7/7植物細(xì)胞工程的教案植物細(xì)胞工程

一、教學(xué)目標(biāo)

1.簡述植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。

2.列舉植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用。

3.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。

情感態(tài)度和價值觀

體驗(yàn)植物組織培養(yǎng)技術(shù)

能力方面

嘗試植物組織培養(yǎng)技術(shù)

二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

(1)植物組織培養(yǎng)的原理和過程。

(2)植物體細(xì)胞雜交的原理。

(3)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的實(shí)例。

2.教學(xué)難點(diǎn)

植物組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)

三、教學(xué)策略

本節(jié)教材內(nèi)容對學(xué)生來說，雖說在必修模塊中學(xué)了一些細(xì)胞的知識，但仍然是一個新的領(lǐng)域，學(xué)習(xí)起來有一定的困難。教師可采用講授為主結(jié)合討論的方法。

四、教學(xué)手段

錄像、軟件。

師：1、離體的器官、組織或細(xì)胞如果不進(jìn)行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整的植物體？

2、決定植物細(xì)胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？

生：1、不能，因?yàn)榧?xì)胞已經(jīng)分化，失去了分裂能力。

經(jīng)典例題剖析

1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：

A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株

B.芽發(fā)育成枝條

C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)

D.未受精的卵發(fā)育成植株

[解析]解答此題需從以下幾個方面入手：首先，組織培養(yǎng)是指離體的植物器官、組織或細(xì)胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再經(jīng)再分化形成具有根、芽結(jié)構(gòu)的胚狀體，然后由胚狀體發(fā)育成完整植物體的過程?；ǚ哿Ｄ芘囵B(yǎng)成單倍體，是在離體條件下培養(yǎng)形成的。第二，芽發(fā)育成枝條、根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)，是體內(nèi)分化的器官和組織形成了機(jī)體的一部分，未受精的卵發(fā)育成植物體，這就是自然情況下單倍體的形成過程，是在母體的調(diào)控下完成的。

[答案]A

2.在細(xì)胞工程__原生質(zhì)體融合育種技術(shù)中，其技術(shù)的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁除去，通常是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細(xì)

胞壁的成熟植物細(xì)胞置于清水中，細(xì)胞將：

A.皺縮

B.脹破

C.呈球形

D.保持原狀

[解析]成熟植物去壁后，置于清水中，由于細(xì)胞內(nèi)外濃度差較大，又無細(xì)胞壁保護(hù)，細(xì)胞會大量吸水，直至細(xì)胞破裂。

[答案]B

3.不能用于人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是

A.振動

B.電刺激

C.PEG

D.重壓

[解析]原生質(zhì)體是除去細(xì)胞壁的植物細(xì)胞，它實(shí)際上就是植物細(xì)胞的原生質(zhì)部分。當(dāng)進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交時，先用纖維素酶、果膠酶除去細(xì)胞壁，分離出具有活力的原生質(zhì)體，獲得原生質(zhì)體后就可以進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交了。植物體細(xì)胞雜交的過程實(shí)質(zhì)是不同植物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合的過程。將不同植物體細(xì)胞放在一起培養(yǎng)，必須通過一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo)。誘導(dǎo)方法有物理法和化學(xué)法兩大類。物理法就是利用離心、振動、電刺激等促使原生質(zhì)體融合；化學(xué)法是用聚乙二醇等試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)細(xì)胞的原生質(zhì)體融合，聚乙二醇簡稱為PEG。重壓不能促使原生質(zhì)體的融合。

[答案]D

4.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的

A.消毒滅菌

B.適宜的溫度

C.充足的光照

D.適宜的養(yǎng)料和激素

[解析]解答該題需從如下三個方面入手分析：

①由離體的植物器官、組織或細(xì)胞形成愈傷組織的過程是植物組織培養(yǎng)過程中的一個階段。該階段要進(jìn)行細(xì)胞的增殖和細(xì)胞的脫分化，這就必須要有適宜的養(yǎng)料和激素，必須要有適宜的溫度，這樣，才能保證細(xì)胞進(jìn)行正常的新陳代謝。

②由離體的植物器官、組織形成愈傷組織必須是在無菌條件下，只有在這樣的條件下，才能保證培養(yǎng)產(chǎn)生出的細(xì)胞是正常細(xì)胞，否則培養(yǎng)基內(nèi)將長出許多霉菌，與離體細(xì)胞爭奪營養(yǎng)與生存空間，形不成愈傷組織。

