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選擇性必修三第二章第1節　
植物細胞工程導學案
【學習目標】
1概述植物組織培養和植物體細胞雜交技術的原理和過程。
2舉例說明植物細胞工程的應用有效提高了生產效率。
3嘗試進行植物組織培養。
【重點難點】
1植物組織培養的原理和過程。
2植物體細胞雜交技術的原理。
3植物細胞工程的應用的實例。
4植物組織培養的實驗。
【探究案】
【任務一】　植物細胞的全能性
1．細胞具有全能性的原因
一般生物體的每一個細胞都包含該物種所特有的全套遺傳物質，都具有發育成為完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。
2．細胞全能性大小的比較
(1)植物細胞>動物細胞(動物細胞只有細胞核具有全能性)。
(2)受精卵>生殖細胞(精子、卵細胞)>體細胞。
(3)體細胞：分化程度低的>分化程度高的，細胞分裂能力強的>細胞分裂能力弱的，幼嫩的細胞>衰老的細胞。
3．植物細胞表現全能性的條件
(1)離體狀態。
(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。
(4)外界條件：適宜的溫度、pH和光照(愈傷組織的形成和生長需要避光培養，分化培養需照光)等。
(5)無菌操作。
【合作探究】
與體細胞相比，生殖細胞如花粉的遺傳物質減少了一半，為什么生殖細胞仍具有全能性？



【任務二】　植物組織培養
1．植物組織培養的過程

(1)外植體：用于植物組織培養的離體的植物器官、組織或細胞。
(2)脫分化：已經分化的細胞，經過誘導，失去其特有的結構和功能，轉變成未分化細胞的過程。
(3)愈傷組織：細胞排列疏松且無規則、高度液泡化、呈無定形狀態的薄壁細胞團。
(4)再分化：脫分化產生的愈傷組織繼續進行培養，又可以重新分化出根或芽等器官的過程。
2．植物組織培養技術的注意事項
(1)外植體的選擇與制備
①外植體的選擇：外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對比較容易，而植物的莖、葉和成熟的組織較難。
②制備外植體首先要消毒，其次要選取有形成層的部分，因為形成層細胞易脫分化。
(2)無菌操作
植物組織培養成功的關鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴格滅菌，接種過程要進行嚴格的無菌操作。
(3)光照的控制
對于植物組織培養來說，光照條件非常重要。在愈傷組織的誘導階段往往要避光培養，有利于細胞脫分化產生愈傷組織(如果是在光照條件下，容易分化產生維管等組織，不利于產生大量的愈傷組織)。當愈傷組織分化出芽和葉時，一定要有光照，有利于葉片內葉綠素的合成。
(4)植物激素的使用
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性激素，兩類激素的濃度及用量的比例等都會影響實驗結果。
【合作探究】
1.在植物組織培養過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？


2．在組織培養過程中，誘導愈傷組織的培養基、誘導生芽的培養基和誘導生根的培養基的成分有什么不同？


3．誘導愈傷組織期間一般不需要光，后續培養過程中，為什么每日要給予適當時間和強度的光照？


若培養物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會含有葉綠體？


【知識拓展】
(1)由愈傷組織進行細胞分化時，一般要先誘導其生芽，然后誘導其生根，可通過控制培養基中生長素和細胞分裂素的比例來實現。
(2)生長素和細胞分裂素用量的比例影響植物細胞的發育方向。
生長素用量/細胞分裂素用量
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




【任務三】　植物體細胞雜交
1．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。
2．植物組織培養和植物體細胞雜交的比較
名稱
植物組織培養
植物體細胞雜交
原理
植物細胞的全能性
細胞膜具有一定的流動性和植物細胞的全能性
過程


選材
選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導脫分化
不同植物細胞融合后形成的雜種細胞
技術操作
脫分化、再分化等
除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞融合
關系
植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜
3.植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型及檢測方法
(1)誘導產物(假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B)
①未融合的細胞：A和B。
②兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。
③多細胞融合體。
(2)檢測方法：對誘導產物中的細胞進行植物組織培養，然后根據得到的植物性狀進行判斷。
植物性狀
結論
若只表現出一種植物的性狀
未融合細胞
若得到的是具有兩種親本性狀的植物
雜種植株
若得到的是兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得到加強
多細胞融合體
若得到的是一種植物的性狀，但是效果得到加強
同種細胞融合
【合作探究】
從結果上看雜種植株在遺傳上有何特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？

從新品種培育的角度分析，植物體細胞雜交技術最大的優點是什么？

科學家采用體細胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植物，但這種植物并沒有地上結番茄，地下長馬鈴薯。你如何解釋這一現象？


【方法技巧】
體細胞雜交后細胞內染色體數目、染色體組數目及基因型的判斷
體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體、基因型還是染色體組都是兩親本之和。若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為異源四倍體，其體細胞中染色體為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd。

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