2024-2025学年高二生物人教版选择性必修3同步练习 第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术.docx

第1节植物细胞工程

第1课时植物细胞工程的基本技术

课标内容(1)简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。

(2)尝试进行植物组织培养。

知识点1植物组织培养技术

1.细胞工程的概念

原理和方法

细胞生物学、分子生物学和发育生物学等

操作水平

细胞器、细胞或组织水平

目的

获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品

分类

植物细胞工程和动物细胞工程

2.植物细胞工程的理论基础——细胞具有全能性

(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，即细胞具有全能性。

(2)原因：一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。

(3)体内细胞不能表现全能性

①实例：芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。

②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。

3.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。

(2)理论基础：植物细胞一般具有全能性。

(3)基本过程

(4)菊花的组织培养

知识点2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。

2.过程

3.意义

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。

(1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性。(×)

提示：具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现出全能性。

(2)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。(√)

(3)在植物组织培养时，对外植体要进行灭菌处理。(×)

提示：对外植体进行消毒处理。

(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样。(×)

提示：不一样。

(5)原生质体融合时常用的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。(√)

(6)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。(×)

提示：植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种植株。

一、植物组织培养技术

【情境探疑】

1.观察植物组织培养流程图，将①～④序号填写在图中A～D所指的空格处。

①诱导生根②接种外植体③诱导愈伤组织④诱导生芽

2.观察菊花的组织培养流程图，探究以下问题：

(1)该实验中为何要进行一系列的消毒、灭菌并要求无菌操作？

提示：为了防止细菌、真菌等微生物的污染。培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物就会与外植体争夺培养基中的营养物质，且其部分代谢产物对外植体有害，可能导致外植体死亡。

(2)离体的植物细胞是如何启动细胞分裂、脱分化和再分化的？

提示：在适宜的营养供给、适当比例的植物激素(主要为生长素和细胞分裂素)及其他适宜外界条件的诱导下，离体的植物细胞会启动细胞分裂、脱分化和再分化。

(3)是否所有的植物细胞都适合进行植物组织培养？为什么？

提示：不是。部分植物细胞不具有细胞核，无全能性，如植物的筛管细胞。

(4)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？

提示：植物组织培养过程中不发生精卵结合，属于无性繁殖过程。

1.体现植物细胞全能性的条件

材料

离体的细胞、组织或器官

培养基

种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素

外界条件

(1)无菌操作；

(2)光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照

2.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响

生长素用量与细胞分裂素用量的比值

结果

比值高

有利于根的分化，抑制芽的形成

比值低

有利于芽的分化，抑制根的形成

比值适中

促进愈伤组织的形成

3.植物组织培养过程中应注意的问题

(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。

(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。

(3)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在再分化的培养过程中，需要一定的光照。

【典例应用】

例1(2023·武汉高二检测)植物组织培养过程中，无菌操作步骤至关重要。下列关于无菌操作的叙述，错误的是()

A.不耐高温的植物激素需过滤除菌后才能添加到已灭菌的培养基中

B.超净工作台可用紫外线消毒，镊子、剪刀可灼烧灭菌

C.外植体用次氯酸钠消毒后接种到培养基中

D.玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌

答案C

解析对不耐高温的植物激素除菌时无法用高压蒸汽灭菌法，可以用滤膜过滤除菌，再添加到已灭菌的培养基中，A正确；接种室和超净工作台等表面可用紫外线进行消毒，镊子、剪刀等金属器具可灼烧灭菌，B正确；植物组织培养中的外植体用体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液进行消毒，外植体