高中生物选修3细胞工程学案(带答案)
专题二 细胞工程 2.1 植物细胞工程
【学习目标】
1、描述植物组织培养的原理和过程。 2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 3、尝试进行植物组织培养。 【重难点】
1、描述植物组织培养的原理和过程。 2、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
学以致用 一、细胞工程
1.概念:应用 水平或水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的的一门综合科学技术。
2.分类:根据操作对象不同,可分为、 二、植物细胞的全能性
1.概念:高度的细胞,仍然具有发育成
2.细胞具有全能性的原因:细胞内含有本物种的全部。
3.在理论上,生物的任何一个细胞都具有现出 全能性 性,而是分化成各种 组织和器官 。这是因为在特定的 时间 和 空间 条件下,细胞中的基因会 选择性 地表达出各种 蛋白质 ,从而构成生物体的不同组织和器官。 4.细胞全能性大小比较:(填﹥或﹤)
受精卵____﹥___生殖细胞___﹥____体细胞 植物细胞的体细胞___﹥_____动物细胞的体细胞 胚胎干细胞 ﹥ 其它干细胞 ﹥ 体细胞 三、植物组织培养技术
1.原理:植物细胞具有 2.过程
离体植物的幼根和芽或胚状体 脱分化 组织
再分化
发育 完整植株。
3.细胞脱分化:已的细胞经过诱导后,失去其特有的 而转变成未分化细胞的过程。
4.植物组织培养:在 培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生 愈伤组织 、丛芽,最终形成完整植株。 思考:合作探究
1. 离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理,能否培养成完整的植物体?为什么?
不能,当已分化的植物器官、组织或细胞脱离母体后,在一定的营养物质、激素等外界条件作用下分化形成愈伤组织(一种相对没有分化的细胞团),继而在植物激素等诱导下发生再分化,才能表达出全能性。发育成完整植株。离体的器官、组织或细胞如果不进行脱分化处理将衰老凋亡。 2. 植物组织培养需要在什么条件下进行?
无菌,离体,营养,激素,适宜培养条件 3. 植物组织培养所用培养基成分包含的激素种类应该有哪些?它们的作用是什么? 生长素,脱分化、愈伤组织分化出根;细胞分裂素,脱分化、愈伤组织分化出芽
4. 在组织培养实验中,为什么切取胡萝卜根的形成层,其他部分也能培养成小植株吗? 形成层细胞全能性较高。其他部分也能培养成植株,只是较困难。
5.为什么在脱分化形成愈伤组织时不需要光,而在由愈伤组织再分化成试管苗时需要光照呢?
对于植物组织培养来说,光照条件非常重要,包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织,如果在光照条件下容易分化产生维管等组织,不利于产生大量的愈伤组织。
(1)该过程从繁殖方式上应为无性繁殖,细胞分裂方式为有丝分裂,包含脱分化和再分化两个阶段。
(2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞,故细胞内无叶绿体,不能进行光合作用,只能以现成有机物来提供物质和能量;其代谢方式为异养、需氧;有细胞壁,有大液泡,故仍可进行质壁分离;该过程进行有丝分裂,故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞;愈伤组织为脱分化后形成的细胞,故应视为无分化的细胞(同受精卵一样,未分化)。
四、植物体细胞杂交技术
1.概念:不同种植物的物体 的技术。
2.过程
3.原理:植物细胞融合依据的原理:细胞膜的流动性;形成杂种植物依据的原理:细胞的全能性。 4.植物体细胞杂交技术的优点:
思考:1. 原生质体、原生质层和原生质有什么不同?
原生质体指脱去细胞壁的植物。原生质层指成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质。 原生质
是细胞内生命物质的总称。
2.如果只考虑两两融合,会得到几种融合的细胞?是否存在未融合的细胞? 下一步该如何种处理?
3种。存在未融合细胞。下一步要进行杂种细胞的筛选及体细胞杂种的鉴定
3. 番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,则植物体细胞杂交获得的杂种植株番茄-马铃薯为几倍体?
异源六倍体 4.为什么“番茄-马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想的那样,地上长番茄、地下结马铃薯?
