2.1.1植物细胞工程的基本技术导学案-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物导学案 制作人： 2025—2026学年高二下学期生物 人教版 选择性必修3 第 2.1.1课 植物细胞工程的基本技术 导学案 【课前预习案】 【学习目标】 1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，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来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。 【学习重难点】 重点：植物组织培养和植物体细胞杂交的原理 难点：植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响 【知识梳理】 植物组织培养技术 1．细胞工程：是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过__________或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 2．细胞的全能性：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生__________的潜能。 3．植物组织培养：是指将________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________的技术。 4．植物组织培养的流程：接种________，诱导________，诱导________，诱导________，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________。 a．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________，转变成________的细胞，进而形成________。 b．愈伤组织能重新分化成________等器官，该过程称为________。 ②植物激素中________和____________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。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________，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 (2)实验步骤 ①外植体的消毒：将流水充分冲洗后的外植体(幼嫩的茎段)用________消毒30 s，然后立即用________清洗2～3次；再用________溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次。 ②外植体的分割：用________将外植体切成0.5～1 cm长的小段。 ③接种：在酒精灯火焰旁，将外植体的________插入诱导愈伤组织的培养基中。 ④培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于________ ℃的培养箱中培养。 ⑤转移培养：培养15～20 d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导________的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导________的培养基上，进一步诱导形成________。 ⑥移栽。 植物体细胞杂交技术 1．概念 将 的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。 2．过程 1. 去壁：用 和 去除植物细胞壁，获得原生质体。 1. 诱导原生质体融合的方法 ① 物理法： 法、 法等。 ② 化学法： 融合法、 融合法等。 ③ 融合完成的标志： ④ 融合后所得细胞的种类共有 种，其中融合的细胞有 种，未融合的细胞有 种。 ⑤ 由杂种细胞培育为新植物体应用了 技术。 3.原理： 、 4．意义：克服 【体系建构】 【课中探究案】 【探究一】 研究者以拟南芥根段作为组织培养的材料,探讨了激素诱导愈伤组织分化生芽的机制。请分析并回答下列问题。 (1)离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株,说明植物细胞具有　　　　　　。在组织培养过程中,根段细胞经过　　　　　　形成愈伤组织,此后调整培养基中细胞分裂素(CK)与生长素的比值可诱导愈伤组织分化。  (2)在愈伤组织生芽的过程中,CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系,研究者将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于CK与生长素比值高的(高CK)培养基中诱导生芽,在此过程中测定W基因的表达量。下图甲中,野生型的W基因的相对表达量与高CK诱导时间的关系是  。分析图甲所示结果可得出的结论是在高CK诱导下A基因促进W基因表达,得出该结论的依据是与野生型相比,　 。  甲 乙 (3)用转基因方法使上述突变体a中过量表达W基因,获得材料M。将材料M、突变体a和野生型三组愈伤组织在高CK培养基中培养,三组愈伤组织分化生芽的比例如上图乙所示,由此能得出的结论包括　　 　　。  A.A基因在愈伤组织分化生芽的过程中起作用 B.W基因的表达产物调控A基因的表达 C.缺失A基因时W基因表达不能促进生芽 D.过量表达W基因可使生芽时间提前 【探究二】 植物A和植物B均为二倍体，如图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答下列问题： (1)步骤①通常用________________处理，步骤②一般常用的化学试剂是________________。 (2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是________________。其中步骤④相当于________。 (3)从理论上讲，杂种植株的育性为________。若运用传统有性杂交方法能否实现？________，理由是____________________________。因此，这项研究对于培育作物新品种方面的重大意义在于____________________________________________________________。 (4)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？________；为什么？_____________________________________________________。 【课后巩固案】 1、 选择题 1.在下列过程中,需要采用植物组织培养技术的有几种(    ) ① 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,获得多倍体植株 ② 利用花药离体培养得到的单倍体植株 ③ 利用基因工程培养抗病转基因植株 ④ 利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株 ⑤ 无子西瓜的大量繁殖 A.一种        B.二种        C.三种        D.四种 2.下列过程中不涉及植物组织培养技术的是( ) A.由马铃薯的茎尖培育出的无病毒植株 B.经转基因技术培育的良种转基因玉米 C.二倍体幼苗经低温处理后获得四倍体 D.白菜与甘蓝体细胞杂交成的杂种植株 2、 材料分析题 甘草是一种常见的中草药，其药用成分具有抗菌、抗病毒、调节免疫功能等作用，全国50%以上的药用甘草产自新疆。由于人们长期不合理地利用及采挖，野生甘草资源已面临枯竭。科研人员研究采用植物细胞培养的方法来生产和提取甘草的药用成分，实验流程是：甘草外植体→愈伤组织→愈伤组织扩大培养→提取细胞产物。回答下列问题。 (1)甘草细胞代谢产生的一些酚类、萜类等小分子化合物，一般不是其基本生命活动所必需的，这些化合物称为________________________。 (2)外植体形成愈伤组织的过程称为________________。在诱导甘草细胞形成愈伤组织的过程中，用甘草种子萌发后的胚根(分生组织)作为外植体发育成完整植株的比例比用子叶(营养组织)的高，原因是________________________________________________。 (3)将颜色发黑、坚硬的愈伤组织剔除，其余正常的愈伤组织在相同的培养基上进行扩大培养，保持细胞分裂能力，并避免愈伤组织进行________过程，以获得更多的愈伤组织。 (4)扩大培养后，可从愈伤组织细胞中提取、提纯甘草药用成分。与直接从植物组织中提取相比，利用植物细胞培养获得药用成分的优势是________________(答出2点)。 【答案解析】 【课中探究案】 探究一：(1)全能性　脱分化　(2)野生型的W基因的相对表达量随高CK诱导时间延长而显著增加　突变体a的W基因的相对表达量较少　(3)AD 探究二：(1)纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇　(2)植物组织培养　脱分化　 (3)可育　不能　不同种生物之间存在生殖隔离　克服远缘杂交不亲和的障碍　 (4)不遵循　因为只有在生物进行有性生殖的过程中，遗传物质的传递才遵循孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交育种的过程不属于有性生殖 【课后巩固案】 1、 选择题 1.答案：D 解析：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗后，植株经过生长得到多倍体植株，没有采用植物组织培养技术，①错误。花药离体培养得到单倍体植株需要通过植物组织培养技术进行脱分化和再分化，②正确。培育的抗棉铃虫的棉花植株要将重组质粒导入棉花细胞后，通过植物组织培养技术进行脱分化和再分化，培养成抗棉铃虫的棉花植株，③正确。培育“番茄——马铃薯”杂种植株，要先进行植物体细胞杂交，得到杂种细胞后，通过植物组织培养技术进行脱分化和再分化，培养成杂种植株，④正确。无子西瓜的大量繁殖，需要对三倍体西瓜幼苗进行组织培养，⑤正确。 2.答案：C 解析：A、用马铃薯的茎尖等分生组织进行植物组织培养能获得脱毒苗，属于茎尖组织培养技术，A不符合题意;B、经转基因技术培育的良种转基因玉米，涉及基因工程和植物组织培养技术，B不符合题意;C、二倍体水稻的种子经低温处理后培育出四倍体，属于多倍体育种，不需要采用植物组织培养技术，C符合题意;D、植物体细胞杂交技术是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物组织培养将杂种细胞培育成杂种植株，D不符合题意。故选C。 2、 材料分析题 (1)次生代谢物 (2)脱分化；胚根细胞的分化程度低、分裂能力强，表现全能性相对容易 (3)再分化 (4)不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $