第04讲 植物细胞工程-【寒假自学课】高二生物寒假提升精品讲义（人教版2019选择性必修3）

第04讲 植物细胞工程的基本技术 【学习目标】 1.概述植物组织培养的原理及过程，掌握细胞的全能性概念。 2.独立完成植物组织培养试验，提高动手实践能力及实验分析能力。 3.体会细胞工程的意义，揭秘生物技术的神秘，进一步领悟生物技术造福人类的意义。 4.概述植物体细胞杂交技术的原理及过程，区分植物组织培养与植物体细胞杂交。 5.学习植物体细胞杂交技术的实验过程，理解科学的本质、科学研究的思路和方法。 情感态度价值观目标：体会技术进步可以推动其他相关实验的进步，不断创新，敢于突破传统的壁垒，创造出新产品。 6.理解植物细胞工程，举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 7.体会细胞工程从实验室到工厂的运用，提高实践能力，建立科学技术观。 8.学生切身感受到科技对农业、医学等的促进作用，领悟生物技术造福人类。 【基础知识】 一、植物细胞的全能性 细胞全能性：细胞经分裂、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。 特别提醒 1.在植物体生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性。 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，分化培养需照光)等。 ⑤无菌操作。 3.必须要离体的原因是：生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可逆的细胞分化，不能表现其全能性。 4.细胞分化指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。例如由种子发育成植株的过程中要经过细胞分化，以形成不同的组织和器官。 5.脱分化指在一定激素和营养等条件的诱导下，植物已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成薄壁组织团块(愈伤组织)的过程。 6.再分化指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 7.全能性表达过程 ①脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。 ②再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。 ③激素的作用：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。 8．植物组织培养的过程 ①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。 ②脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。 ③愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。 ④再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。 二、植物细胞工程的基本技术 1.植物细胞工程的基本技术包括植物组织培养和植物体细胞杂交 2.植物组织培养和植物体细胞杂交的原理、过程、应用比较 比较项目 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理(理论基础) 细胞的全能性  细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性  过程 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位(最容易诱导脱分化) 不同植物细胞(融合后形成杂种细胞) 技术操作 脱分化、再分化  ①除脱分化、再分化外，还要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；②用物理法(电融合法、离心法)或化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]诱导细胞融合 应用 ①快速繁殖、作物脱毒等；②培育新品种；③生产细胞产物 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种  关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂 归纳总结 1.植物细胞工程的理论基础是植物细胞的全能性。 2.植物细胞工程的基本技术有植物组织培养和植物体细胞杂交。 3.植物体细胞杂交和有性杂交结果不同：两个二倍体植物通过植物体细胞杂交获得的异源四倍体，两个二倍体植物通过杂交获得的仍然是二倍体。 4.植物体细胞杂交不经过减数分裂过程，植物有性杂交一定要经过减数分裂过程。 5.原生质体指除去细胞壁后的植物细胞、真菌细胞或细菌细胞。 6.原生质层是植物特有的名词：包括植物细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质，不包括细胞液。 7.原生质滴：指动物精子形成过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体演变为线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫作原生质滴。原生质滴随着精子的成熟向后移动，最后脱落。 三、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖：高效快速地实现种苗的大量繁殖；无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制，可实现产业化生产。 2.作物脱毒： ①马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播