第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第2章　细胞工程 第1节　植物细胞工程 第1课时　植物细胞工程的基本技术 [学习目标] 1.理解细胞全能性的概念、原因。 2.掌握植物组织培养的原理及过程。 3.掌握植物体细胞杂交技术的原理及过程。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 [对应学生用书第27页] 一、植物细胞的全能性 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。 2.生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因 　　在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 　选择性地表达　⁠。 产生完整生物体　 分化成其他各种细 胞　 选择性地表达　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 二、植物组织培养技术 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。 离体　 人工配制的培养基　 完整植株　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 2.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。 结构和功能　 愈伤组织　 芽　 根　 生长素　 细胞分裂素　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 3.操作流程 （1）过程：① 　脱分化　⁠、② 　再分化　⁠。 （2）激素： 　细胞分裂素　⁠、 　生长素　⁠。 脱分化　 再分化　 细胞分裂素　 生长素　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 三、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 　新植物体　⁠的技术。 不同来源　 杂种细胞　 新植物体　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 2.植物体细胞杂交流程 第1课时　植物细胞工程的基本技术 3.原理 （1）细胞膜具有一定的 　流动性　⁠。 （2）植物细胞的 　全能性　⁠。 4.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。 流动性　 全能性　 生殖隔离　 远缘杂交　 第1课时　植物细胞工程的基本技术 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）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。（　×　） （2）在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。（　×　） × × （3）脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。（　√　） （4）在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。（　×　） （5）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。 （　√　） （6）植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。（　√　） √ × √ √ 第1课时　植物细胞工程的基本技术 [对应学生用书第28页] 知识点一　植物组织培养 　　如图为植物组织培养的过程，请思考后回答： 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （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）在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？ 提示：三种培养基的生长素和细胞分裂素的比例不同。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （3）诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？ 提示：后续培养过程中，给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素的合成，进一步形成叶绿体进行光合作用。 （4）若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？为什么？ 提示：培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞，愈伤组织中不含叶绿体。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 1.植物组织培养的过程 第1课时　植物细胞工程的基本技术 ①外植体的选择：外植体脱分化的难易程度因植物种类、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.植物组织培养技术的注意事项 （1）外植体的选择与制备 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （3）光照的控制 　　对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在组织细胞脱分化形成愈伤组织的阶段往往要避光培养，黑暗条件有利于细胞脱分化产生愈伤组织（如果是在光照条件下，组织细胞容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织）。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 （2）无菌操作 　　植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，培养基和所有的器械要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （4）不同植物激素比例对植物组织培养的影响 生长素/细胞分裂素的值 作用效果 高 促进根的分化、抑制芽的形成 低 促进芽的分化、抑制根的形成 适中 促进愈伤组织的形成 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 知识点二　植物体细胞杂交 　　如图为植物体细胞杂交过程示意图，请思考回答： 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （1）将植物细胞A和植物细胞B融合时，首先遇到的障碍是什么？用什么方法可以解除此障碍？ 提示：细胞壁阻碍细胞间的融合。