21 植物细胞工程学案 人教版选修三.docx

21 植物细胞工程学案 人教版选修三.docx

《21 植物细胞工程学案 人教版选修三.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21 植物细胞工程学案 人教版选修三.docx（42页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

21植物细胞工程学案人教版选修三

2.1　植物细胞工程学案人教版选修三

【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。

2、尝试进行植物组织培养。

【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程2、植物体细胞杂交的原则

【学习难点】植物组织培养的实验

【学习过程】

一、细胞工程

1．概念：

应用和的原理和方法，通过或上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的或获得的一门综合科学技术。

2．分类：

根据操作对象不同，可分为、。

二、植物细胞的全能性（1，2可回顾必修1相关内容）

1、植物细胞的基本结构包括、、、。

2、植物细胞主要的增殖方式是，细胞分化是指，实质是_____。

3、细胞脱分化是指。

4、全能性是指，表现为全能性的原因是。

5．在理论上，生物的任何一个细胞都具有，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现，而是分化成各种。

这是因为特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有地表达出各种，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同。

例l、有关全能性的叙述，不正确的是（）

A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达

C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高

D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性

例2、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（）

A．基因的表达有选择性B．不同的细胞内基因不完全相同

C．细胞丧失了全能性D．

在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化

三、植物组织培养技术

四

、胡萝卜的组织培养

1、实验原理

生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。

因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成。

将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成。

2、实验步骤

①．将用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。

用酒精棉球擦手。

②．在超净工作台（或接种箱）上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用清洗2～3次，再用处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。

③．用的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。

然后，在瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的横切片，再选取有的部位，切取1cm。

左右的小块。

④．将接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。

然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。

⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在恒温避光条件下培养。

4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。

然后，在恒温箱中继续避光培养。

在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。

⑥．培养一段时间后，将生长良好的转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出。

然后将试管苗移栽到大田，培养成。

五、植物体细胞杂交技术

1．概念：

不同种植物的，在一定条件下融合成，并把杂种细胞培育成新的的技术。

2．过程离体的细胞

不同细胞原生质体

原生质体融合→杂种细胞→杂种植株。

3．植物体细胞杂交步骤：

（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。

（2）不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。

物理方法有：

离心、振动、电激等促使原生质体融合。

化学法是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂来诱导融合。

融合后再生出细胞壁。

（3）用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。

如图

例3、植物体细胞融合完成的标志是（）

A．产生新的细胞壁B．细胞膜发生融合

C．细胞质发生融合D．细胞核发生融合

例4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。

该过程是指（））

A．不同植物的精子和卵细胞的融合B．不同植物的原生质体的融合

C．完整的两个体细胞的融合D．植物花粉细胞的两两融合

【同步检测】

1．以下不能说明细胞全能性的实验是（　　）

A．玉米花粉粒培育出植株B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株

C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤D．核移植获得的组装细胞培育出的鲤鲫移核鱼

2．下列属于组织培养的是（　　）

A．花粉培养成单倍体植株B．芽发育成枝条

C．根尖分生区发育成成熟区D．未受精卵发育成植株

3．设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑（　　）

A．亲本细

胞的生殖隔离问题B．选择具有优良性状的亲本

C．亲本细胞的融合技术D．杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化

4．下图为“番茄——马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是（　　）

A．获得a、b细胞需要胰蛋白酶和果胶酶

B．诱导a、b细胞融合的化学试剂一般秋水仙素

C．a、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性

D．d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化

5．下列四个选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是（　　）

A．花药离体培养得到单倍体植株B．秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株

C．基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株D．细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株

6．野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。

俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。

据图分析回答问题：

（1）①过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中“酶解”所用的酶应该包括________________________________________________。

（2）②过程需要用到聚乙二醇（PEG），其目的是___________________________________。

（3）请用文字和箭头表示出④⑤技术过程的实验流程_____________________________。

由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性，这是_____________________________________________________________________的表现。

（4）一般在培养基上培养24～48小时后，大部分原生质体已再生出细胞壁。

可以取样，通过_______________________________________________________________________实验来鉴别细胞壁是否已经再生。