③由于此階段形成的是愈傷組織，并沒有形成具有根、莖、葉的植物體，因此不需要光照。

[答案]C

5.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要

A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞

B.離體狀態(tài)

C.導(dǎo)入外源基因

D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素

[解析]考查植物組織培養(yǎng)的知識。要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，需要具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞，細(xì)胞處于離體狀態(tài)，培養(yǎng)基中含有一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素。

[答案]C

基礎(chǔ)試題訓(xùn)練

一、選擇題

1．植物組織培養(yǎng)是指()

A．離體的植物器官或細(xì)胞培育成愈傷組織

B．愈傷組織培育成植株

C．離體的植物器官、組織或細(xì)胞培養(yǎng)成完整植物體

D．愈傷組織形成高度液泡化組織

2．植物體細(xì)胞雜交要先去除細(xì)胞壁的原因是()

A.植物體細(xì)胞的結(jié)構(gòu)組成中不包括細(xì)胞壁

B.細(xì)胞壁使原生質(zhì)體失去活力

C.細(xì)胞壁阻礙了原生質(zhì)體的融合

D.細(xì)胞壁不是原生質(zhì)的組成部分

3．植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果是()

A.產(chǎn)生雜種植株B．產(chǎn)生雜種細(xì)胞

C．原生質(zhì)體融合D．形成愈傷組織

4．科學(xué)家把天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草含有香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的達(dá)到驅(qū)蚊且對人體無害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述中，錯誤的是()

A．驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙

B．驅(qū)蚊草培育過程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動、電刺激等方法

C．驅(qū)蚊草培育過程是植物體細(xì)胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織和試管苗形成

D．驅(qū)蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得是因?yàn)椴煌锓N間存在生殖隔離

5．(2005，上海)將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是()

A、具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞

B、一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素

C、離體狀態(tài)

D、導(dǎo)入指定基因

6．植物體細(xì)胞雜交的目的中錯誤的是()

A.把兩個植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上

B.獲得雜種植株

C.克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙

D.實(shí)現(xiàn)原生質(zhì)體的融合

7．植物組織培養(yǎng)的用途中不正確的是()

A.快速繁殖

B.生產(chǎn)新品種C．生產(chǎn)生物堿

D．生產(chǎn)白細(xì)胞介素－2

8．A種植物的細(xì)胞和B種植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如右圖

所示(僅顯示細(xì)胞核)，將A、B兩種植物細(xì)胞去掉細(xì)

胞壁后，誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜

種細(xì)胞，若經(jīng)過組織培養(yǎng)后得到了雜種植株，則該

雜種植株是()

A．二倍體；基因型是DdYyRr

B．三倍體；基因型是DdYyRr

C．四倍體；基因型是DdYyRr

D．四倍體；基因型是DDddYYyyRRrr

9．以下關(guān)于原生質(zhì)的敘述，正確的是()

A、原生質(zhì)泛指細(xì)胞內(nèi)的基質(zhì)

B、原生質(zhì)就是細(xì)胞質(zhì)

C、一個動物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)

D、細(xì)胞膜、細(xì)胞核和細(xì)胞壁是原生質(zhì)

10．不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是()

A.振動

B.電刺激

C.PEG試劑D．重壓

11．植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是()

A.給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因

C.脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

D.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)

12．細(xì)胞具有全能性的原因是()

A.生物體細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能

B.生物體的每一個細(xì)胞都具有全能性

C.生物體的每一個細(xì)胞都含有個體發(fā)育的全部基因

D.生物體的每一個細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育來的

13．植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指()

A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞

B．未成熟的種子經(jīng)過處理培育出幼苗的過程

C．植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程

D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程

14.下列植物細(xì)胞全能性最高的是()

A.形成層細(xì)胞

B.韌皮部細(xì)胞

C.木質(zhì)部細(xì)胞

D.葉肉細(xì)胞

15．植物組織培養(yǎng)過程的順序是()

①離體的植物器官、組織或細(xì)胞②根、芽③愈傷組織④脫分化

⑤再分化⑥植物體

A．①④③⑤②⑥B．①④③②⑤⑥

C．①⑤④③②⑥D(zhuǎn)．⑥①④③⑤②

16．將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是()A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素

