2022年高中生物人教版选修三教师用书-2.1植物细胞工程.docx

一、细胞工程和细胞的全能性
1．细胞工程概念的理解
原理和方法
细胞生物学和分子生物学
操作水平
细胞水平或细胞器水平
目的
依据人的意愿来转变细胞内的遗
传物质或获得细胞产品
分类
植物细胞工程和动物细胞工程
2.植物细胞的全能性
(1)植物细胞的全能性：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能。
(2)在生物体内细胞未表现出全能性的缘由：在特定的时间和空间条件下，基因选择性表达出各种蛋白质，从而构成不同的组织和器官。
(3)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而转变成未分化细胞，进而形成愈伤组织。
②再分化：愈伤组织在肯定的培育条件下，分化出幼根和芽，进而形成完整的小植株。
二、植物组织培育技术
1．理论基础
植物细胞的全能性。
2．定义
在无菌和人工把握条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培育在人工配制的培育基上，赐予适宜的培育条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
3．过程图

4．试验流程
制备外植体―→接种―→脱分化培育―→再分化
培育―→试管苗正常植株
三、植物体细胞杂交技术
1．概念
将不同种的植物体细胞，在肯定条件下融合成杂种细胞，并将其培育成新的植物体的技术。
2．过程

(1)过程①去除细胞壁的方法是：用纤维素酶和果胶酶处理。
(2)过程②诱导融合
(3)过程③表示杂种细胞再生出细胞壁。
(4)过程④和⑤分别表示脱分化和再分化。
3．意义
克服不同生物远缘杂交的障碍。
四、植物细胞工程的实际应用
1．植物繁殖的新途径
(1)微型繁殖
①特点：保持优良品种的遗传特性。
②意义：高效快速实现种苗的大量繁殖。
　　(2)作物脱毒
①选材：无病毒的植物分生区(如茎尖)。
②优点：再生植株无病毒，提高产量。
(3)人工种子
①概念：以植物组织培育得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。
②特点：后代无性状分别；不受气候、季节和地域限制。
2．作物新品种的培育
(1)单倍体育种
①过程
花药单倍体纯合子植株
②优点：后代是纯合子，能稳定遗传；可以明显缩短育种年限。
(2)突变体及利用
①产生：在植物的组织培育过程中，由于培育细胞始终处于不断的分生状态而易受培育条件和外界压力(如辐射、化学物质等)的影响而产生突变。
②利用：从产生突变的个体中筛选出对人类有用的突变体，进而培育成新品种。
3．细胞产品的工厂化生产
(1)细胞产品种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)生产技术：植物组织培育。

一、植物细胞的全能性及植物组织培育
阅读教材P33～35内容，结合试验操作，探讨下列问题：
1．试从材料、养分物质和外界条件方面分析实现植物体细胞全能性的条件有哪些。
提示：
材料
离体的细胞、组织或器官
培育基
种类齐全、比例合适的养分物质及
肯定的植物激素
外界条件
a.无菌操作；b.光照：愈伤组织培育
最初避光培育，后期见光培育
2.依据试验操作体会，总结植物组织培育过程中应留意哪些问题。
提示：灭菌；严格把握光照；植物激素比值的把握。
二、植物体细胞杂交技术
阅读教材P36～37内容，观看分析图2－5，探讨下列问题：
1．试总结细胞融合和植物体细胞杂交技术中的理论基础和完成标志。
提示：

理论基础
完成标志
细胞融合
细胞膜的流淌性
杂种细胞产生新的细胞壁
植物体细胞杂交
细胞膜的流淌性、细胞的全能性
获得杂种植株
　　2.植物体细胞杂交和多倍体育种都能获得染色体加倍的植物，试从培育原理、方法、染色体来源及数目变化角度分析二者有哪些不同。
提示：

植物体细胞杂交
多倍体育种
原理
细胞的全能性、细胞膜的流淌性
染色体数目变异
方法
通过原生质体融合和植物组织培育得到杂种植株
用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使染色体数目加倍
染色体来源和数目变化
通过植物体细胞杂交得到的杂种植株，其染色体数不肯定和原来的是倍数关系，由于它的染色体数是两个细胞的染色体数之和，且一般来自两种不同的植物
通过染色体加倍得到的多倍体植株，其染色体数和原来的是倍数关系，且来自同一个体，加倍的是同源染色体
三、细胞工程的实际应用
阅读教材P38～41内容，探讨下列问题：
1．微型繁殖属于无性生殖还是有性生殖？
提示：无性生殖。
2．选用植物分生组织细胞经组织培育可获得脱毒植物，试分析其缘由。
提示：在植物分生区四周，细胞分裂格外快速，还没有形成输导组织，病毒来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。
3．分析人工种子制备与单倍体育种有哪些区分。

