程，最終可形成試管苗。
(4)步驟⑥要進行照光培養，其作用是______________________________________________。
(5)經組織培養得到的植株，一般可保持原品種的_______，這種繁殖方式屬于________繁殖。
8、下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優勢，通過植物細胞工程技術培育高產、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．進行a處理時能用果膠酶和纖維素酶
B．b是誘導融合后得到的雜種細胞
C．c是培養后得到的具有高產、耐鹽性狀的幼苗
D．進行d選擇時要將植株種在高鹽環境中
講解1：植物細胞工程的基本技術
1．植物細胞表現全能性的條件
(1)離體狀態：最關鍵
(2)營養物質：種類齊全、比例合適。
(3)植物激素：生長素、細胞分裂素等。
(4)外界條件：適宜的溫度、pH等。
(5)無菌操作。
培養基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養物爭奪營養，而且這些雜菌在生長的過程中會生成大量對培養物有害的物質，導致培養物死亡。
2、全能性大小比較
（1）受精卵＞生殖細胞＞體細胞____
（2）分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞_____
（3）_分裂能力強的細胞＞分裂能力弱的細胞
（4）_植物細胞＞動物細胞
（5）幼嫩的細胞＞衰老的細胞____
3、植物組織培養要點提示
(1) 生殖方式：_無性生殖__
(2)細胞分裂方式：__有絲分裂__
(3)外植體插入培養基的方向：形態學的下端插入培養基
(4)脫分化和再分化的比較
比較內容 脫分化 再分化
過程 外植體→愈傷組織 愈傷組織→幼苗
形成體特點 排列疏松、高度液泡化的薄壁細胞 產生芽、根
所需條件 a.離體； b．適宜的營養； c．生長素與細胞分裂素的比例適中； d．一般不需要光 a.離體； b．適宜的營養； c．生長素與細胞分裂素的 比例高(低)誘導生根(生芽)； d．需光照
(4)植物組織培養中生長素和細胞分裂素用量的比例與植物細胞發育方向的關系
生長素用量與細胞分裂素用來的比值 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
(5)試管苗長成后是否可以直接移栽入土？
在移栽之前，應先打開培養瓶的封口膜，讓試管苗在培養箱中生長幾日，然后用流水清洗掉根部的培養基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或者珍珠巖等環境下，等幼苗長壯后再移栽入土。
4、植物體細胞雜交技術要點提示
①植物體細胞雜交的培養基中要添加蔗糖，不僅可以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。
②體細胞融合后培養基中共有5種細胞類型(A、B、AA、BB、AB)，其中融合細胞類型有3種(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要對融合細胞進行篩選。
③植物細胞融合完成的標志是雜種細胞再生出細胞壁，
④植物體細胞雜交完成的標志是培育出雜種植株，而不是形成雜種細胞。
⑤體細胞雜交過程中涉及的遺傳知識：
Ⅰ.從生殖類型上看，植物體細胞雜交技術屬于無性生殖.
Ⅱ.變異類型應是染色體數目的變異。
Ⅲ.培育新品種的過程中，遺傳物質的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律。
Ⅳ.與有性雜交的比較

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