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 （2）从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？ 提示：遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。染色体数目增加，属于染色体数目的变异。 （3）从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？ 提示：克服了不同种植物远缘杂交不亲和的障碍，使不同种植物杂交成为可能。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 1.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 比较内容 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同来源的植物体细胞 第1课时　植物细胞工程的基本技术 比较内容 植物组织培养 植物体细胞杂交 技术操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合 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 第1课时　植物细胞工程的基本技术 2.杂种植株遗传物质的变化 （1）细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和。 （2）染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。 3.植物体细胞杂交育种的优点和局限性 （1）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。 （2）局限性：目前仍有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植物按照人们的需求表现出双亲的优良性状。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 3.两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如图所示。下列说法错误的是 （　　） 第1课时　植物细胞工程的基本技术 A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 C.过程③时已经完成了脱分化过程 D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段 第1课时　植物细胞工程的基本技术 解析　本题主要考查植物体细胞杂交技术。由题图信息可知，①为细胞去掉细胞壁获得原生质体的过程，去掉细胞壁一般用纤维素酶和果胶酶处理细胞，A正确；两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出，需要使中间偃麦草细胞染色体断裂，所以②为用不同剂量的紫外线照射断裂中间偃麦草细胞的染色体，B正确；图中③为两种原生质体的融合，常用融合手段为物理法和化学法，原生质体融合之前不需要进行脱分化处理，C错误；普通小麦不具有耐盐性状，因此筛选出的耐盐小麦中控制耐盐性状的基因来自中间偃麦草的染色体片段，D正确。 答案　C 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 　　　　　　　　　　　　　⁠素养发展　探究应用 　　　　　　　　　　　　　  [情境] 科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了胡萝卜—羊角芹杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记胡萝卜和羊角芹的细胞膜上的蛋白质，其培育过程如图所示： 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （1）植物原生质体融合过程常用的物理方法有哪些？原生质体融合成功的标志是什么？ 提示：电融合法、离心法等；杂种细胞再生出细胞壁。 （2）与杂交育种相比，植物体细胞杂交的显著优点是什么？ 提示：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 [探究] 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 [对应学生用书第31页] 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属于脱分化。 （　×　） （2）愈伤组织是未分化的细胞。（　√　） （3）植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术。（　√　） × √ √ 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （4）获得植物原生质体常用的化学方法是聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法。（　×　） （5）植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株。（　√　） × √ 第1课时　植物细胞工程的基本技术 2.下列关于全能性的叙述错误的是 （　　） A.理论上，生物体的每个细胞都含有该生物的全套基因，具有全能性 B.植物细胞虽然具有全能性，但并不是所有细胞都能表达全能性 C.植物体只有生长点细胞具有全能性，而其他部位细胞没有全能性 D.高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，它的全能性受到抑制 第1课时　植物细胞工程的基本技术 解析　从理论上说，生物体的每个细胞都具有该种生物的全套基因，具有全能性，A正确；植物细胞具有全能性，但不一定都能表达全能性，B正确；理论上，植物细胞只要含有该种生物的全套遗传物质，就具有全能性，不一定只有生长点的细胞具有全能性，C错误；高度分化的动物细胞从整个细胞来说，它的全能性受到限制，D正确。 答案　C 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 第1课时　植物细胞工程的基本技术 4.图示为“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列说法正确的是 （　　） A.④⑤过程都需要相同的光照条件 B.e是愈伤组织，它是由一团特定结构和功能的薄壁细胞组成的 C.①过程表示用酶解法获得原生质体 D.植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍 第1课时　植物细胞工程的基本技术 解析　④是脱分化过程，该过程一般不需要光照，A错误；e为植物组织细胞经脱分化形成的愈伤组织，愈伤组织是一小团不定形的薄壁细胞，细胞分化程度低，B错误；图示①过程为去除细胞壁获得原生质体的过程，需要用到纤维素酶和果胶酶，C正确；植物有性杂交不能克服远缘杂交不亲和的障碍，体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，D错误。 