植物细胞工程及应用听写空白及答案TY20(最新整理)

黄伟 编选修3《现代生物科技专题》学案 专题2 细胞工程专题2 细胞工程2.1 植物细胞工程P33细胞工程1. 概念：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意识来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。对细胞工程概念的理解：①原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。②操作水平：细胞水平或细胞器水平。③工程目的：按照人的意识来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2. 分类：根据操作对象的不同，细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。3. 发展历程（1）1902年，德国科学家哈伯兰特提出了细胞全能性的理论。（2）1937年，美国科学家怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培育出了烟草植株。（3）1958年，美国科学家斯图尔德等利用胡萝卜根的组织培养再次证明了植物细胞的全能性。（4）1965年，沃索等在一定成分的培养基上，由烟草的单细胞得到再生植株。（5）1970年，斯图尔德用悬浮培养的单个细胞液培养出了可育的新植物。（6）20世纪70年代，以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。2.1.1 植物细胞工程的基本技术导学脉络一、细胞的全能性1. 概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完成生物体的潜能。每个生物细胞都具有全能性的特点。（已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能）2. 原因：生物体的任一细胞都包含有本物种的全部遗传信息。3. 体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。在生物的生长发育过程中个，细胞并不会表现出全能性，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. 体现细胞全能性的条件：脱离母体、无菌、适宜的营养物质(如水、无机盐、蔗糖、维生素、氨基酸等)、激素(生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照。5. 全能性高低的比较(通常情况下)不同的细胞全能性表达的难易程度不同，一般来说，有以下特点：①植物细胞＞动物细胞(高度分化的动物细胞只有细胞核具有全能性)。②受精卵＞生殖细胞(卵细胞、精子)＞体细胞。即同种生物，受精卵的全能性最高；自然条件下，卵细胞全能性高于精子，更易发育成新个体。③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。④分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。二、植物组织培养技术1. 理论基础：植物细胞的全能性。2.【实验】胡萝卜的组织培养（1）实验原理1黄伟 编专题2 细胞工程 选修3《现代生物科技专题》教案植物体的根、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。离体的植物器官、组织或细胞一定的营养、激素脱分化愈伤组织含有不同激素的分化培养基再分化胚状体或丛芽试管苗（2）材料用具胡萝卜根(或烟草叶片、小麦花药、菊花花瓣等)、经过灭菌的培养基、体积分数为70%的酒精、体积分数为20%的次氯酸钠溶液、无菌水、50mL锥形瓶或大试管、烧杯、酒精灯、恒温箱、超净工作台(或接种箱)、高压灭菌锅、滤纸、标签、消毒用酒精棉球、培养皿(或瓷砖)、解剖刀、镊子等。（3）方法步骤①制备外植体a.处理材料：将胡萝卜根用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段(约10cm)。用酒精棉球擦手消毒。b.消毒：在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。c.制备外植体：用无菌的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在消毒瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1cm厚的横切片，再选取有形成层的部位，切取1cm3左右的小块。②接种：将胡萝卜组织块接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组编号。③脱分化培养：将接种后的胡萝卜组织块，放在23～26℃恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。④再分化培养：培养一段时间后，将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗。⑤移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株。2. 植物组织培养概念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。小资料 固体培养基大多数是由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。3. 归纳：植物组织培养的过程离体的植物器官、组织或细胞脱分化(避光)愈伤组织再分化(需光)根、芽或胚状体发育(需光)植物体（1）脱分化(去分化)已分化的细胞(离体的植物器官、组织或细胞，又叫外植体)，在离体条件下经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，进而形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。脱分化过程必须在暗处进行培养(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。形成体(愈伤组织)特点：细胞排列疏松而无规则，是一种未分化的、高度液泡化的、无定形状态的薄壁细胞团，呈淡黄色。细胞无特定结构和功能，分裂旺盛。（2）再分化脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，重新分化成根、芽等器官或胚状体的过程，叫做再分化。（教材定义：愈伤组织在一定的培养条件下，又可以再分化出幼根和芽，进而形成完整的小植株。）再分化过程中必须有光照，缺光则形成白化苗。形成体特点：有根、芽或有生根发芽的能力。植物组织培养的过程过程名称过程形成体特点培养基光脱分化由外植体形成愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄生长素与细胞分裂素的比避光2黄伟 编选修3《现代生物科技专题》学案 专题2 细胞工程例大由愈伤组织分化成为根、芽等生长素与细胞分裂素的比再分化有根、芽或有生根发芽能力需光器官或胚状体，进而形成幼苗例小营养生长由根、茎、叶、花、果实、发育成完整的植物体自身产生各种激素需光种子组成生殖生长三、植物体细胞杂交技术1. 概念：植物体细胞杂交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。2. 过程植物细胞A 植物细胞B 去壁去壁壁细胞团原生质体A原生质体B人工诱导融合的原生质体AB再生壁杂种细胞AB脱分化杂种植株 再分化愈伤组织（1）第一步：原生质体的制备。即去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体。常用方法：酶解法，在温和的条件下用纤维素酶、果胶酶等分解植物细胞的细胞壁，该过程利用了酶的专一性。（2）第二步：原生质体的融合。即将两个有活力的原生质体放在一起，通过人工诱导实现原生质体的融合。常用诱导方法：①物理法：利用离心、振动、电刺激等促进原生质体融合；②化学法：用聚乙二醇(PEG)等试剂诱导原生质体融合。理论基础(原理)：生物膜的流动性。特别提醒 体细胞融合成功后，有AB型、AA型和BB型三种两两融合的杂种细胞，但其中只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。（3）第三步：诱导再生细胞壁，得到杂种细胞。细胞壁的形成是植物体细胞融合完成的标志。（4）第四步：杂种细胞的筛选与培养。培养理论基础(原理)：细胞的全能性。（5）第五步：杂种植株的诱导与鉴定。将诱导融合得到的杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育，就可以得到杂种植物(异源多倍体)。3. 意义与传统杂交育种相比，植物体细胞杂交具有以下优越性：（1）克服远缘杂交不亲和的障碍。（2）扩大了用于杂交的亲本组合范围2.1.2 植物细胞工程的实际应用一、植物繁殖的新途径1. 微型繁殖（1）概念：植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效地实现种苗的大量繁殖，3黄伟 编专题2 细胞工程 选修3《现代生物科技专题》教案因此人们形象地把用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫做快速繁殖技术或试管苗繁殖。（2）实质：植物组织培养。（3）原理：植物细胞的全能性。（4）完成植物的微型繁殖技术的生理过程：细胞分裂(有丝分裂)和细胞分化。（5）特点①保持优良品种的遗传特性。②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。③繁殖不受季节、气候、自然灾害等因素的影响。（6）实例：优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等，如兰花、生菜、杨树和无子西瓜等的试管苗都已形成一定规模的产业化生产。2. 作物脱毒（1）进行作物脱毒的原因：①进行无性繁殖的作物感染的病毒容易传播给后代；②病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。（2）材料及理论基础：植物的分生区(如茎尖、芽尖)。植物的分生区附近病毒极少，甚至无病毒。（3）解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。（4）优点：提高作物产量和品质。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。（5）实例：脱毒马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等。3. 人工种子（1）人工种子的制备：以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。人工种子在适宜的条件下可以发育成幼苗。（2）人工种子的组成：人工种子由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分组成。（如图所示）人工种皮（3）人工种子的优点胚状体或不定芽、顶芽和腋芽①后代无性状分离。人工胚乳或子叶②不受气候、季节和地域限制。③可解决自然条件下结子困难、种子发芽率低等问题。④可人为控制植物的生长发育与抗逆性。二、作物新品种的培育1. 单倍体育种(以二倍体植物为例)（1）原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中的花药离体培养的原理是细胞的全能性。（2）方法：花药离体培养。（3）过程花药 单倍体幼苗 纯合子植株(诱导染色体数目加倍)离体培养秋水仙素处理【典例】有基因型为AABB和aabb的双亲，如何得到aaBB品种？(请分别写出杂交育种和单倍体育种的培育过程)自交连续自交杂交育种：AABB×aabb AaBb aaBb、aaBB aaBB解析：选育选育花药离体培养单倍体育种：AABB×aabb 秋水仙素处理AaBb aB、ab、AB、Ab单倍体幼苗 aaBB、aabb、AABB、AAbb的植株（4）优点①后代都是纯合子，能稳定遗传。②只需2年，明显缩短了育种年限。（5）实例：在水稻、小麦、烟草、柏、辣椒和橡树等的单倍体育种上，我国处于领先地位。4黄伟 编选修3《现代生物科技专题》学案 专题2 细胞工程2. 突变体及利用（1）产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态而易受到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：从产生突变的个体中筛选出对人类有用的突变体，进而培育成新品种。培养条件筛选、培育植物组织培养过程 突变体 新品种人工诱导 （3）实质：植物组织培养。（4）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。三、细胞产物的工厂化生产1. 细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。2. 技术：植物组织培养技术。3. 实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂苷干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。目前，科学家正在深入研究是否可以通过组织培养技术大量生产抗癌物质──紫杉醇。专题2 细胞工程2.1 植物细胞工程P33细胞工程1. 概念：细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意识来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。对细胞工程概念的理解：①原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。②操作水平：细胞水平或细胞器水平。③工程目的：按照人的意识来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2. 分类：根据操作对象的不同，细胞工程可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。3. 发展历程（1）1902年，德国科学家哈伯兰特提出了细胞全能性的理论。（2）1937年，美国科学家怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培育出了烟草植株。（3）1958年，美国科学家斯图尔德等利用胡萝卜根的组织培养再次证明了植物细胞的全能性。（4）1965年，沃索等在一定成分的培养基上，由烟草的单细胞得到再生植株。（5）1970年，斯图尔德用悬浮培养的单个细胞液培养出了可育的新植物。（6）20世纪70年代，以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。2.1.1 植物细胞工程的基本技术导学脉络一、细胞的全能性1. 概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完成生物体的潜能。每个生物细胞都具有全能性的特点。（已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能）2. 原因：生物体的任一细胞都包含有本物种的全部遗传信息。3. 体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。在生物的生长发育过程中个，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特5