2020-2021学年高二生物人教版选修3：2.1.1植物细胞工程的基本技术课件

专题2 细 胞 工 程 2.1 植物细胞工程 2.1.1 植物细胞工程的基本技术 一、细胞工程和细胞的全能性 1.细胞工程的概念和分类: (1)概念。 原理和方法 ___________和分子生物学 操作水平 _________或细胞器水平 目的 按照人的意愿来改变细胞内的_____ _____或_____________ 细胞生物学 细胞水平 遗传 物质 获得细胞产品 (2)分类。 ①依据:_________的不同。 ②类型:___________________________。 操作对象 植物细胞工程和动物细胞工程 2.植物细胞的全能性: (1)含义:具有某种生物_____________的任何一个细胞, 都具有发育成___________的潜能。 (2)表达时两个重要的过程:_______和_______。 全部遗传信息 完整生物体 脱分化 再分化 二、植物组织培养技术 1.前提、条件和结果: 离体 无菌 愈伤组织 2.原理:细胞的_______。 3.操作流程: 离体植物的 根、茎、叶细胞 愈伤组织 全能性 脱分化 再分化 三、植物体细胞杂交 1.概念:将不同种的植物_______,在一定条件下融合成 _________,并把杂种细胞培育成___________的技术。 体细胞 杂种细胞 新的植物体 2.过程: (1)过程①制备原生质体:用_________________去除细 胞壁,获得原生质体。 纤维素酶和果胶酶 离心、振动、电激 聚乙二醇 (PEG) (3)过程③融合完成的标志:杂种细胞再生出_______。 (4)过程④⑤植物组织培养:④为_______,⑤为_______。 3.意义:克服不同生物_________不亲和的障碍。 细胞壁 脱分化 再分化 远缘杂交 【正误小测】 1.细胞工程是通过分子水平上的操作,按照人们的意 愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综 合科学技术。 ( ) 【分析】细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上改变 细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技 术。 × 2.胡萝卜的组织培养只能选择韧皮部部分,其他部分 如茎、叶则不能用于组织培养。 ( ) 【分析】植物细胞都具有全能性,每一个细胞都具有 发育成一个完整植物体的潜能。 × 3.同一植物的不同体细胞经植物组织培养产生的植株 基因型不同。 ( ) 【分析】同一植物的不同体细胞所含的基因是相同的, 故其发育成的不同植株的基因型也是相同的。 × 4.不同种植物原生质体融合过程属于植物体细胞杂交 过程。 ( ) 【分析】植物体细胞杂交的过程,实质上是不同种植 物体细胞的原生质体融合的过程。 √ 5.植物体细胞杂交过程中,原生质体融合的结构基础 是膜的流动性。 ( ) 【分析】原生质体融合首先是膜的融合,生物膜具有 流动性是原生质体融合的结构基础。 √ 6.植物体细胞杂交只能在同种植物间操作。 ( ) 【分析】植物体细胞杂交能克服不同种生物远缘杂交 不亲和的障碍,使不同种植物间实现杂交。 × 7.植物种子发育成完整植株,体现了植物细胞的全能 性。 ( ) 【分析】植物种子中的胚是新植物体的幼体,种子发 育成完整植株是细胞分裂、分化的结果,未体现细胞 全能性。 × 8.细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体 所必需的全部基因。 ( ) 【分析】细胞中只要具有发育成完整个体所必需的 “全套基因”,比如配子,就具有全能性。 × 主题1 细胞的全能性 【问题探究】 1.细胞全能性的基础: 材料一:利用菊花的花瓣就能培育出完整的菊花植株。 材料二:利用烟草的根细胞经组织培养,可以培育成成 熟植株。 (1)为什么利用植物的体细胞(如花瓣细胞、根细胞) 就能培养出完整植株? 提示:正常的植物细胞具有该生物生长发育和繁殖所 需的全套遗传物质,具有全能性。 (2)是否所有的植物细胞都适合进行植物的组织培养? 