第2章 第1节 1 植物细胞工程的基本技术-（教师WORD）2021-2022学年高中生物【精讲精练】人教版选择性必修3 生物技术与工程 新课标辅导

第1节　植物细胞工程

一　植物细胞工程的基本技术

【学习目标】

1．阐释植物细胞工程的理论基础——科学思维

2．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——生命观念、科学思维

3．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——生命观念、科学思维

知识点一　细胞工程的概念和理论基础

[新知梳理]

1．细胞工程的概念

2.细胞工程的理论基础——细胞的全能性

(1)概念：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，即细胞的全能性。

(2)在生物体内全能性不能表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。

[互动探究]

1．理论上每种植物的活细胞都具有全能性，请分析细胞具有全能性的原因。

提示：活细胞都具有发育成该物种个体所需的全套遗传物质。

2．是否所有的活细胞都具有全能性呢？试举例说明。

提示：不是。例如，哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，不具有全能性。

3．表现全能性的条件有哪些？

提示：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。

[归纳总结]

1．细胞具有全能性的原因

一般生物体的每一个细胞都包含该物种所特有的全套遗传物质，都具有发育成为完整个体的潜能。

2．植物细胞表现全能性的条件

(1)离体状态。

(2)营养物质：种类齐全、比例合适。

(3)植物激素：生长素、细胞分裂素。

(4)外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，再分化培养需见光)等。

(5)无菌操作。

[题组通关]

1．下列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　细胞具有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；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；种子发育成植株，是正常生命历程，不属于全能性；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

2．下列植物组织细胞，在条件适宜的情况下，最易表达其全能性的是(　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．茎韧皮部细胞  B．叶肉细胞

C．受精卵  D．根尖分生区细胞

解析　细胞的全能性由大到小依次是受精卵、生殖细胞、体细胞。

答案　C

[方法技巧]　细胞全能性大小的比较

(1)植物细胞＞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。

(2)受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞。

(3)体细胞：分化程度低的＞分化程度高的；细胞分裂能力强的＞细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞＞衰老的细胞。

知识点二　植物组织培养技术

[新知梳理]

1．理论基础：植物细胞的全能性。

2．基本过程

图中①过程为脱分化，②过程为再分化，A表示愈伤组织，B表示芽、根等器官。

3．探究实践：菊花的组织培养过程

(1)消毒：①用酒精擦拭双手和超净工作台台面。②将外植体用酒精消毒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)取材：①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。②用解剖刀将外植体切成0.5～1_cm长的小段。

(3)接种：①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。②用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。

(4)培养：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。定期观察和记录愈伤组织的生长情况。

(5)转接：①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。②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：①移栽前，先打开瓶口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。②用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移栽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。

[互动探究]

1．在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？

提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。

2．诱导愈伤组织的过程中是否都应避光培养？

提示：不一定。用不同植物、同一植物不同部位的组织细胞，诱导出愈伤组织所需的条件不一定相同。

3．从繁殖方式上看，植物组织培养属于哪种繁殖方式？为什么？

提示：无性繁殖。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，所以是无性繁殖。

[归纳总结]

1．植物组织培养技术的注意事项

(1)外植体的选择与制备：

①外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织脱分化较难。

②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。

(2)无菌操作：