三维设计高中生物选修③---第二讲--细胞工程(克隆技术)-一-植物细胞工程(徐州-生物杜老师)上课讲义.ppt
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1、三维设计高中生物选修-第二讲-细胞工程(克隆技术)-一-植物细胞工程(徐州-生物杜老师)植植物物细细胞胞工工程程基基本本技技术术 植植物物细细胞胞工工程程1.理论依据理论依据生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传生物体的每一个细胞都包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所必需的全部基因,从理物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因,从理论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。论上讲,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。2全能性的高低全能性的高低(大小大小)(1)受精卵配子体细胞。受精卵配子体细胞。(2)分化程度低的细胞分化程度高的细胞。分化程度低的细胞分化程
2、度高的细胞。(3)植物细胞动物细胞。植物细胞动物细胞。3体细胞未表现全能性的原因:体细胞未表现全能性的原因:基因的表达具有选择性。基因的表达具有选择性。4体现全能性的条件:体现全能性的条件:处于离体状态,在一定的营养物处于离体状态,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下。质、激素和其他外界条件的作用下。5植物组织培养植物组织培养(1)过程:离体的植物器官、组织或细胞过程:离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽植物体。植物体。脱分化脱分化再分化再分化名称名称过过程程形成体特点形成体特点培养基培养基光光脱分脱分化化由外植体由外植体脱分化脱分化为为愈愈伤组织伤组织排列疏松、
3、高度排列疏松、高度液泡化的薄壁液泡化的薄壁细细胞胞团团生生长长素与素与细细胞分裂素的胞分裂素的比例大比例大避避光光再分再分化化由愈由愈伤组伤组织织分化分化为为幼苗或胚幼苗或胚状状结结构构有根、芽或有生有根、芽或有生根根发发芽的能力芽的能力上述比例小上述比例小需需光光营营养养生生长长生殖生殖生生长长发发育成完育成完整的植物整的植物体体由根、茎、叶、由根、茎、叶、花、果花、果实实、种子、种子组组成成自身自身产产生各生各种激素种激素需需光光(2)地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物 新品种的最后一道工序。新品种的最后一道工序。(1)离体的动物体
4、细胞,其全能性受到限制,但其细胞核仍离体的动物体细胞,其全能性受到限制,但其细胞核仍 然保持全能性然保持全能性(如克隆技术培养动物个体如克隆技术培养动物个体),然而需要卵,然而需要卵 细胞质才能体现出来,这说明细胞质中有调控核内基因细胞质才能体现出来,这说明细胞质中有调控核内基因 表达的因素存在。表达的因素存在。(2)植物组织培养的结果据培养目标而异:植物组织培养的结果据培养目标而异:繁殖繁殖培育成试管苗;培育成试管苗;生产人工种子生产人工种子培育至愈伤组织再分化;培育至愈伤组织再分化;生产细胞产品生产细胞产品培育至愈伤组织。培育至愈伤组织。1.(2010淮安模拟淮安模拟)在离体的植物器官、组
5、织或细胞脱分化形在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形 成愈伤组织的过程中,下列各项中为非必要条件的是成愈伤组织的过程中,下列各项中为非必要条件的是(多选多选)()A.培养基需消毒灭菌培养基需消毒灭菌 B.给予适宜的温度给予适宜的温度 C.给予充足的光照给予充足的光照 D.给予适宜的养料和激素给予适宜的养料和激素 解析:解析:在植物组织培养过程中,将离体的组织细胞置于相应在植物组织培养过程中,将离体的组织细胞置于相应的培养基中,在一定的激素刺激下,使其发生脱分化后形成的培养基中,在一定的激素刺激下,使其发生脱分化后形成愈伤组织,并在此基础上,逐渐分化成具有根、芽的植物胚愈伤组织,并在此基础上,逐
6、渐分化成具有根、芽的植物胚状体。在脱分化形成愈伤组织时,由于植物细胞脱离了植物状体。在脱分化形成愈伤组织时,由于植物细胞脱离了植物体,所有营养必须从培养基中获得,同时在此过程中易受到体,所有营养必须从培养基中获得,同时在此过程中易受到细菌的感染而死亡,因此必须对培养基进行消毒。愈伤组织细菌的感染而死亡,因此必须对培养基进行消毒。愈伤组织再分化成根、芽的胚状体时,需给予光照刺激,以促进叶绿再分化成根、芽的胚状体时,需给予光照刺激,以促进叶绿素的合成,为随后的光合作用提供有利条件,本题中的限定素的合成,为随后的光合作用提供有利条件,本题中的限定前提是细胞脱分化形成愈伤组织的过程而不是再分化过程。前
