高三生物教案：《植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)》教學(xué)設(shè)計(jì)

       知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系

　　重難熱點(diǎn)歸納

　　1、理解細(xì)胞全能性的概念，把握細(xì)胞全能性的特點(diǎn)：

　　細(xì)胞全能性是指生物體的細(xì)胞具有形成完整個(gè)體的潛能的特性。受精卵、生殖細(xì)胞和已分化的體細(xì)胞均具有全能性。生物體的細(xì)胞具有全能性的根本原因是細(xì)胞內(nèi)含有形成完整個(gè)體所需的全套基因。同一個(gè)體的每一個(gè)已分化的體細(xì)胞都由受精卵經(jīng)有絲分裂而來(lái)，體細(xì)胞核內(nèi)基因與受精卵一樣，因此都具有全能性。分化的體細(xì)胞之所以沒(méi)有表達(dá)出全能性，是因?yàn)榛�因選擇性表達(dá)。在離體和適當(dāng)?shù)臈l件下，分化的體細(xì)胞也能表達(dá)其全能性。全能性表達(dá)的難易程度：受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞；植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞。

　　2、植物組織培養(yǎng)操作的特點(diǎn)：

　�。�1）選擇外植體時(shí)，由于外植體的脫分化難易因植物種類(lèi)、器官來(lái)源及生理狀況的不同而有很大差異�；ê陀啄鄣慕M織脫分化較為容易，而植物的莖、葉和成熟的老組織則較難。另外制備外植體時(shí)應(yīng)選取有形成層的部分，因?yàn)樾纬蓪蛹?xì)胞易脫分化。

　�。�2）消毒。植物組織培養(yǎng)要想取得成功，必須有效防止細(xì)菌等的污染。因?yàn)槿绻�培養(yǎng)基上有細(xì)菌等微生物存在時(shí)，它們比植物細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖得更快，而且它們會(huì)產(chǎn)生毒素，使培養(yǎng)的植物細(xì)胞很快中毒死亡。因此在培養(yǎng)過(guò)程中要求進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作。

　�。�3）光照。離體的植物細(xì)胞、組織和器官脫分化形成愈傷組織時(shí)，需避光處理。愈傷組織再分化形成植物幼苗時(shí)，需光照處理。

　　（4）激素調(diào)控：生長(zhǎng)素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；當(dāng)細(xì)胞分裂素的效應(yīng)高于生長(zhǎng)素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。

　　3、植物體細(xì)胞雜交雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)：

　　以煙草與大豆細(xì)胞融合為例。煙草與大豆的原生質(zhì)體融合后，將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上培養(yǎng)，使原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁。這時(shí)，在細(xì)胞混合物中，不僅有煙草-大豆細(xì)胞，還有煙草細(xì)胞、大豆細(xì)胞、煙草-煙草細(xì)胞、大豆-大豆細(xì)胞，因此需要對(duì)雜種細(xì)胞進(jìn)行篩選。得到煙草-大豆細(xì)胞后，再通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)，培育雜種植株。[

　　經(jīng)典例題剖析

　　1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：

　　A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株

　　B.芽發(fā)育成枝條

　　C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)

　　D.未受精的卵發(fā)育成植株

　　[解析]解答此題需從以下幾個(gè)方面入手：首先，組織培養(yǎng)是指離體的植物器官、組織或細(xì)胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再經(jīng)再分化形成具有根、芽結(jié)構(gòu)的胚狀體，然后由胚狀體發(fā)育成完整植物體的過(guò)程�；ǚ哿Ｄ芘囵B(yǎng)成單倍體，是在離體條件下培養(yǎng)形成的。第二，芽發(fā)育成枝條、根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)，是體內(nèi)分化的器官和組織形成了機(jī)體的一部分，未受精的卵發(fā)育成植物體，這就是自然情況下單倍體的形成過(guò)程，是在母體的調(diào)控下完成的。

　　[答案] A

　　2.在細(xì)胞工程——原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，其技術(shù)的重要一環(huán)是將營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除去，通常是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細(xì)胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞將：

　　A.皺縮

　　B.脹破

　　C.呈球形

　　D.保持原狀

　　[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于細(xì)胞內(nèi)外濃度差較大，又無(wú)細(xì)胞壁保護(hù)，細(xì)胞會(huì)大量吸水，直至細(xì)胞破裂。

