2019-2020年高中生物 211植物细胞工程的基本技术难点剖析 新人教版选修3

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1、2019-2020年高中生物211植物细胞工程的基本技术难点剖析新人教版选修3知识·巧学一、植物组织培养技术1.植物组织培养：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，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，最终形成完整的植株。要点提示注意此处空半格与植物和低等细胞相比，高等动物体细胞的发育潜能有显著差异。虽然在胚胎发育中，早期胚胎细胞具有发育的全能性，但随着分化程度的提高，细胞的发育潜能也逐渐变窄，细胞的生理活动也逐渐发生了不同的变化，如细胞的分裂能力逐渐降低，直至

2、失去分裂能力成为末端分化细胞。但是通过细胞核移植技术能使高等动物的体细胞核去分化，重新获得较高的发育能力。2.胡萝卜的组织培养的实验原理：植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程，证明了分化的植物细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。疑点突破（1）全能性的含义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整的个体的潜能。（2）全能性的基础：每个体细

3、胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体的全部基因。（3）全能性程度：由高到低依次是，受精卵→生殖细胞→体细胞。（4）生物体内的细胞没有表现出全能性的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择表达的结果。（5）使其表现全能性的条件：①离体;②营养物质;③激素。知识拓展影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发

4、生。二、植物体细胞杂交技术1978年，梅尔切斯等人首次获得了番茄与马铃薯的属间杂种，他们将培育的二倍体马铃薯品系和番茄叶片细胞进行融合，所产生的杂交株被称为“番茄—马铃薯杂种植株”。疑点突破马铃薯—番茄没有像人们预想的那样，地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。

5、植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。体细胞杂交是克服植物有性杂交障碍、打破物种之间的生殖隔离、扩大遗传重组范围的一种手段。操作过程包括：原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种细胞再生以及杂种植株鉴定等步骤。要点提示要进行原生质体间的融合，必须要借助一定的技术手段进行人工诱导，方法基本可以分为物理方法（包括离心、振动、电刺激等）和化学方法（一般是用聚乙二醇）两大类。问题·探究问题1分化的细胞为什么具有全能性？探究：分化的细胞

6、具有全能性，可以从理论上分析细胞的来源——有丝分裂，形成的子细胞核应与受精卵的完全相同：含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因，应该具有全能性。实际上，在体内分化的细胞没有表达出全能性，原因是基因的选择性表达。但离体培养时，脱离母体的限制，在一定条件下就能表达。问题2植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？探究:植物组织培养中使用的外植体一般是高度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执行某种功能直至死亡。这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分生状态的细胞

7、，分裂产生愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。这种转变在细胞的形态结构和生理生化上都会产生一系列变化。组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。当细胞脱分化形成愈伤细胞后，经过一段时期的分裂，细胞群体又会产生分化，形成分生细胞或分生细胞团，由此再生成植株有两条途径：一是形成体细胞胚（功能类似于受精过程产生的胚），通过体细胞胚形成再生植株。二是走器官发生的途径再生植株，分生细胞在一定的诱导条件下重建芽的分生组织，分化出芽后再生根，成为完整的植株。问题3植物体细胞杂交过程中，为什么要对获得

8、的杂种细胞进行筛选？应选择什么样的细胞？探究：番茄和马铃薯的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中不仅有番茄—马铃薯杂种细胞，还有番茄细胞、马铃薯细胞、番茄—番茄细胞、马铃薯—马铃薯细胞。而只有番茄—马铃薯杂种细胞才同时具有双亲的遗传物质。典题·热题例1要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，下列哪项是不需要的…(　　)A.具有完整