7、提是细胞脱分化形成愈伤组织的过程而不是再分化过程。答案:答案:ABD2.下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的 是是 ()A.属于无性生殖属于无性生殖 B.主要理论依据是植物细胞具有全能性主要理论依据是植物细胞具有全能性 C.培养过程中由于人工培养基含大量营养,不需光照就能培养过程中由于人工培养基含大量营养,不需光照就能 发育成完整植株发育成完整植株 D.人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质,包人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质,包 括矿质元素、糖、维生素等括矿质元素、糖、维生素等解析:解析:植物组织培养属于无性生
8、殖,依据的理论基础为细植物组织培养属于无性生殖,依据的理论基础为细胞的全能性;在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部胞的全能性;在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部营养物质;组织培养的脱分化阶段不需要光,但是再分化营养物质;组织培养的脱分化阶段不需要光,但是再分化阶段需要光。阶段需要光。答案:答案:C1.过程过程2.意义意义(1)克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。交的亲本组合范围。(2)产生新的物种。产生新的物种。3原理:原理:生物膜具有一定的流动性和细胞的全能性生物膜具有一定的流动性和细胞的全能性3(2010江门模拟江
9、门模拟)科学家利用细胞工程培育了科学家利用细胞工程培育了“白白菜菜甘蓝甘蓝”杂杂种植株,如图所示,请据图回答下列问种植株,如图所示,请据图回答下列问题:题:(1)由由D形成形成F过程所依据的原理是过程所依据的原理是_,从本质,从本质上讲,上讲,“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株具有的性状是杂种植株具有的性状是_的结果。的结果。(2)若若“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种杂种植株为四倍体,则该植株的花粉植株为四倍体,则该植株的花粉经离体培养得到的植株是经离体培养得到的植株是_倍体。倍体。(3)“白菜白菜甘蓝甘蓝”杂种植株的食用部分是叶,但叶又易受昆杂种植株的食用部分是叶,但叶又易受昆虫危害而影响产量,科学家又利
10、用基因工程培育出带有抗虫虫危害而影响产量,科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的基因的“白菜甘蓝白菜甘蓝”植株,请你设计实验,检测此植株的植株,请你设计实验,检测此植株的抗虫基抗虫基因是否表达。因是否表达。取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜白菜甘蓝甘蓝”植株甲上,植株甲上,再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在_植株乙上。植株乙上。适宜条件下培养一段时间后,分别观察适宜条件下培养一段时间后,分别观察_的生活情况。的生活情况。若若_,说明甲植株的抗虫基因未得到表,说明甲植株的抗虫基因未得到表达;若达;若_,说明甲植株的抗虫基因得
11、到表达。,说明甲植株的抗虫基因得到表达。解析:解析:(1)DF的过程说明细胞具有全能性,杂种植物具有的过程说明细胞具有全能性,杂种植物具有的性状是基因选择性表达的结果。的性状是基因选择性表达的结果。(2)凡是由未受精的配子凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。发育而成的个体都是单倍体。(3)应注意实验设计的对照原应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。则、等量原则及单一变量原则。答案:答案:(1)细胞的全能性基因选择性表达细胞的全能性基因选择性表达(2)单单(3)长势相似的长势相似的普通普通“白菜白菜甘蓝甘蓝”昆虫幼虫昆虫幼虫甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫幼甲、乙植