提示:不是,没有细胞核的筛管细胞无全能性,不适合 进行植物的组织培养。 2.细胞全能性的大小: 受精卵和体细胞相比,哪一个的全能性更容易体现?为 什么? 提示:受精卵。受精卵可以在自然条件下直接发育成 新个体。 3.体现细胞全能性的实例分析: 探究下列实例是否体现了细胞全能性并说出判断的理 由: (1)植物的花药经培养获得植株。 判断:___。(“是”或“否”) 理由:________________________________________ _____________。 是 花药离体培养得到了单倍体植株,体现了花药 细胞的全能性 (2)利用某植物细胞培育出愈伤组织获得大量细胞产 物。 判断:___。(“是”或“否”) 理由:__________________________________________ ______________________________________________ ___。 否 发育成完整生物个体才体现细胞的全能性,发育 成某种组织或器官,如形成愈伤组织未体现细胞全能 性 【探究训练】 1.(2018·广州高二检测)下列关于细胞全能性的叙述, 正确的是 (  ) A.离体植物细胞全能性的体现,需借助某些因子的作用 B.细胞分化过程中通过改变遗传物质体现细胞的全能性 C.植物各部位细胞均含有全套遗传物质,全能性都相同 D.乳腺癌细胞易于进行离体培养,说明其全能性比较高 【解题指南】解答本题的关键有:(1)全能性发挥的条 件。(2)细胞全能性大小比较。 【解析】选A。离体植物细胞全能性的体现,需借助某 些因子如生长素、细胞分裂素等的作用,A正确;细胞 分化过程中遗传物质不变,其实质是基因的选择性表 达,B错误;植物各部位细胞的全能性大小不同,如根尖 分生区细胞的全能性大于叶的表皮细胞的全能性,C错 误;乳腺癌细胞易于进行离体培养,但没有发育成个体, 因此不能说明其具有全能性,D错误。 2.植物细胞表现出全能性的必要条件是 (  ) A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内 【解题指南】解答本题的关键有两点: (1)准确把握细胞全能性的概念。 (2)认识到离体是表达全能性的必要条件,其他都是在 此基础之上的。 【解析】选C。植物细胞全能性是指具有细胞核的高 度分化的植物细胞,在离开母体后,在适宜的营养和外 界条件下,细胞首先发生脱分化,然后恢复细胞分裂形 成愈伤组织,再在一定的诱导因素作用下发生分化,最 后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植物 细胞的全能性只有在离开母体后才能表现出来。成熟 筛管细胞无细胞核。导入其他植物细胞的基因属于基 因工程,与细胞的全能性没有必然的联系。 3.下列有关细胞全能性的叙述,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.植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性 【解题指南】解答本题时要明确以下两点: (1)细胞全能性的概念。 (2)理解不同细胞的分化程度和全能性大小的关系。 【解析】选C。受精卵发育成完整个体的能力最强,全 能性最高,A正确;体细胞表达全能性的前提是离体,B 正确;卵细胞的全能性小于受精卵,C错误;离体的植物 细胞可以通过组织培养表达出全能性,D正确。 【补偿训练】 从细胞全能性角度看 (  ) A.分化程度高,具有较高的全能性 B.分化程度低,具有较低的全能性 C.分化程度低,具有较高的全能性 D.细胞分化程度与全能性高低无关 【解题指南】解答本题的关键是理解细胞分化程度和 细胞全能性的关系。 【解析】选C。细胞分化程度越低,它所具有的发育成 为一个新的生物个体的潜能越大,即细胞全能性越高。 【总结提升】 细胞全能性大小的分析 (1)体细胞全能性与细胞分化程度:分化程度低的>分 化程度高的。 (2)体细胞全能性与细胞分裂能力:分裂能力强的>分 裂能力弱的。 (3)不同类型细胞的全能性:受精卵>生殖细胞>体细胞。 (4)不同生物细胞的全能性:植物细胞>动物细胞。 