　　[答案]B

　　3.不能用于人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是

　　A.振動(dòng)                                    B.電刺激

　　C.PEG                                    D.重壓

　　[解析]原生質(zhì)體是除去細(xì)胞壁的植物細(xì)胞，它實(shí)際上就是植物細(xì)胞的原生質(zhì)部分。當(dāng)進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交時(shí)，先用纖維素酶、果膠酶除去細(xì)胞壁，分離出具有活力的原生質(zhì)體，獲得原生質(zhì)體后就可以進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交了。植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程實(shí)質(zhì)是不同植物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合的過(guò)程。將不同植物體細(xì)胞放在一起培養(yǎng)，必須通過(guò)一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo)。誘導(dǎo)方法有物理法和化學(xué)法兩大類(lèi)。物理法就是利用離心、振動(dòng)、電刺激等促使原生質(zhì)體融合；化學(xué)法是用聚乙二醇等試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)細(xì)胞的原生質(zhì)體融合，聚乙二醇簡(jiǎn)稱(chēng)為PEG。重壓不能促使原生質(zhì)體的融合。

　　[答案]D

　　4.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的

　　A.消毒滅菌

　　B.適宜的溫度

　　C.充足的光照

　　D.適宜的養(yǎng)料和激素

　　[解析]解答該題需從如下三個(gè)方面入手分析：

　�、儆呻x體的植物器官、組織或細(xì)胞形成愈傷組織的過(guò)程是植物組織培養(yǎng)過(guò)程中的一個(gè)階段。該階段要進(jìn)行細(xì)胞的增殖和細(xì)胞的脫分化，這就必須要有適宜的養(yǎng)料和激素，必須要有適宜的溫度，這樣，才能保證細(xì)胞進(jìn)行正常的新陳代謝。

　�、谟呻x體的植物器官、組織形成愈傷組織必須是在無(wú)菌條件下，只有在這樣的條件下，才能保證培養(yǎng)產(chǎn)生出的細(xì)胞是正常細(xì)胞，否則培養(yǎng)基內(nèi)將長(zhǎng)出許多霉菌，與離體細(xì)胞爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)與生存空間，形不成愈傷組織。

　�、塾捎诖穗A段形成的是愈傷組織，并沒(méi)有形成具有根、莖、葉的植物體，因此不需要光照。

　　[答案]C

　　5.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要

　　A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞

　　B.離體狀態(tài)

　　C.導(dǎo)入外源基因

　　D.一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素

　　[解析]考查植物組織培養(yǎng)的知識(shí)。要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，需要具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞，細(xì)胞處于離體狀態(tài)，培養(yǎng)基中含有一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素。

　　[答案]C

　　基礎(chǔ)試題訓(xùn)練

　　一、選擇題

　　1．植物組織培養(yǎng)是指                    （ �。�

　　A．離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織

　　B．愈傷組織培育成植株

　　C．離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體

　　D．愈傷組織形成高度液泡化組織

　　2．植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是                （　 ）

　　A.植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細(xì)胞壁

　　B.細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力

　　C.細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合?

　　D.細(xì)胞壁不是原生質(zhì)的組成部分

　　3．植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果是                （　 ）

　　A.產(chǎn)生雜種植株　B．產(chǎn)生雜種細(xì)胞

　　C．原生質(zhì)體融合 D．形成愈傷組織

　　4．科學(xué)家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的達(dá)到驅(qū)蚊且對(duì)人體無(wú)害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯(cuò)誤的是                                                            （    ）

　　A．驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙

　　B．驅(qū)蚊草培育過(guò)程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動(dòng)、電刺激等方法

　　C．驅(qū)蚊草培育過(guò)程是植物體細(xì)胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無(wú)愈傷組織和試管苗形成

　　D．驅(qū)蚊草不能通過(guò)天竺葵和香茅草雜交而獲得是因?yàn)椴煌�物種間存在生殖隔離

　　5．（2005，上海）將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是      （    ）

　　A、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞           B、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素

　　C、離體狀態(tài)                      D、導(dǎo)入指定基因

　　6．植物體細(xì)胞雜交的目的中錯(cuò)誤的是                 （　 ）

　　A.把兩個(gè)植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上    B.獲得雜種植株

　　C.克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙        D.實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合

　　7．植物組織培養(yǎng)的用途中不正確的是                 （　 ）

　　A.快速繁殖 　　B.生產(chǎn)新品種 C．生產(chǎn)生物堿 D．生產(chǎn)白細(xì)胞介素－2

　　8．A種植物的細(xì)胞和B種植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如右圖所示（僅 顯示細(xì)胞核），將A、B兩種植物細(xì)胞去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞，若經(jīng)過(guò) 組織培養(yǎng)后得到了雜種植株，則該雜種植株是    （ ）                               A．二倍體；基因型是DdYyRr