12、株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫幼虫灭亡,乙植株上昆虫幼虫正常生活虫灭亡,乙植株上昆虫幼虫正常生活(、其他答案其他答案合理也可合理也可)下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述,错下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述,错误的是误的是 ()A.利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育远缘杂种育远缘杂种 B.不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程过程 C.两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得F1的表的表现型一致现型一致 D.两个不
13、同品种的紫茉莉杂交,两个不同品种的紫茉莉杂交,F1的遗传物质来自母本的遗传物质来自母本的多于来自父本的的多于来自父本的 解析解析植物体细胞杂交包括植物原生质体融合、植物植物体细胞杂交包括植物原生质体融合、植物组织培养两过程。利用植物体细胞杂交技术可克服物种间组织培养两过程。利用植物体细胞杂交技术可克服物种间生殖隔离的限制,培育远缘杂种。紫茉莉枝条颜色遗传属生殖隔离的限制,培育远缘杂种。紫茉莉枝条颜色遗传属于细胞质遗传,故两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反于细胞质遗传,故两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得交所得F1的表现型不一致。因受精卵的细胞质几乎全来自的表现型不一致。因受精卵的细胞质几
14、乎全来自卵细胞,故两个不同品种的紫茉莉杂交,卵细胞,故两个不同品种的紫茉莉杂交,F1的细胞中遗传的细胞中遗传物质来自母本的多于来自父本的。物质来自母本的多于来自父本的。答案答案C(1)表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。植物体表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。植物体 细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细 胞就结束。杂种植株特征:具备两种植物的遗传特征,胞就结束。杂种植株特征:具备两种植物的遗传特征,原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。(2)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不
15、管染色体基体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体基 因组还是染色体组都采用直接相加的方法。因组还是染色体组都采用直接相加的方法。(3)该过程培育新品种的过程中,遗传物质的传递不遵循孟该过程培育新品种的过程中,遗传物质的传递不遵循孟 德尔的遗传定律。德尔的遗传定律。酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食以植物为食)消化腺中提消化腺中提取;果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶取;果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果,某实验小组取无菌烟草幼
16、叶,切成相同大液的酶解效果,某实验小组取无菌烟草幼叶,切成相同大小的小片,等量放入小的小片,等量放入6支试管中,试剂用量和实验结果列支试管中,试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。于下表。请回答有关问题。试试管管编编项项目目蒸蒸馏馏水水(mL)201111缓缓冲液冲液(mL)0210.50.50.5果胶果胶酶酶液液(mL)0000.500蜗蜗牛牛酶酶液液(mL)00000.50纤维纤维素素酶酶液液(mL)000000.5实验结实验结果果(绿绿色深色深浅程度浅程度)(注:注:“”越多表示绿色越深,越多表示绿色越深,“”表示颜色无显著变化表示颜色无显著变化)(1)实验过程中,需要轻摇试管,其
17、目的是实验过程中,需要轻摇试管,其目的是_,_使原生质体从叶小片中游离出使原生质体从叶小片中游离出来,以便观察悬浮液绿色的深浅。来,以便观察悬浮液绿色的深浅。(2)从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好,原从绿色的深浅可推测:蜗牛酶液酶解效果最好,原因是蜗牛酶液含有因是蜗牛酶液含有_等多种酶。该实等多种酶。该实验中验中_是空白对照组,其设置意义是是空白对照组,其设置意义是_。(3)用网筛过滤原生质体到离心管内,离心后收集沉淀用网筛过滤原生质体到离心管内,离心后收集沉淀物,并用物,并用_洗涤。洗涤。(4)原生质体是否符合要求还需进行检验,其检验的方原生质体是否符合要求还需进行检验,其检验的方法
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