（5）请说明运用此植物体细胞杂交法的最大好处：

______________________________。

【课时检测】

1．细胞工程技术是一门综合科学技术，下列哪项技术不属于细胞工程（　　）

A．有性杂交　　　B．体细胞杂交C．组织培养D．细胞核移植

2．下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是（　　）

A．只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因

B．高度分化的细胞处于离体状态时不能表现出全能性

C．植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一

D．配子不能表现出全能性的原因是它所含的基因比体细胞减少一半

3．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要（多选）（　　）

A．具有完整细胞核的细胞B．离体状态

C．导入外源基因D．一定的营养物质和激素

4．植物组织培养是指（　　）

A．将离体细胞培养成完整植株B．将植物的愈伤组织培养成植株

C．愈伤组织形成高度液泡化的组织D．将离体细胞或组织培养成愈伤组织

5．韧皮部细胞是高度分化的植物细胞，用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误是（　　）

A．该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的

B．该愈伤组织的细胞没有全能性C．该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成

D．该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构

6．下列对植物组织培养过程中的脱分化，叙述正确的是（　　）

A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程

B．体内分化的细胞形态、结构和功能发生改变的过程

C．高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程

D．愈伤组织分裂产生大量相同细胞的过程

7．下图为植物组织培养技术过程，有关说法不正确的是（　　）

A．B试

管中细胞全能性最高B．D试管中培育出的个体都是纯合子

C．A→B的过程需要激素的刺激D．A→D的细胞分裂都是有丝分裂

8．植物体细胞杂交所利用的原理包括（　　）

①细胞膜的流动性　②细胞的全能性　③基因结构的相对独立性

A．①　　　　　　　B．②C．①②D．①②③

9．在细胞工程——原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去。

若将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞将（　　）

A．皱缩B．涨破C．呈球形D．保持原状

10．下面关于植物体细胞杂交技术的说法，不正确的是（　　）

A．必须有纤维素酶和果胶酶的存在B．要经过组织培养的过程

C．可以实现种间或种内杂交D．原生质体融合必须借助诱导剂

11．“白菜—甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。

下图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图，请完成下列有关问题：

（1）由杂种细胞D培育成“白菜—甘蓝”植株，采用的技术手段是______________________。

该过程说明植物细胞具有________。

（2）在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是____________________，融合依据的原理是_______________________________________________________________。

（3）要获得上图中白菜和甘蓝的原生质体，首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。

现提供以下材料和用具：

紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。

请你从中选择合适的材料，完成下面检验是否已除去细胞壁实验的方法步骤，并预测和解释实验结果。

主要实验步骤：

①选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液。

其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是：

适宜浓度的蔗糖溶液________________________________________________________________________。

②检验细胞壁分解液除去细胞壁。

第一步：

用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央，滴加适量细胞壁分解液，制成临时装片。

得到实验组装片。

第二步：

_____________________________________

__________________________。

第三步：

_______________________________________________________________。

结果预测和解释：

________________________________________________________。

2.1.2植物细胞工程的实际应用

【学习目标】列举植物细胞工程的实际应用。

【学习重点】植物细胞工程应用的实例。

【学习难点】列举植物细胞工程的实际应用。

【学习过程】

一、植物繁殖的新途径

1．植物微型繁殖（快速繁殖）

（1）概念：

（2）特点：

①保持优良品种的。

②高效快速地实现种苗。

例1某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。

为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。

进行离体培养时不应采用该植株的（）

A、茎尖B、子房壁C、叶片D、花粉粒

2．作物脱毒

（1）材料：

无病毒的。

（2）脱毒苗：

切取进行获得的。

例2组织培养技术不能直接用于（）

A、快速繁殖B、培育无病毒植株

C、植物产品的工厂化生产D、培养抗病菌植株

3．神奇的人工种子

（1）特点：

①后代无。

②不受和地域限制。

（2）结构：

人工和或或不定芽或。

（3）人工种子的制备，如图人工种子主要由三部分组成，一是胚状体

（分生组织），它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是

供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的“人工种皮”。

（4）人工种子的优越性

①固定杂种优势：

天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第1代，第2代便参差不齐了。

而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种，可以保持杂种优势。

②快捷高效的繁殖方式：

已有研究表明，用1个体积为12L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百平方千米土地，这样也就节约了大量留种地。

③可人为控制植物的生长发育与抗逆性：

人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养

物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。

与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。

例3、对人工种子正确的解释是（）

A．通过科学手段人工合成的种子B．利用植物组织培养技术获得的种子

C．种皮能够自我生成的种子D．人工种子发芽率低

例4、下列哪一项不是植物繁殖的新途径（）

A．微型繁殖B．作物脱毒C．细胞核移植D．人工种子

二、作物新品种的培育

1．单倍体育种

（1）方法：

。

（2）优点：

①后代稳定遗传，都是。

②明显缩短了。

例6用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（）

A、基因重组B、基因突变C、染色体变异D、染色体分离

3．细胞产物的工厂化生产

（1）细胞产物的种类：

、、、、香料、生物碱等。

（2）技术：

植物技术。

特别提醒：

植物组织培养技术的快速繁殖属于无性生殖，产生的子代具有一个亲本的遗传特性，变异性小，容易保持亲本的优良性状，因此在一些珍遗物种的繁殖和生产实际中得到广泛的应用。

植物的种子繁殖属于有性生殖。

有性生殖过程中的基因重组，使产生的子代具有两个亲本的遗传特性，因此变异性大。

4．生物育种技术的比较：

技术

原理

优点

缺点

诱变育种

杂交育种

单倍体育种

多倍体育种

基因工程育种

细胞工程育种

【同步测控】

1．植物的微型繁殖技术，是指（　　）

A．植物体细胞杂交技术　　　B．嫁接C．营养繁殖D．植物组织培养

2．下列育种措施，可以增加植物突变体出现的是（　　）

A．采用嫁接方法培育苹果新品种

B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草

C．用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射

D．使用秋水仙素对棉花植株进行处理

3．改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是（　　）

A．诱变育种B．单倍体育种C．基因工程育种D．杂交育种

4．下列有关人工种子的培育过程的叙述不正确的是（　　）

A．人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得

B．胚状体是由愈伤组织分化而成的，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性

C．同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型

D．胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成

5．与传统育种相比，植物体细胞杂交在培育作物新品种方面的重大突破表现在（　　）

A．证明杂种细胞具有全能性B．克服远缘杂交不亲和的障碍

C．缩短育种周期，减少盲目性D．快速培育无病毒植株，保留杂种优势

6．下面所列过程是植物组织培养的简略过程。

请据此回答：

①→脱分化→②→再分化→③→④

（1）①表示______________________________，它能被培养成完整植株的根本原因是________________________________________________________________________。

（2）②表示__________________，它的细胞特点是_____________________________

___________________，它的颜色特点是_____________________________________。

（3）若想制造人工种子，应该选择________。

（写编号）

（4）若①是花药，则④是________________，这项技术可用在______________________上。

（5）若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是________，这说明根尖细胞________________。

【课时训练】

1．下列属于植物的微型繁殖技术的是（　　）

A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗B．水稻种子萌发并长成新个体

C．扦插的葡萄枝长成新个体D．柳树芽发育成枝条

2．把胡萝卜单个韧皮部细胞接种到配制的培养基上培养，获得了许多完整的植株，这些植株（　　）

A．变异频率较高B．都是单倍体C．彼此性状极其相似D．都是纯合子

3．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。

目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。

这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的（　　）

①有丝分裂　②分化　③减数分裂　④全能性

A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④

4．用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（　　）

A．基因重组B．基因突变C．染色体变异D．姐妹染色单体分开

5．单倍体是指体细胞中（　　）

A．含有一个染色体组的个体B．含有奇数条染色体的个体

C．含有奇数个染色体组的个体D．含有本物种配子染色体数目的个体

6．下列哪一项不是单倍体育种的优点（　　）

A．缩短育种年限B．得到稳定遗传的优良品种

C．节约人力、物力D．突变率高

7．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是（　　）

A．培养的细胞一直处于不断分生的状态B．培养基营养丰富，易于植物生长

C．纺锤丝的形成容易受抑制D．DNA复制容易受抑制

8．如图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号（　　）

①

②

③―→④

A．④、②　　　　　　B．③、②C．③、④D．④、③

9．若获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织（　　）

A．叶B．花粉C．根D．茎尖

10．用单倍体育种方法，可以明显缩短育种年限，这是因为后代不发生性状分离，下列有关其原因的说法正确的是（　　）

A．通过染色体加倍的可育植株，等位基因纯合，这样的植株自交后代不发生性状分离

B．单倍体植株只有一套染色体，不会出现等位基因，也就不会有杂合子，后代不会发生性状分离

C．两个单倍体植株交配后，后代都是纯合子，纯合子自交后代不会发生性状分离

D．以上三种说法均正确

11．紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。

用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。

下图中记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。

（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”，这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过______________而获得的。

这项技术的理论基础是______________。

（2）从图中可以看出：

反应器中紫草细胞的生长呈现________规律；影响紫草素产量的因素是__________和__________________________________。

（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_____________和__________________。

12．阅读材料，回答下列问题：

植物组织培养技术应用范围很广。

科学家通过植株组织培养方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构（胚状体），然后将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。

我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上诱导出胚状体，世界各国正着手于将人工种子推向商品化。

（1）通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过________、________过程。

（2）用于植物组织培养的培养基中除植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有______________，且操作过程应在________条件下进行。

（3）若胚状结构在试管中继续培养，则可培养出完整的植株幼苗，这体现了植物细胞的________。

13．我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放在培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。

下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图分析回答：

（1）过程③和④分别表示________和________。

（2）在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素及氨基酸外，还需要在培养基中加入__________。

同时，在培养过程中，除必需的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证________。

（3）从育种的角度看，植物组织培养与有性生殖相比，优势主要有（列举2条）：

________________________________________________________________________。

（4）在植物组织培养的过程中，可以对________进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从中选育出优良品种

。

这种作物新品种的培育方法属于________。

（5）若将兰花的茎尖细胞换成兰花的花粉粒，经组织培养形成植株，这种育种方法称为____________________，其优点是____________________。

2.2.1动物细胞培养和核移植技术

教学目标：

理解和掌握动物细胞培养过程。

掌握核移植技术和克隆动物的过程

教学重点：

动物细胞培养过程。

核移植技术和克隆动物的过程及应用

教学难点：

动物细胞培养过程。

核移植技术和克隆动物的过程。

知识梳理：

一.动物细胞培养：

（一）概念：

1.定义：

动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的______，将它分散成_________，然后，放在适宜的____________中，让这些细胞_________和__________。

2.原理：

__________________

（二）动物细胞培养的过程：

1.动物细胞培养过程：

选取动物组织块

剪碎组织

用_____________或____________处理

（目的是____________________）_________培养

制成____________

转入培养液中进行培养

贴壁生长并发生接触抑制（一般生长到10代左右）

再次用____________或____________处理

制成______________________培养

转入培养液中进行培养

放入二氧化碳培养箱中培养