第二章 第1节 植物细胞工程（Word教师用书）-【状元桥·优质课堂】2022-2023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2019）

第1节　植物细胞工程 [核心素养发展目标] 1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术(科学思维)。2.理解植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交的原理(科学思维)。3.尝试进行植物组织培养(科学探究、生命观念)。4.列举植物细胞工程的应用(社会责任)。 　植物组织培养技术 1．细胞全能性的概念：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。 2．植物组织培养 (1)概念：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。 (2)原理：植物细胞的全能性。 3．菊花的组织培养 (1)原理依据 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，它再重新分化成芽、根等器官，该过程称为再分化。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、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 (2)培养过程 ①外植体消毒 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处理外植体 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接种 接种时要始终在酒精灯火焰旁进行，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织培养基中时应注意方向，不要倒插。 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。培养15～20d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。 ⑤移栽 打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉试管苗根部的培养基后，将其移植到消过毒的环境中，待其长壮后再移栽入土。 【微练】 1．微思考：植物细胞为何具有全能性？植物细胞实现全能性表达的条件是什么？ 提示 一般生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息，故每个细胞仍具有全能性；植物细胞实现全能性表达的条件包括：离体的且需要一定的激素和营养等。 2．辨正误： (1)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。(　　) (2)植物组织培养的目的都是获得完整的植株。(　　) (3)容易进行无性繁殖的植株也容易进行组织培养。(　　) (4)进行菊花的组织培养时需在酒精灯火焰旁将外植体约1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。(　　) (5)植物组织培养期间，每日需要给予适当时间和强度的光照。(　　) 提示 (1)×　高度分化的植物细胞含有该生物全套的遗传信息，具有发育成完整植株的潜能。 (2)×　植物组织培养的目的不一定都是获得完整的植株，也可能是获得植物细胞的次生代谢物。 (3)√　(4)√ (5)×　在诱导愈伤组织期间一般不需要光照，但在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。 　植物体细胞杂交技术 1．植物体细胞杂交的概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并将其培育成新植物体的技术。 2．植物体细胞杂交技术流程图及其分析 (1)图示步骤①为用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，从而制备原生质体。 (2)图示步骤②为人工诱导原生质体间的融合，其方法包括： a．物理法：电融合法、离心法等； b．化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。 (3)图示③为再生出细胞壁，这是细胞融合成功的标志。 (4)经融合成功的杂种细胞可经④过程诱导形成愈伤组织，再经进一步发育成完整植株。 3．意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，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。 【微练】 1．微思考：(教材P38“1·2”改编)植物细胞壁的主要成分是什么？科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？ 提示 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；蜗牛消化道可降解植物细胞壁表明：蜗牛消化道提取液中可能有纤维素酶、果胶酶。 2．辨正误： (1)利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(　　) (2)通过植物体细胞杂交技术所获得的番茄—马铃薯植株已成功实现地上结番茄、地下长马铃薯的预期愿景。(　　) (3)人工诱导原生质体融合的方法可使用高Ca2＋—高pH融合法这种化学方法。(　　) (4)植物体细胞杂交技术可打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。(　　) 提示 (1)×　植物细胞融合前要先去除细胞壁。 (2)×　通过体细胞杂交技术已得到“番茄—