内容正文:
植物细胞工程
第3课
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
驯化移栽
脱分化
再分化
再分化
植物细胞工程的基本技术:植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
考点一
植物组织培养技术
是指将离体的植物器官、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
一、植物组织培养技术
1.概念:
外植体
(常见的有:茎尖、幼嫩的叶片、花药)
2.过程:
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
驯化移栽
脱分化
再分化
再分化
是一种无性生殖方式
①脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞失去其特有的 ,转变成 的细胞,进而形成愈伤组织的过程。
②愈伤组织:脱分化产生的 团块。
③再分化:愈伤组织重新分化成 等器官的过程。
结构和功能
未分化
不定形的薄壁组织
芽、根
二、菊花的组织培养
流水
酒精
无菌水
次氯酸钠
0.5~1 cm
1/3~1/2
愈伤组织
封口膜
18~22
生芽
生根
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
高 促生根
低 促生芽
适中 促愈伤组织形成
诱导形成愈伤组织要避光,诱导生芽要照光。
封口膜
消过毒
生长
三、菊花的组织培养
培养基
第20页
结合植物组织培养技术,考查科学探究
1.(2025·德阳模拟)豆科植物根部的瘤状物是根瘤菌侵入豆科植物根内引起的。根瘤菌具有固氮能力,为了验证根瘤菌的固氮作用,某兴趣小组做了相关实验。下列说法错误的是( )
A.甲是分离和培养根瘤菌得到的纯培养物
B.①表示脱分化,没有基因的选择性表达
C.②表示再分化,培养基的配方与①不同
D.若发生杂菌污染则难以获得目的试管苗
√
考点二
植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用
白菜
甘蓝
白菜-甘蓝
1.概念与原理
不同来源
杂种细胞
新植物体
流动性
全能性
一、植物体细胞杂交技术
2.操作流程:
(1)过程①的目的是 ,用到的酶是 和
。
去除细胞壁获得原生质体
纤维素酶
果胶酶
2.操作流程:
(2)过程②为 ,人工诱导的物理法包括 、
等,化学法包括 、高Ca2+—高pH融合法等
原生质体的诱导融合
电融合法
离心法
聚乙二醇(PEG)融合法
注意:两两融合的杂交细胞有多种,包括AA、BB和AB,符合要求的只有AB,所以需要进行筛选。
2.操作流程:
(3)过程③为融合的原生质体再生出 ,这是融合成功的标志
(4)过程④为 ,过程⑤为 。
细胞壁
脱分化
再分化
(5)所得杂种植株属于异源多倍体,变异类型为
染色体数目变异
3、植物体细胞杂交的意义
在打破__________,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。
生殖隔离
第34页
[选择性必修3 P38“图2-4”拓展]据图分析植物体细胞杂交过程:
(1)植物体细胞杂交技术依据的生物学原理是什么?
提示 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。
第35页
(2)如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的?
提示 融合的细胞表面既有红色荧光,又有绿色荧光。
(3)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体?
提示 2(m+n)条。
第36页
(4)若由杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株?
提示 单倍体植株。
第37页
围绕植物体细胞杂交,考查科学思维
1.细胞质雄性不育基因导致某些番茄(2N=24)品种不能产生可育花粉,这种特性是细胞核基因组和线粒体之间不相容的结果。细胞核中有多种控制优良性状的核基因,通过植物体细胞杂交技术能培育番茄新品种,育种过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
第38页
A.该技术能将不同种、属甚至科间的原生质体通过人工诱导融合
B.图中①②过程利用的生物学原理有酶的专一性和细胞膜的流动性
C.与普通番茄相比,品种丙为多倍体,具有茎秆粗壮,叶、花、果实、种子较大等优点
D.杂种细胞在植物组织培养过程中需要添加一定量的生长素和细胞分裂素来调节发育
√
植物繁殖的新途径
1
高效、快速地实现种苗的大量繁殖
保持优良品种的遗传特性
特点:
使用材料少,培养周期短,繁殖率高,适合自动化管理,有利于进行工厂化生产
二、植物细胞工程的应用
植物繁殖的新途径
1
植物顶端分生区附近(如茎
尖)
【特别注意】“脱毒”≠“抗毒”
脱毒是指本身不带病毒,而抗毒是指具有抵抗病毒的能力
二、植物细胞工程的应用
作物新品种的培育
2
项目 单倍体育种 突变体的利用
原理
优点
过程
染色体数目变异和植物细胞的全能性
明显缩短育种年限
突变和植物细胞的全能性
产生新基因,大幅度改良某些性状
植物组织培养技术
二、植物细胞工程的应用
细胞产物的工厂化生产
3
初生代谢物
次生代谢物
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,在整个生命过程中一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等
次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。次生代谢物是一类小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物
应用多、产量低
二、植物细胞工程的应用
细胞产物的工厂化生产
3
解决办法:
利用植物细胞培养来获得目标产物
在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术
生产流程:
愈伤
组织
细胞悬液
优点:
快速高效,不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制
实例:
人参皂苷、紫草宁和紫杉醇的工厂化生产
第26页
4.(2025·成都模拟)如图,生物技术可以实现细胞产物的工厂化生产,下列说法正确的是( )
√
A.①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染,且有利于获得脱毒苗
B.图示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块,具备较强的分裂和分化能力
C.细胞分离获得单细胞及其后续过程对社会、经济和环境保护具有重要意义
D.①和②过程所使用培养基中生长素和细胞分裂素的比例始终不变
第43页
1.(2024·江苏)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤①添加盐酸以去除细胞壁
B.步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗
C.原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间
D.台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养
√
第47页
3.(2024·甘肃)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染,造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗,操作流程如图。下列叙述正确的是( )
√
A.①为脱分化过程,1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B.②为再分化过程,愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C.3号培养基用于诱导生根,其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D.百合分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,可以作为该研究中的外植体
$