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1、21植物细胞工程21.1植物细胞工程的基本技术,学习导航1.了解细胞工程的含义。2.掌握植物组织培养技术的过程及用途。重点3.理解植物体细胞杂交技术的过程。重点,一、细胞工程的含义1.原理和方法：_和分子生物学。2.操作水平：_或细胞器水平。3.目的：按照人的意愿来改变细胞内的_或获得细胞产品。4.分类：_和动物细胞工程。,细胞生物学,细胞水平,遗传物质,植物细胞工程,二、细胞的全能性1.含义：具有某种生物_的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有_的特点。2.现实表现：在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现全能性,而是分化成各种_。,全部遗传信息,全能性,组
2、织,3.原因：在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会_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组织和器官。三、植物组织培养技术1.原理：植物细胞具有_，理论上具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成_的潜能。,选择性,蛋白质,全能性,完整个体,愈伤组织,器官,无菌,愈伤组织,3.脱分化和再分化(1)脱分化：已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的_而转变成未分化细胞的过程。(2)再分化：处于脱分化状态的愈伤组织在一定的培养条件下，又可以_出幼根和芽，形成完整的小植株。,结构和功能,再分化,想一想1诱导愈伤组织分化时需要的植物激素主要有哪些？【提示】生长素和细胞分裂素。,
3、原生质体,原生质体融合,3.融合成功的标志：杂种细胞再生出_。4.意义：克服不同种生物_的不亲和性。想一想2植物细胞A和B去除细胞壁后的原生质体融合就有几种？【提示】三种，AA、BB、AB。,细胞壁,远缘杂交,要点一植物细胞的全能性1.原因：分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因。2.体现：在适合条件(如离体状态等)下，有些分化的细胞能恢复分裂、重新分化并发育成完整的新个体。,3.全能性大小比较：(1)受精卵(最高)卵细胞(精子)体细胞；(2)植物体细胞动物体细胞；(3)胚胎干细胞其他干细胞体细胞。4.植物细胞表达全能性的条件(1)离体条件。(2)无菌操作(防止杂菌污染)。
4、(3)种类齐全、比例适当的营养物质。,(4)适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长素、细胞分裂素等)。(5)温度、酸碱度、光照的控制等。特别提醒细胞全能性是指细胞具有发育成完整个体的潜能，只有形成了完整个体才是细胞全能性的表现。细胞全能性的表现或证明，必须同时具备“高度分化”、“离体”和“完整个体”三个条件。,下列围绕有关细胞全能性的叙述，正确的是()A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性,【解析】A项，细胞具有
5、全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A项错误；C项，植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；D项,种子发育成植株,是正常生命历程，不属于全能性。只有B项是正确的，细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官。【答案】B,互动探究(1)本题B项中要获得成功除了离体条件外，还需要什么条件？(2)结合本题D项，试分析在植物体上长出新芽，并进一步发育成枝条，这是细胞全能性的反映吗？,【提示】(1)植物细胞全能性的条件，除了离体外，还需要种类齐全、比例合适的营养物质和一定植物激素，另外
6、操作中还要注意无菌、控制适宜温度和光等。(2)这不是全能性的反映，植物体上长出新芽，这是细胞分化的结果(基因选择性表达的结果)。,【探规寻律】(1)全能性一定是在一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体现出来，反之，不能称为全能性。如用干细胞培育成某一器官，其过程不属于细胞的全能性。(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因,因此生物的配子中有全套基因，同样具有全能性。,要点二植物的组织培养1.植物组织培养中脱分化与再分化过程的比较,2.植物激素在植物组织培养中的作用,特别提醒(1)植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具都必须严格灭菌，接种过
7、程要进行严格的无菌操作。(2)脱分化培养愈伤组织时要避光(如果此时进行光照，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)，但再分化过程要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。,如图表示植物组织培养过程：,(1)图中过程获得的细胞是正常植物体经_形成的，在这一过程中染色体的变化是_。,(2)要顺利完成过程，除了需要各种无机营养物质外,还需要在培养基中加入_、_(两类不同功能的物质)。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，具有_的特点。,(3)从过程的结果看，它的实质是_。(4)某人在探究细胞脱分化和再分化的实验中,得到了如下结果：只有细胞分裂素时，组织块产生愈伤组织细胞分裂素生长素时，愈伤组织不分
8、化细胞分裂素生长素时，愈伤组织分化出芽细胞分裂素生长素时，愈伤组织分化出根,由实验结果，你能得出什么结论？_。,【答案】(1)减数分裂染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目是亲代细胞中的一半(2)有机营养物质植物激素排列疏松、高度液泡化、细胞壁薄(3)基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果(4)植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同,【易误警示】脱分化和再分化不能在同一培养基上完成，需配制三种生长素、细胞分裂素不同浓度的培养基，中间经过两次转接,才可顺利完成脱分化和再分化过程。一般过程是：在脱分化培养基上形成的愈伤组织，转接到生芽培养基上，待长出丛芽后，再转
9、接到生根培养基上，促其生根。,变式训练(2012太原五中高二检测)下图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是(),A愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团B在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质C为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素D试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb,解析：选D。花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或Ab或aB或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体。,要点三植物体细胞杂交技
10、术1.原理：细胞膜的流动性(植物体细胞杂交)、植物细胞的全能性(植物组织培养)。,2.操作流程,3.应用：植物体细胞杂交克服了植物远缘杂交不亲和的障碍，在培育作物新品种方面具有广阔的应用前景。如科学家已经培育出了白菜甘蓝等种间杂种。,特别提醒(1)杂种细胞产生的标志是新细胞壁的形成，植物体细胞杂交技术完成的标志是得到杂种植株。(2)植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程。(3)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有有性生殖细胞的形成和结合，应属于无性生殖，变异类型应是染色体数目的变异。,据图回答下列问题：,(1)过程是用_处理细胞的细胞壁，后经过程诱导原生质体融合，实际融合的
11、过程中原生质体可能会形成_种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。是_的过程，与此过程密切相关的细胞器是_。,(2)在过程培养中,除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证_。,(3)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含_条染色体，还必须用_来处理幼苗，才能得到可育的番茄马铃薯植株，此时体细胞中含有_条染色体。(4)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为_倍体。,解析：(1)分析题图已知，
12、图中表示酶解法去除细胞壁的过程，此过程中所用的酶是纤维素酶和果胶酶。过程是人工诱导细胞融合的过程，如果只考虑两个细胞融合的情况，则会有番茄细胞番茄细胞、番茄细胞马铃薯细胞、马铃薯细胞马铃薯细胞三种细胞团；是融合后的原生质体重新生出细胞壁的过程，植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成关系密切。,(4)二倍体番茄和四倍体马铃薯体细胞杂交得到的是异源六倍体。,变式训练(2012北京海淀区高二检测)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用秋水仙素Ca、b细胞融合为c细胞的原理是生物膜具有流动性Dd、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,解析：选C。植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜的流动性，诱导a、b细胞融合的化学试剂一般用聚乙二醇，d、e分别为脱分化和再分化。,