主题2 植物组织培养技术 【问题探究】 1.植物组织培养的操作: (1)进行上图操作过程时需要进行一系列的消毒、灭 菌,并且要求无菌操作,目的是_____________。 (2)图中脱分化和再分化阶段对光照的需求相同吗? 提示:不同。脱分化阶段需要避光培养,再分化阶段需 要光照。 防止杂菌污染 2.培养基中的激素配比: (1)植物组织培养所用的培养基中在脱分化和再分化 中起关键作用的激素是___________________。 (2)生长素与细胞分裂素的比值高低对植物组织培养 的影响不同,探讨比值不同时产生的影响。 细胞分裂素和生长素 比值 作用影响 高 _______________________ 低 _______________________ 适中 _________________ 促进根分化、抑制芽形成 促进芽分化、抑制根形成 促进愈伤组织形成 3.植物组织培养的结果: 经如图所示过程培育出的新胡萝卜植株从繁殖方式上 来看属于有性生殖还是无性生殖? 提示:无性生殖。植物组织培养是在细胞有丝分裂和 细胞分化的基础上实现的,此过程并没有生殖细胞的 产生,所以是无性生殖。 【探究训练】 1.将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中, 在适宜的温度和光照条件下培养一段时间后,应出现 的现象是 (  ) 【解题指南】解答本题注意以下关键词: (1)非洲菊幼苗无根;(2)培养液中无植物激素;(3)温 度和光照适宜。 【解析】选B。植物组织培养过程中,由外植体脱分化 形成愈伤组织需要一定量的生长素和细胞分裂素,愈 伤组织再分化形成根、芽的过程也需要一定浓度的生 长素和细胞分裂素,且生长素和细胞分裂素的不同配 比对形成根、芽的影响不同。题干中培养的虽是无根 的幼苗且培养液中无植物激素,但是幼苗本身可以产 生生长素等植物激素,从而在适宜的温度和光照条件 下促进幼苗生根。 【补偿训练】 下列属于植物组织培养的是 (  ) 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.受精卵发育成植株 【解题指南】解答本题应注意以下两个方面: (1)掌握植物组织培养的概念及过程。 (2)准确理解各选项的过程。 【解析】选A。将花粉培养成单倍体植株,即花药离体 培养,属于植物组织培养,A正确;芽发育成枝条是自然 生长过程,不属于植物组织培养,B错误;根尖分生区发 育成成熟区是自然生长过程,不属于植物组织培养,C 错误;植物组织培养包括脱分化和再分化等过程,而受 精卵是个体发育的起点,发育成植株无脱分化等过 程,D错误。 2.如图是四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成兰 花植株的示意图。 下列相关叙述中正确的是 (  ) A.②阶段会发生减数分裂过程 B.①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素 C.此过程体现了植物细胞具有全能性 D.此兰花的花药经离体培养所得植株为二倍体 【解题指南】解答本题的关键是: (1)正确判断图中各序号的含义。 (2)明确植物组织培养的过程和原理。 【解析】选C。②阶段细胞通过有丝分裂方式增殖,不 能发生减数分裂,A错误;①和③阶段都需要生长素和 细胞分裂素,只是这两种激素的比例不同,B错误;图解 显示的是植物组织培养过程,其原理是植物细胞具有 全能性,C正确;此兰花的花药经离体培养所得植株为 单倍体,D错误。 3.下图表示植物组织培养过程: (1)图中①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)图中③过程形成的细胞与正常体细胞相比,具有 ____________________________________等特点。  (3)从过程④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: ①只有细胞分裂素时,组织块产生愈伤组织 ②细胞分裂素=生长素时,愈伤组织不分化 ③细胞分裂素>生长素时,愈伤组织分化出芽 ④细胞分裂素