　　B．三倍體；基因型是DdYyRr

　　C．四倍體；基因型是DdYyRr

　　D．四倍體；基因型是DDddYYyyRRrr

　　9．以下關(guān)于原生質(zhì)的敘述，正確的是            （　 ）

　　A、原生質(zhì)泛指細(xì)胞內(nèi)的基質(zhì)　　　　　　　 B、原生質(zhì)就是細(xì)胞質(zhì)

　　C、一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)　　　　　 D、細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞壁是原生質(zhì)

　　10．不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是                                     （　 ）

　　A.振動(dòng) 　B.電刺激 　C.PEG試劑 D．重壓

　　11．植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是                                     （　 ）

　　A.給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件

　　B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因

　　C.脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件

　　D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)

　　12．細(xì)胞具有全能性的原因是                                                 （ �。�

　　A.生物體細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能

　　B.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都具有全能性

　　C.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有個(gè)體發(fā)育的全部基因

　　D.生物體的每一個(gè)細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來(lái)的

　　13．植物組織培養(yǎng)過(guò)程中的脫分化是指                                      （　 ）

　　A.植物體的分生組織通過(guò)細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞

　　B．未成熟的種子經(jīng)過(guò)處理培育出幼苗的過(guò)程

　　C．植物的器官、組織或細(xì)胞，通過(guò)離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過(guò)程

　　D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過(guò)程

　　14.下列植物細(xì)胞全能性最高的是                                             （　 ）

　　A.形成層細(xì)胞　B.韌皮部細(xì)胞　　C.木質(zhì)部細(xì)胞　　D.葉肉細(xì)胞

　　15．植物組織培養(yǎng)過(guò)程的順序是                                            （　 ）

　　①離體的植物器官、組織或細(xì)胞    ②根、芽   ③愈傷組織    ④脫分化

　�、菰俜只�      ⑥植物體

　　A．①④③⑤②⑥               B．①④③②⑤⑥

　　C．①⑤④③②⑥               D．⑥①④③⑤②

　　16．將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時(shí)，下列條件中不需要的是        （　 ）

　　A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞           B．一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素

　　C．離體狀態(tài)                      D．導(dǎo)入指定基因

　　17．下列有關(guān)細(xì)胞工程的敘述不正確的是                                    （　 ）

　　A. 在細(xì)胞整體水平上定向改變遺傳物質(zhì)

　　B．在細(xì)胞器水平上定向改變遺傳物質(zhì)

　　C．在細(xì)胞器水平上定向改變細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)

　　D．在細(xì)胞整體水平上獲得細(xì)胞產(chǎn)品

　　18．下列細(xì)胞全能性最高的是                                                 （　 ）

　　A．植物的卵細(xì)胞

　　B．植物的精子細(xì)胞

　　C．被子植物的受精卵

　　D．被子植物的的葉肉細(xì)胞

　　19．植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是    （　 ）

　　A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁           B、細(xì)胞膜發(fā)生融合

　　C、細(xì)胞膜發(fā)生融合                      D、細(xì)胞膜發(fā)生融合

　　20.植物體細(xì)胞雜交的目的是                                                （　 ）

　　A.用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體

　　B.以人工誘導(dǎo)法使兩個(gè)不同植物的原生質(zhì)體融合[高考資源網(wǎng)]

　　C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株

　　D.通過(guò)以上三者來(lái)完成

　　21.下列提法正確的是：                                                      （　 ）

　　A、原生質(zhì)專(zhuān)指細(xì)胞質(zhì)　　　 B、人體內(nèi)的水都屬于原生質(zhì)

　　C、細(xì)胞核不是原生質(zhì)　　　 D、一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)

　　22．（多選）有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的是

　　A．組成原生質(zhì)體的主要生命物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸

　　B．原生質(zhì)體包括細(xì)胞膜、液泡膜及兩者之間的原生質(zhì)

