第2章 1.1 植物细胞工程的基本技术(Word教参)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程(人教版)

第1节　植物细胞工程 一　植物细胞工程的基本技术 课程内容标准 核心素养对接 1．阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。 2．概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。 1．简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。(生命观念) 2．结合菊花的组织培养实验，与同学交流讨论，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。(科学探究) 一、植物组织培养技术 1．细胞工程的含义 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 操作水平 细胞器水平、细胞或组织水平 目的 获得特定的细胞组织、器官、个体或其产品 2．细胞的全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。 3．植物组织培养：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。 4．植物组织培养的流程为：接种外植体，诱导愈伤组织，诱导生芽，诱导生根，移植成活五个过程。 5．菊花的组织培养 (1)实验原理： ①植物细胞一般具有全能性。在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。 ②植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、用量的比例等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 (2)实验步骤： 1 用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次。 2 将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。 3 在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 4 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 5 培养15～20 d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 6 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日；用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 二、植物体细胞杂交技术 1．概念 将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 2．过程 (1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。 (2)诱导原生质体融合的方法： ①物理法：离心法、电融合法。 ②化学法：聚乙二醇(PEG)整合法，高Ca2＋—高pH融合法。 3．意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 1．判正误 (1)细胞工程可以通过在分子水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质。(　×　) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(　×　) (3)在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。(　×　) (4)植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。(　√　) 2．微思考 (1)在生物体内，细胞并不表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官的原因是什么？ 提示　细胞全能性表达的基本条件之一是离体状态。例如：植株上的分生组织细胞在体内只能进行分裂分化，形成不同的组织，但不能表现出全能性，这是生物体内基因程序性表达的结果。 (2)植物体细胞融合与植物体细胞杂交结束的标志有何不同？ 提示　前者是再生出细胞壁，后者是形成杂种植株。 任务驱动一　植物细胞的全能性 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　正常的植物体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