答案　C 第1课时　植物细胞工程的基本技术 5.如图是植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答： 第1课时　植物细胞工程的基本技术 （1）植物体细胞杂交的第①步是去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。目前此步骤最常用的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用 　　　　　　　⁠等分解植物细胞的细胞壁。  （2）②过程的发生，必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合的物理方法是利用 　　　　　　　　⁠（至少答出两种方法）等促使原生质体融合；化学方法是用 　　　　　　　　⁠试剂作为诱导剂诱导融合。  （3）③表示融合后的原生质体再产生新的细胞壁，新细胞壁的产生与细胞内 　　　　⁠（细胞器）有密切的关系。  第1课时　植物细胞工程的基本技术 （4）④⑤过程是 　　　　⁠和 　　　　⁠的过程，在该过程中，细胞分裂的主要方式是有丝分裂，此种分裂方式的重要意义（或特征）是 　  　⁠。  （5）植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以  　⁠。  第1课时　植物细胞工程的基本技术 解析　（1）目前最常用的去除细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁。 （2）诱导原生质体融合的方法有物理法（电融合法、离心法等）、化学法（聚乙二醇、高Ca2＋—高pH融合法）。 （3）植物细胞壁的形成与高尔基体密切相关。 （4）杂种细胞形成愈伤组织是脱分化过程，愈伤组织形成杂种植株是再分化过程；有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经复制后产生的子染色体平均分配到两个子细胞中去。（5）能克服远缘杂交不亲和的障碍是植物体细胞杂交最突出的优点。 第1课时　植物细胞工程的基本技术 答案　（1）纤维素酶、果胶酶　 （2）电融合法、离心法　聚乙二醇、高Ca2＋—高pH　 （3）高尔基体　 （4）脱分化　再分化　将亲代细胞的染色体经过复制后产生的子染色体精确地平均分配到两个子细胞中去　 （5）克服远缘杂交不亲和的障碍 第1课时　植物细胞工程的基本技术 1．(山东烟台三中月考)下列有关植物细胞全能性的叙述，错误的是(　　) A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所需的全部基因 B．植物体细胞的全能性是植物体细胞杂交的理论基础 C．高度分化的植物体细胞只有在离体状态下才有可能表现出全能性 D．植物体的根、茎、叶、花等器官内的细胞一般都具有全能性 解析　植物体的体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因，A项错误；植物体细胞杂交的结果是培养出杂种植株，因此植物体细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础，B项正确；植物体细胞表现出全能性的前提条件是植物的器官、组织或细胞为离体状态，C项正确；植物体的根、茎、叶、花等器官内的细胞一般都具有全能性，D项正确。 答案　A 2．下图为用取自基因型为AaBb的胡萝卜韧皮部细胞培育出胡萝卜幼苗的过程。下列叙述不正确的是(　　) 注：1为游离的胡萝卜韧皮部细胞；2为愈伤组织(细胞团)；3为已生出根的胚状体；4为具有根、茎、叶的幼苗。 A．a→b过程是通过细胞有丝分裂完成的 B．b→c→d过程发生了细胞分化 C．a→b过程中使用的培养基中应含有机碳源和氮源 D．杂合植株经上述过程获得的幼苗会出现性状分离 解析　a→b过程是脱分化过程形成愈伤组织，该过程的细胞分裂方式是有丝分裂，A项正确；b→c→d过程为再分化过程，形成芽、根等器官，其中发生了细胞有丝分裂和细胞分化，B项正确；a→b过程中没有进行光合作用的器官，不能进行光合作用，所需的营养物质来自培养基，培养基应含有机碳源和氮源，C项正确；植物组织培养过程中的细胞分裂方式是有丝分裂，杂合植株经上述过程获得的幼苗的基因型与亲本相同，仍然为杂合子，不会出现性状分离，D项错误。 答案　D 4．(不定项)(山东高考)下列关于植物愈伤组织的说法正确的是(　　) A．用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体 B．融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织 C．体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的2个细胞核 D．通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖 解析　植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故用果胶酶和纤维素酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体，A错误；用纤维素酶和果胶酶分别处理不同的植物细胞，得到原生质体，运用物理方法或化学方法诱导融合，形成杂种细胞，再利用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株，故融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织，B正确；体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的遗传物质，只有1个细胞核，C错误；通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于植物的组织培养，从繁殖看属于无性繁殖，D正确。 答案　BD 3．(吉林田家炳高级中学月考)关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　) A．不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质 B．脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素的浓度及比例不同 C．再分化过程需要避光处理 D．核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化 解析　再分化过程中，细胞内的基因选择性表达，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质，A、D正确；决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，脱分化与再分化所使用的培养基主要是激素的浓度及比例不同，B正确；脱分化形成愈伤组织时一般要进行避光处理，再分化过程中愈伤组织重新分化成芽、根等器官，光照可促进叶绿素的形成，从而使其可以进行光合作用，即再分化过程需要光照，C错误。 答案　C $$