基因选择性表达 学以致用
1.不能..用于人工诱导原生质体融合的方法是 ( ) A.振动 B.电刺激 C.PEG D.重压
2.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株,不需要... ( ) A.具有完整细胞核的细胞 B.离体状态 C.导入外源基因 D.一定的营养物质和激素
3.与传统的有性杂交法相比,植物体细胞杂交的最大优点是 ( ) A.可使两个亲本的优良性状组合到一起 B.可以克服远缘杂交不亲和的障碍 C.可以培育出高产性状明显的新品种 D.可以降低生成成本,提高接济效益 4.植物体细胞杂交的过程实质是 ( ) A.细胞质融合的过程 B.细胞核融合的过程 C.细胞膜融合的过程 D.细胞原生质体融合的过程
5.通过植物体细胞杂交,获得一个杂种植株需要的步骤是 ( ) A.分离原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植物 B.分离原生质体→原生质体直接融合→组织培养→杂种植株 C.获取细胞→原生质体融合→组织培养→杂种植株 D.获取细胞→原生质体直接融合→组织培养→杂种植株
6.高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织,( )
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构
7.以下不能..说明细胞具有全能性的实验是 ( ) A.胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B.紫色糯性玉米种子培育出植株 C.转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D.番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
8.植物组织培养过程中的脱分化是指 ( ) A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞 B.未成熟的种子经过长期培养,培养出幼苗的过程
C.植物的器官、组织或细胞,通过离体培养产生愈伤组织的过程 D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
9.在脱分化形成愈伤组织的过程中,下列各项为非.必要条件的是 ( ) A.培养基需要消毒灭菌 B.给予适宜的温度 C.给予充足的光照 D.给予适宜的养料和激素
10.植物体细胞杂交的过程是 ( ) A.用酶解法去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体
下列叙述错.误.的是
B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合 C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株 D.通过以上三者完成
11.科学家把天竺葵和香茅草进行体细胞杂交,培育出的驱蚊草含有香茅醛,能散发出一种特殊的气味,达到驱蚊且
对人体无害的效果。下列关于驱蚊草培育的叙述中,错.误.的是 ( )
A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种,其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍。 B.驱蚊草培育过程要用纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂。 C.培育过程中形成的愈伤组织,其代谢方式是自养需氧。
D.在由杂种细胞形成杂种植株的过程中,包含了有丝分裂和细胞分化。
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
【学习目标】 列举植物细胞过程的实际应用 【重难点】植物细胞过程应用的实例
作物脱毒培养和人工种子的培育
知识梳理
一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖
(1)微型繁殖技术:用于 快速繁殖 优良品种的 植物组织培养 技术。 (2)特点:①保持优良品种的 遗传特性 。
②高效快速地实现种苗 大量繁殖 。
(3)实例:20世纪60年代,荷兰的科学家就成功地实现了利用 组织培养技术 来培育兰花。 2.作物脱毒
(1)材料:植物的 分生区 (如 茎尖 )。分生区附近的病毒极少,甚至 无病毒 。 (2)脱毒苗:切取 一定大小的茎尖 进行组织培养获得的。 3.人工种子
(1)概念:一植物组织培养得到的 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。
(2)特点:①后代无 性状分离 。
②不受 季节 、 气候 和 地域 限制。
二、作为新品种的培育 1.单倍体育种
染色体加倍
(1)方法: 花药 离体培养 单倍体 植株 纯合子植株。
(2)优点:①后代是纯合子,能 稳定遗传 。②明显缩短了 育种年限 。 2.突变体的利用
(1)产生原因:在植物的组织培养过程中,易受 培养条件 和 外界压力
(如 射线 、 化学物质 等)的影响而 产生突变 。
(2)利用:筛选出对人们有用的 突变体 ,进而培育成 新品种 。 三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类:、脂肪、糖类、 2.技术:植物
3.实例:我国利用植物组织培养技术实现了大量生产;另外,三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产。
注意:获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织;
制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。
学以致用
1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化,目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,
以保证该品种和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不.涉.及.细胞的
( )
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
2.人参皂苷粉是人参中重要的药用成分,以前只能通过从人参中提取,产量极低,因而价格较贵。目前,可以通过下列哪项技术迅速大量获取 ( )
A.基因工程 B.植物组织培养 C.植物体细胞杂交 D.发酵工程 3.胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 ( ) A.愈伤组织 B.再分化 C.形成完整植株 D.取离体组织 4.下列哪一项不是植物繁殖的新途径 ( ) ..A.微型繁殖 B.作物脱毒 C.双受精 D.人工种子
5.马铃薯利用块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法( )
A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交 C.利有茎尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变
6.如下图是人工种子的结构简图,对其叙述不正确的是 ( ) ...
(如 射线 、 化学物质 等)的影响而 产生突变 。
(2)利用:筛选出对人们有用的 突变体 ,进而培育成 新品种 。 三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类:、脂肪、糖类、 2.技术:植物
3.实例:我国利用植物组织培养技术实现了大量生产;另外,三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产。
注意:获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织;
制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。
学以致用
1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化,目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,
以保证该品种和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不.涉.及.细胞的
( )
A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
2.人参皂苷粉是人参中重要的药用成分,以前只能通过从人参中提取,产量极低,因而价格较贵。目前,可以通过下列哪项技术迅速大量获取 ( )
A.基因工程 B.植物组织培养 C.植物体细胞杂交 D.发酵工程 3.胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 ( ) A.愈伤组织 B.再分化 C.形成完整植株 D.取离体组织 4.下列哪一项不是植物繁殖的新途径 ( ) ..A.微型繁殖 B.作物脱毒 C.双受精 D.人工种子
5.马铃薯利用块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法( )
A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交 C.利有茎尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变
6.如下图是人工种子的结构简图,对其叙述不正确的是 ( ) ...
A.人工种子胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质,还可添加农药和植物激素 B.人工种子可以工业化生产,播种人工种子可节省大量粮食
C.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题 D.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构
7.利用植物的茎尖、茎段、花药、花粉等,在无菌的条件下,放在玻璃器皿中人工配制的培养基上,使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种,也可以在较短时间内大量繁殖植物,还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述,正确的是 ( ) ①这种技术利用了植物的全能性 ②这种技术叫做组织培养,可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式 A.① B.①② .①②③ D.①②③④