专题2 细胞工程
2.1．1《植物细胞工程的基本技术》学案
一、学习目标
1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2、尝试进行植物组织培养。
学习重点
1、植物组织培养的原理和过程
2、植物体细胞杂交的原则
学习难点
植物组织培养的实验
二、学习过程
(一)、细胞工程
1．概念：应用 和 的原理和方法，通过 或 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 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、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。
2、植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ，________________________________________________________________________________________________________________________________________
原因是 _____________________ 。
3、全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。
4．在理论上，生物的任何一个细胞都 ，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现 ，-而是分化成各种 。
5．特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同 。
（三）、植物组织培养技术
1．原理：植物细胞具有 ，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 的潜能。
2．过程
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离体植物的 _ 组织幼根和芽或胚状体 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 和 的条件下，将 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 、丛芽，最终形成完整植株。
（四）、胡萝卜的组织培养
1、实验原理
生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。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 。
2、实验步骤
①．将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。
②．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 清洗2～3次，再用 处理30min后，立即用无菌水清洗2～3 ( ) 次。
③．用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm厚的横切片，再选取有 的部位，切取1 cm。左右的小块。
④．将 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、接种日期和小组号。
⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在 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。
⑥．培养一段时间后，将生长良好的 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 。然后将试管苗移栽到大田，培养成 。
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3、注意事项
⑴．外植体的选择与制备
①选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异，因此，选择哪些作为外植体应该注意。一般来讲，烟草、胡萝卜，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对较易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。
②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因形成层细胞易脱分化。
⑵．植物组织培养注意的要点
①培养基包括所有操作工具都应进行消毒和灭菌，谨防杂菌污染。
②需在无菌条件下操作。
③接种，继代培养的转移都应在接种箱内进行。
⑶．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。但在由高度分化的组织形成愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化形成试管苗的再生的过程中一定要有光照。诱导形成愈伤组织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。由愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗的过程中需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。
（五）、植物体细胞杂交技术
1．概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。
2．过程
离体的细胞不同细胞原生质体原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。
3．植物体细胞杂交步骤：
(1)去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体，目前最常用的去细胞壁的方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶去除植物细胞的细胞壁。
(2)不同植物体细胞原生质体融合，必须通过物理法和化学法来诱导融合。物理方法有：离心、振动、电激等促使原生质体融合。化学法是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导融合。融合后再生出细胞壁。
(3)用植物组织培养方法进行培育，可得到杂种植株。如图
在此过程中需要注意的问题有：①植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。②
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体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。
三、反思总结.
本节学习了植物组织培养和植物体细胞杂交技术并尝试进行植物组织培养。
本节课的课堂上师生主要解决植物组织培养、植物体细胞杂交技术的过程、特点、以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
四、当堂检测
l、有关全能性的叙述，不正确的是
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
2、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为 ( )
A．基因的表达有选择性 B．不同的细胞内基因不完全相同
C．细胞丧失了全能性 D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
3、植物体细胞融合完成的标志是 ( )
A．产生新的细胞壁 B．细胞膜发生融合
C．细胞质发生融合 D．细胞核发生融合
4、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指 ( )
A．不同植物的精子和卵细胞的融合 B．不同植物的原生质体的融合
C．完整的两个体细胞的融合 D．植物花粉细胞的两两融合
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