C．離體狀態(tài)D．導(dǎo)入指定基因

17．下列有關(guān)細(xì)胞工程的敘述不正確的是()

A.在細(xì)胞整體水平上定向改變遺傳物質(zhì)

B．在細(xì)胞器水平上定向改變遺傳物質(zhì)

C．在細(xì)胞器水平上定向改變細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)

D．在細(xì)胞整體水平上獲得細(xì)胞產(chǎn)品

18．下列細(xì)胞全能性最高的是()

A．植物的卵細(xì)胞

B．植物的精子細(xì)胞

C．被子植物的受精卵

D．被子植物的的葉肉細(xì)胞

19．植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是()

A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁

B、細(xì)胞膜發(fā)生融合

C、細(xì)胞膜發(fā)生融合

D、細(xì)胞膜發(fā)生融合

20.植物體細(xì)胞雜交的目的是()

A.用酶解法去掉細(xì)胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體

B.以人工誘導(dǎo)法使兩個不同植物的原生質(zhì)體融合

C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質(zhì)體得到雜種植株

D.通過以上三者來完成

21.下列提法正確的是：()

A、原生質(zhì)專指細(xì)胞質(zhì)

B、人體內(nèi)的水都屬于原生質(zhì)

C、細(xì)胞核不是原生質(zhì)

D、一個動物細(xì)胞就是一團(tuán)原生質(zhì)

22．(多選)有關(guān)原生質(zhì)體的下列敘述中，正確的是

A．組成原生質(zhì)體的主要生命物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸

B．原生質(zhì)體包括細(xì)胞膜、液泡膜及兩者之間的原生質(zhì)

C．被脫掉細(xì)胞壁的植物裸露細(xì)胞是原生質(zhì)體

D．原生質(zhì)體只能用于植物細(xì)胞工程

23．(2006，廣雅中學(xué)考題)(多選)下圖為植物組織培養(yǎng)過程示意圖，則下列敘述正確的是

A．植物組織培養(yǎng)依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞的全能性

B．③④過程是指植物的營養(yǎng)生長和生殖生長階段

C．將①經(jīng)脫分化培養(yǎng)成②時，再植上人造種皮即可獲得人工種子

D．②③的再分化過程中，誘導(dǎo)②生根的激素為細(xì)胞分裂素和生長素

二、非選擇題

1．下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表示。據(jù)此回答：

脫分化再分化

①__→②__→③__→④

(1)①表示_____，它能被培養(yǎng)成為④的根本原因是________。

(2)②表示____，它與①相比分化程度_____，全能性_____。

(3)若想制作人工種子，應(yīng)該選用(填編號)____。

(4)若①是花藥，則④是____，繼續(xù)對其使用_____處理可

獲得_____正常植株，該過程稱為_____。

(5)若①是胡蘿卜根尖細(xì)胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是

___，這說明根尖細(xì)胞__________。

(6)若利用此項(xiàng)技術(shù)制造治療燙傷、割傷的藥物__紫草素，

培養(yǎng)將進(jìn)行到(填編號)_______。

2．右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：

(1)步驟①是___________，最常用的方法是________。

(2)步驟③一般常用的化學(xué)試劑是____，目的是________。

(3)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，運(yùn)用的技

術(shù)手段是_______，其中步驟④相當(dāng)于________，步驟⑤相當(dāng)

于____。

(4)植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使

________能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因

_______。

(5)若遠(yuǎn)源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為________倍體。

(6)從理論上講，雜種植株的育性為___。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？_____，原因是_____。因此，這項(xiàng)研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于___________。

(7)利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育作物新品種過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么？_______。

創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練

1．(2004，江蘇)紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術(shù)可以在生物反應(yīng)器中通過培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應(yīng)器中紫草細(xì)胞產(chǎn)量、紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時間發(fā)生的變化。

(1)在生產(chǎn)前，需先加入紫草細(xì)胞作為反應(yīng)器中的“種子”。這些“種子”是應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，將紫草葉肉細(xì)胞經(jīng)過________________________而獲得的。這項(xiàng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是_______________________。

(2)從圖中可以看出：反應(yīng)器中紫草細(xì)胞的生長呈現(xiàn)_______________________