高中生物选修三浙科学案：第二章 克隆技术 第4课时 .docx

第4课时　植物的克隆知识内容要求考情解读植物的克隆b1.简述植物细胞全能性的含义和植物组织培养的程序2.举例说明植物细胞全能性的体现3.简述植物细胞培养和器官培养的方法和意义4.简述植物原生质体获得的方法及植物细胞工程的概念、操作过程和应用5.简述多途径的植物克隆实践一、植物细胞全能性和植物组织培养1．植物细胞的全能性(1)概念：植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而都具有发育成完整植株的潜能2)全能性的体现①植物体的每个生活细胞，即使是已经高度成熟和分化的细胞，都保持了恢复到分生状态的能力，都具有遗传上的全能性②由于不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大不相同③植物细胞的全能性更容易体现，植物的组织培养比动物更方便3)全能性下降的原因①在长期培养中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因有染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且其结果是不可逆的②细胞或组织中激素平衡被打破，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变③随着时间推移，由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的细胞系2．植物组织培养(1)理论基础：植物细胞全能性2)一般程序：配制半固体培养基→获取消毒的植物组织块→组织培养，获得愈伤组织(创伤组织)→以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再生出新植株。

3)愈伤组织：在创伤表面形成一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织4)胚性细胞的特征：将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养可以分散成单细胞这种单细胞细胞质丰富、液泡小而细胞核大5)用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，可以获得分离的植物细胞原生质体，用适当方法培养原生质体，也可以获得新植株助学巧记　 细胞全能性大小的分析(1)体细胞全能性与细胞分化程度：分化程度低的>分化程度高的2)体细胞全能性与细胞分裂能力：分裂能力强的>分裂能力弱的3)不同类型细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞4)不同生物细胞的全能性：植物细胞>动物细胞探究1——实例分析1．分析实例是否体现了细胞的全能性并给出原因1)植物花药离体培养获得植株答案　是花药离体培养获得单倍体植株，体现了花药细胞的全能性2)利用植物细胞培养技术生产紫草素答案　否发育成完整生物个体才能体现细胞的全能性，而生产紫草素只是将紫草细胞培养成愈伤组织3)紫色糯性玉米种子培育成植株答案　否种子的胚已是新植物的幼体，发育成完整植株的过程，相当于植物长大2．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？答案　有。

因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全部基因探究2——实验探究烟草植株的植物组织培养如图所示完善图示内容，思考回答相关问题：1．理论基础——植物细胞的全能性物质基础：生物体的体细胞通过有丝分裂形成的子细胞与母细胞(受精卵)核内的基因相同，即生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质2．操作程序(1)半固体培养基的配制：配制含有适当营养物质、植物生长调节剂的含0.7%～1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体2)小组织块(即外植体)的切取：从消毒的根、茎或叶上切取3)愈伤组织的获得：植物组织块切口处的细胞在创伤的刺激下发生脱分化成为分裂的细胞在创伤表面形成一种由相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织，即为愈伤组织4)新植株的再生①诱导愈伤组织：通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比，使其产生出芽和根的顶端分生组织，并由此再生出新的植株②将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养分散成单细胞，再在适宜的培养基上培养发育成胚状体，进而发育成新的植株3．愈伤组织的脱分化(去分化)、再分化(1)高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。

2)脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化4．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？答案　避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长5．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？答案　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细胞，故愈伤组织中不会含有叶绿体6．植物组织培养中的脱分化阶段，培养的组织细胞是自养型还是异养型？为什么？答案　脱分化过程中细胞营异养生活因为此时细胞没有叶绿体，并且一般要避光培养，无法进行光合作用例1　下列关于植物组织培养技术的叙述中，错误的是(　　)A．培养基中添加营养物质的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的植物生长调节剂影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型相同答案　D解析　植物组织培养技术既可对植物体细胞进行组织培养，也可对生殖细胞进行组织培养假设某植株的基因型为Aa，取其根尖细胞离体培养形成的新植株基因型仍为Aa；若取该植株花药细胞离体培养，形成的新植株基因型为A或a。

例2　(2017浙江莆田一中月考)下列关于植物细胞全能性的描述错误的是(　　)A．植物细胞的全能性比动物细胞更容易表达B．不同种类的植物之间细胞全能性的表达程度不相同C．同种植物的不同基因型个体之间细胞全能性的表达程度相同D．某些植物的再生植株，多次继代培养后会丧失细胞全能性的表达能力答案　C解析　高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，植物细胞的全能性比动物细胞更容易表达，A正确；植物种类不同，全能性的表达程度不同，B正确；同种植物不同基因型的个体之间，细胞全能性的表达程度也不相同，C错误；小麦、玉米和水稻等作物的一些品种或品系的培养细胞所诱导出的再生植株，在多次继代培养后，会丧失细胞全能性的表达能力，D正确方法技巧　 植物细胞全能性表达的条件及下降原因(1) 表达条件(2) 下降原因二、细胞培养和器官培养1．过程：单个植物细胞经过培养基中成分的诱导，依次发育成细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整的植株2．方法或措施：主要通过平衡的植物激素配比进行调控1)适量的激动素和细胞分裂素配比，可诱导芽的分化 (2)适量的吲哚乙酸及适当减除其他某些激素，可诱导生根3．意义(1)可以在实验室、试管等器皿中进行植物的受精过程和自受精卵进行的植物胚胎发育过程，以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究。