　　C．被脫掉細(xì)胞壁的植物裸露細(xì)胞是原生質(zhì)體

　　D．原生質(zhì)體只能用于植物細(xì)胞工程

　　23．(廣雅中學(xué)考題)（多選）下圖為植物組織培養(yǎng)過(guò)程示意圖，則下列敘述正確的是

　　A．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞的全能性

　　B．③        ④過(guò)程是指植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)階段

　　C．將①經(jīng)脫分化培養(yǎng)成②時(shí)，再植上人造種皮即可獲得人工種子

　　D．②        ③的再分化過(guò)程中，誘導(dǎo)②生根的激素為細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素

　　二、非選擇題

　　1．下圖是植物組織培養(yǎng)的簡(jiǎn)略表示。據(jù)此回答：[

　　???????     脫分化?? 再分化

　　???     ①——→②——→③——→④

　　（1）①表示　　　　　，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是　　　　　　　　。

　�。�2）②表示　　　　，它與①相比分化程度　　　　　，全能性　　　　　。

　�。�3）若想制作人工種子，應(yīng)該選用（填編號(hào)）　　　　。

　�。�4）若①是花藥，則④是　　　　，繼續(xù)對(duì)其使用　　　　　處理可獲得　　　　　正常植株，該過(guò)程稱(chēng)為　　　　　。

　　（5）若①是胡蘿卜根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是　　　，這說(shuō)明根尖細(xì)胞　　　　　　　　　　。

　�。�6）若利用此項(xiàng)技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物——紫草素，培養(yǎng)將進(jìn)行到（填編號(hào)）　　　　　　　。

　　2．右圖為植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖。據(jù)圖回答：

　　（1）步驟①是　　　　　　　　　　　，最常用的方法是　　　　　　　　。

　　（2）步驟③一般常用的化學(xué)試劑是　　　　，目的是　　　　　　　　。

　　(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過(guò)程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是　　　　　　　，其中步驟④相當(dāng)于　　　　　　　　，步驟⑤相當(dāng)于　　　　。

　　（4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使　　　　　　　　能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因　　　　　　　。

　�。�5）若遠(yuǎn)源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為　　　　　　　　倍體。

　　（6）從理論上講，雜種植株的育性為　　　。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？　　　　　，原因是　　　　　。因此，這項(xiàng)研究對(duì)于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于　　　　　　　　　　　。

　　（7）利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過(guò)程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律？為什么？　　　　　　　。

　　創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練

　　1．（江蘇）紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術(shù)可以在生物反應(yīng)器中通過(guò)培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應(yīng)器中紫草細(xì)胞產(chǎn)量、紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時(shí)間發(fā)生的變化。

　　（1）在生產(chǎn)前，需先加入紫草細(xì)胞作為反應(yīng)器中的“種子”。這些“種子”是應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，將紫草葉肉細(xì)胞經(jīng)過(guò)________________________而獲得的。這項(xiàng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是_______________________。

　　（2）從圖中可以看出：反應(yīng)器中紫草細(xì)胞的生長(zhǎng)呈現(xiàn)______________________________規(guī)律；影響紫草素產(chǎn)量的因素是_____________________和________________________。[高考資源網(wǎng) ]

　�。�3）在培養(yǎng)過(guò)程中，要不斷通入無(wú)菌空氣并進(jìn)行攪拌的目的是_________________________和_______________________________________________。

　　參考答案：

　　一、選擇題

　　CCACD        DDCCD        CCCAA        DCCACD    （AC）    （ABD）

　　二、非選擇題

　　1、（1）離體的植物器官、組織或細(xì)胞    植物的全能性

　�。�2）愈傷組織    低   高

　　（3）③（4）單倍體植株  秋水仙素  純合 單倍體育種

　�。�5）綠色  含有與葉綠體形成相關(guān)的基因（6）②

　　2、（1）去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體    酶解法

　�。�2）PEG   誘導(dǎo)不同植物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合

　�。�3）植物組織培養(yǎng)   脫分化   再分化

　　（4）遠(yuǎn)源雜交親本的遺傳特征   雜種植株獲得雙親的遺傳物質(zhì)

　�。�5）四

　�。�6）可育   不能  因?yàn)椴煌�種生物之間存在生殖隔離  克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙

　　（7）否   有性生殖的過(guò)程中進(jìn)行減數(shù)分裂，才遵循孟德?tīng)柕倪z傳規(guī)律    ?

　　三、應(yīng)用創(chuàng)新

　　1、（1）脫分化（或脫分化形成愈傷組織）  細(xì)胞的全能性

　�。�2）S型增長(zhǎng)  細(xì)胞數(shù)量  細(xì)胞所處的生長(zhǎng)期

　　（3）保證氧氣供應(yīng)充足   使細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