人工种子
单倍体育种
原理

生殖类型

过程
外植体愈伤组织________人工种子
花药_纯合子
性状
保持亲本优良性状
性状稳定遗传
提示：植物细胞全能性　染色体数目变异　无性生殖　有性生殖　胚状体　单倍体

　(重庆高考)某爱好小组拟用组织培育繁殖一种贵重花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培育→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是(　　)
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又削减消毒剂对细胞的损害
B．在愈伤组织培育中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．生根时，培育基通常应含α－萘乙酸等生长素类调整剂
[解析]　植物组织培育中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又削减消毒剂对培育材料的损害，A项正确；植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原生质体，再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞，B项错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，C项正确；植物组织培育过程中，生根阶段的培育基中通常应含有生长素类调整剂，D项正确。
[答案]　B
　(新课标全国卷Ⅱ)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某争辩小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培育形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为________________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指______________________________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的缘由是________________________________________________________________________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培育得到的___________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
[研析]　本题考查植物组织培育技术和植物体细胞杂交技术的相关学问。具体解题过程如下：
[审]——提取信息
信息a：由设问(1)对叶片去壁处理可知获得结构为原生质体。
　 信息b：由设问(1)融合细胞发育为杂种植株可知先经过脱分化形成愈伤组织，然后
经过再分化形成完整植株。
　 信息c：由设问(1)“这种培育技术”中的“这种”知其包括植物组织培育和细胞融
合技术等。
　 信息d：由题干信息“甲与乙均为二倍体药用植物”可推得设问(2)甲与乙有性杂交的后代之所以不育，是由于二者有性杂交的后代无同源染色体。
[析]——解读信息

解读信息a、b：对甲、乙两种叶片的叶肉细胞进行去壁处理并用化学方法诱导两细
胞的融合是为了获得杂种细胞，而杂合细胞的培育需脱分化和再分化等。
　 解读信息d：甲与乙有性杂交的后代不育可理解为杂交产生的后代不能产生可育的
配子，可推得甲、乙有性杂交的受精卵无同源染色体，后代进行减数分裂联会紊乱。
而杂种植株则含同源染色体，联会正常即配子可育。

[联]——联系基础
　设问(1)可联系：植物体细胞杂交的基本过程即去壁处理―→细胞融合―→再生新细
胞壁―→脱分化―→愈伤组织―→再分化―→完整的植株。
　 设问(2)可联系：二倍体、多倍体的概念及减数分裂过程中同源染色体的行为特征
如联会正常或特别等。
　 设问(3)可联系：人工种子的主要成分即胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等。
[答]——解题规范
设问(1)：第6个空，只答“组织培育技术”不得分，由于“这种培育技术”中的“
这”包含上述整个过程。
设问(2)：多倍体的概念包含几个关键词“体细胞”、“三个或三个以上”、“个
体”，只答“细胞”不答“体细胞”、只答“三个以上”不答“个体”而答“细胞”
等均不得分。答不育的缘由的关键点在“杂交的后代不育”，因此答缘由时应从减
数分裂的角度作答，答“存在生殖隔离”不得分。
设问(3)：把人工种子的成分答成“愈伤组织”不得分。
[答案]　(1)纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化(或分化)　植物体细胞杂交技术　(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体　在减数分裂过程中，前者染色体联会特别，而后者染色体联会正常　(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽
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[网络构建]

填充：①脱分化　②再分化　③细胞的全能性　④接种
⑤细胞的全能性和细胞膜的流淌性 ⑥聚乙二醇
⑦胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等 ⑧愈伤组织
[关键语句]
1．细胞全能性的大小依次是：受精卵>生殖细胞>体细胞。
2．植物组织培育的理论基础是细胞的全能性。
3．植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流淌性和细胞的全能性。
4．人工诱导原生质体融合的方法有物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇处理)。
5．植物组织培育技术不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。
6．人工种子就是以植物组织培育得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
7．在植物的组织培育过程中，由于培育细胞始终处于不断的分生状态，因此简洁受到培育条件和外界压力的影响而发生突变。
8．利用植物组织培育技术可获得的细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等，产物来自愈伤组织。