2)可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究3)可以方便地通过实验手段培育植物新品种例3　下列关于植物细胞工程的有关叙述，正确的是(　　)A．植物组织培养过程中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因有染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，但其结果是可逆的B．处于适当液体培养条件的单个植物细胞，经过培养基中成分的诱导，可发生类似受精卵发育成胚的过程，即从单细胞依次到细胞团、心形胚、球形胚和胚状体，最后再生出完整植株C．植物组织培养中培养物缺乏成胚性细胞系的原因可能是细胞或组织中激素平衡被破坏，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变D．植物器官培养方面，器官发生和形态建成主要是通过平衡的植物激素配比进行调控，适量的生长素和细胞分裂素配比可以诱导根的分化答案　C解析　植物组织培养过程中，培养物的胚胎发生和器官形成能力下降的原因可能是染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等，而且其结果是不可逆的，也可能是细胞或组织中激素平衡被破坏，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变，A错误，C正确；处于适当液体培养条件的单个植物细胞，经过培养基中成分的诱导，可发生类似受精卵发育成胚的过程，即从单细胞依次到细胞团、球形胚、心形胚和胚状体，最后再生出完整植株，B错误；植物器官培养方面，器官发生和形态建成主要是通过平衡的植物激素配比进行调控的，例如，适量的生长素和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化，适量的生长素(吲哚乙酸)及适当减除其他某些激素可诱导生根，D错误。

例4　(2018淳安中学检测)从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇属于植物的次生代谢产物，它对多种晚期癌症疗效突出下列有关紫杉醇获取途径的叙述错误的是(　　)A．从愈伤组织中分散得到的单细胞细胞质丰富、液泡大且核也大B．将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系要通过平衡生长调节剂的配比进行调控C．在选择红豆杉时除了要考虑其优良性状外还需考虑细胞全能性的表达能力D．通过培养特定细胞系，可以实现对重要次生代谢产物的工业化生产答案　A解析　从愈伤组织中分散得到的单细胞属于胚性细胞，特点是细胞核大、细胞质丰富、液泡小，A错误；将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系需要调节培养物中激素配比，B正确；选择细胞进行培养，为增加成功概率需考虑其全能性表达能力，C正确；紫杉醇是细胞次生代谢产物，通过特定细胞系的培养，可实现工业化生产，D正确方法技巧　植物细胞培养的过程大规模植物细胞培养 ↓液体培养基细胞筛选 ↓次生代谢产物含量高，生长迅速单细胞无性繁殖系 ↓扩大培养大量植物细胞↓分离有用物质三、原生质体培养与植物细胞工程1．植物原生质体的获得方法在0.5～0.6 mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，除去细胞壁，获得球形的原生质体。

2．植物细胞工程的操作过程3．多途径的植物克隆实践(1)将外源遗传物质(DNA)导入宿主细胞，可以培育出抗逆、高产及优质的转基因植株2)植物细胞培养的其他多种研究和应用广泛开展思考　获得重要次生代谢产物(如某些中药)需要将外植体培养到哪个阶段？答案　应让外植体经脱分化形成愈伤组织，培养特定细胞系特别提醒　(1)获取原生质体时，加入高浓度高渗甘露醇溶液的作用是防止原生质体吸水胀破2)获得次生代谢产物时，一般将细胞培养至愈伤组织阶段即可，因此不涉及再分化过程3)原生质体培养成功的表现是细胞壁再生例5　(2017浙江绍兴高二质检)如图表示利用植物细胞工程对棉花进行改良的过程，据图分析错误的是(　　)A．①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶处理B．②过程能定向改变原生质体的遗传特性C．③过程需要通过液体悬浮培养D．④过程需用适宜浓度的生长调节剂处理答案　C解析　①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶处理去掉细胞壁，获得原生质体，A正确；②过程为转基因技术，能定向改变原生质体的遗传特性，B正确；③过程需要在固体培养基上培养，C错误；④过程需用适宜浓度的生长调节剂处理，促进根、芽的发育，D正确易混易错　植物组织培养会涉及固体培养基和液体培养基。

获取愈伤组织都是在固体培养基上进行的，而获取胚性细胞，需将原生质体进行液体悬浮培养(液体培养基)例6　(2016浙江10月选考节选)某小组欲进行烟草原生质体分离与培养的研究请回答：(1)原生质体的分离：在无菌条件下，取烟草无菌苗的叶片，放入含有0.5 mol/L甘露醇(维持较高渗透压)的。