高中生物第二章克隆技術(shù)第二節(jié)植物的克攣件浙科版選修

第二節(jié)植物的克隆,核心要點突破,情景導(dǎo)引,基礎(chǔ)自主梳理,知能過關(guān)演練,第二節(jié),傳統(tǒng)的黃瓜育種方法主要是通過雜交、自交和回交等手段，培育出一個新品種大約需要5至8年時間，耗時、耗力，效率低、周期長。育種專家們采用現(xiàn)代生物技術(shù)，通過黃瓜的未受精子房培養(yǎng)，可獲得遺傳性狀完全純合的黃瓜株系。不僅大大提高了種質(zhì)材料創(chuàng)新的效率，而且使黃瓜新品種選育時間縮短了3至4年。,情景導(dǎo)引,思考：(1)采用什么方法或技術(shù)可以短時間獲得大量的黃瓜？ (2)此種技術(shù)利用的原理是什么？ 【提示】(1)植物組織的培養(yǎng)。 (2)細胞的全能性。,基礎(chǔ)自主梳理,一、植物組織培養(yǎng) 1理論基礎(chǔ)植物細胞的全能性 (1)含義：植物體的每個生活細胞都具有_的全能性，因而都具有_的潛能。 (2)特點 不同種類植物或同種植物的不同基因型個體的細胞全能性的表達程度大不相同。 長期培養(yǎng)中培養(yǎng)物胚胎發(fā)生和器官形成能力下降。,遺傳上,發(fā)育為完整植株,2程序 (1)半固體培養(yǎng)基的配制：培養(yǎng)基中含有適當(dāng)_、_及0.7%1%的瓊脂；把營養(yǎng)物質(zhì)倒入滅菌試管中凝固成半固體。 (2)小組織塊的切取：從_的根、莖、葉上切取。 (3)愈傷組織的獲得：植物組織塊切口處的細胞在創(chuàng)傷的刺激下發(fā)生脫分化，成為分裂的細胞。在創(chuàng)傷表面形成一種由相對沒有分化的活的_組成的新生組織，即為愈傷組織。 (4)新植株的再生,營養(yǎng)物質(zhì),植物生長調(diào)節(jié)劑,消毒,薄壁細胞團,誘導(dǎo)愈傷組織，使其產(chǎn)生出芽和根的_，并由此再生出新的植株。 將愈傷組織分散成單個細胞，再在適宜培養(yǎng)基上培養(yǎng)發(fā)育成_，進而發(fā)育成新的植株。 3成功的條件 (1)深入探討特定植物_的表達條件。 (2)在植物克隆試驗研究中，盡量選擇性狀優(yōu)良、細胞全能性表達充分的_。,頂端分生組織,胚狀體,細胞全能性,基因型,思考感悟 1植物組織培養(yǎng)過程中，應(yīng)如何操作才能成功？ 【提示】離體條件；無菌操作。,二、細胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng) 1措施：通過平衡的植物激素配比進行調(diào)控。 (1)適量的激動素和細胞分裂素配比可誘導(dǎo)芽的分化。 (2)適量的_及適當(dāng)減除其他某些激素，可誘導(dǎo)生根。 2意義 (1)利于植物的_、胚胎發(fā)育過程及調(diào)節(jié)控制這些過程的環(huán)境因素、遺傳基礎(chǔ)和分子及生理生化機理的研究。,吲哚乙酸,受精過程,(2)通過遺傳工程的操作，研究與植物生長發(fā)育有關(guān)的重要基因或影響因素。 (3)培育植物新品種。 三、原生質(zhì)體培養(yǎng)與植物細胞工程 1原生質(zhì)體的獲得方法 在0.50.6 mol/L的甘露醇溶液環(huán)境(較高滲透壓)下用_和_混合液處理根尖、葉片、愈傷組織或懸浮培養(yǎng)細胞，除去細胞壁。,纖維素酶,果膠酶,培育作物新品種。 為_、_和_問題提供了良好的研究系統(tǒng)。 細胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)：生產(chǎn)一些重要的細胞次生代謝產(chǎn)物(如某些中藥)。,遺傳學(xué),植物生理學(xué),細胞生物學(xué),思考感悟 2利用紫草細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)，一般到哪一階段，便可大量生產(chǎn)提取中藥紫草素？ 【提示】愈傷組織階級。,核心要點突破,1生物細胞的全能性 生物體細胞一般都是由受精卵經(jīng)有絲分裂形成，因而都含有生物一整套遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個體的潛能。但在生物體上時不能表現(xiàn)出全能性，只能通過細胞分化形成不同的組織、器官，這是在特定的環(huán)境、激素等的影響下基因選擇性表達的結(jié)果。,2細胞表現(xiàn)全能性的條件 (1)首要條件是脫離母體。 (2)植物組織培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中除含有一定的水分、無機鹽外，還要添加一定的植物激素(如生長素、細胞分裂素)，這有助于愈傷組織分化為不同組織、器官。 (3)在植物組織培養(yǎng)的前期對光照無需求，在后期需要光照條件，這有利于細胞生長、分化。 (4)動物細胞由于受到某些因素的制約，其全能性不易表達，但其核仍具有全能性。,3細胞全能性高低的比較 (1)植物細胞動物細胞。 (2)受精卵生殖細胞(精子、卵子)體細胞。 (3)幼嫩細胞衰老的細胞。 (4)分化程度低分化程度高(體細胞)。,以下不能說明細胞全能性的實驗是() A胡蘿卜韌皮部細胞培育出植株 B紫色糯性玉米種子培育出植株 C轉(zhuǎn)入抗蟲基因的棉花細胞培育出植株 D番茄與馬鈴薯體細胞雜交后培育出植株 【嘗試解答】_B_,【解析】細胞的全能性應(yīng)是離體的已分化的細胞在一定條件下培養(yǎng)，具有發(fā)育成完整個體的潛能。玉米種子已經(jīng)含有完整的幼體，自然條件下種植即可發(fā)育成新個體，不能說明細胞具有全能性。,【探規(guī)尋律】(1)只有由單個細胞發(fā)育成完整個體，才算是體現(xiàn)出了細胞的全能性，僅發(fā)育成一部分，不能體現(xiàn)出全能性。例如，壁虎斷尾之后，仍可長出，就不是全能性的體現(xiàn)。 (2)全能性降低的因素 由于染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產(chǎn)生； 激素平衡被打破或細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變； 缺乏成胚性的細胞系。,跟蹤訓(xùn)練下列關(guān)于植物細胞全能性的敘述錯誤的是 () A植物細胞表達全能性的根本原因是細胞核內(nèi)含有本物種的全部基因 B植物細胞的全能性比動物細胞更容易體現(xiàn) C不同個體之間細胞全能性的表達程度不同 D培養(yǎng)物可無限制地長期克隆,解析：選D。在長期培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)物由于染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產(chǎn)生等，而且這些變異皆不可逆，從而導(dǎo)致培養(yǎng)物的胚胎發(fā)生和器官形成受阻，因此，培養(yǎng)物不可能無限制地克隆下去。,1培養(yǎng)過程中應(yīng)注意的問題 (1)所有實驗用具要嚴(yán)格滅菌。 (2)接種過程要求無菌操作。 (3)適宜的溫度和光照。愈傷組織培養(yǎng)最初避光培養(yǎng)，后期見光培養(yǎng)。 (4)激素：主要是細胞分裂素和生長素。 (5)試管苗培養(yǎng)：要先進行生芽培養(yǎng)，再進行生根培養(yǎng)；試管苗的培養(yǎng)需要在光照條件下進行。,2與植物細胞培養(yǎng)的區(qū)別 (1)含義不同 植物組織培養(yǎng)：指在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，把植物離體的器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整的植物體。 植物細胞培養(yǎng)：是將組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織或其他易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中，進行懸浮培養(yǎng)，得到分散游離的懸浮細胞，通過繼代培養(yǎng)使細胞增殖，從而獲得大量的細胞群體的一種技術(shù)。,(2)目的不同 植物組織培養(yǎng)：得到更多的植物體。 植物細胞培養(yǎng)：獲得人類所需要的細胞代謝產(chǎn)物。 3植物細胞工程的實際應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑 微型繁殖： 作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。 人工種子：植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體等用人工薄膜包裝得到的種子。,(2)作物新品種的培育：單倍體育種和突變體的利用。 (3)細胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)：細胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。,(2011年北京西城區(qū)高二檢測)如圖表示植物組織培養(yǎng)過程：,(1)圖中過程獲得的細胞是正常植物體經(jīng)_形成的，在這一過程中的染色體的變化是_。 (2)要順利完成過程，除了需要各種無機營養(yǎng)物質(zhì)外，還需要在培養(yǎng)基中加入_、_(兩類不同功能的物質(zhì))。該過程形成的細胞與正常體細胞相比，具有_的特點。 (3)從過程的結(jié)果看，它的實質(zhì)是_。,(4)某人在探究細胞脫分化和再分化的實驗中，得到了如下結(jié)果： 只有細胞分裂素時，組織塊產(chǎn)生愈傷組織； 細胞分裂素生長素時，愈傷組織不分化； 細胞分裂素生長素時，愈傷組織分化出芽； 細胞分裂素<生長素時，愈傷組織分化出根。 由實驗結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？,【嘗試解答】(1)減數(shù)分裂染色體復(fù)制一次，細胞分裂兩次，子細胞中染色體數(shù)目是親代細胞的一半 (2)有機營養(yǎng)物質(zhì)植物激素排列疏松、高度液泡化、細胞壁薄 (3)基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果 (4)植物激素的種類和含量不同，對愈傷組織的形成和分化的影響不同。,【解析】(1)單倍體性細胞是經(jīng)減數(shù)分裂形成的，其特點是染色體復(fù)制一次，細胞分裂兩次，子細胞中染色體數(shù)目減半。 (2)圖中是脫分化，在培養(yǎng)基中除需加入無機營養(yǎng)物質(zhì)外，還需加入有機營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素，形成的愈傷組織是高度液泡化、無定形狀態(tài)的薄壁細胞。 (3)圖中是再分化，從結(jié)果上看是基因的選擇性表達。 (4)分析實驗結(jié)果：細胞分裂素與生長素含量不同，對愈傷組織的形成和分化的影響不同。,【互動探究】(1)若題干過程只分裂，但沒有根和莖的分化，可能的原因是什么？ (2)由該胚狀體，產(chǎn)生的個體都是純合子嗎？ 【提示】(1)植物激素的配比不對。 (2)是否是純合子，取決于親本。,【探規(guī)尋律】(1)植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物組織細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、根、芽，最終形成完整的植株。 (2)愈傷組織再分化產(chǎn)生新植株的途徑中其中的兩條是：可以直接誘導(dǎo)出芽和根，也可以誘導(dǎo)出胚狀體，再發(fā)育成植株，取決于培養(yǎng)基中激素的配比。,