2.1植物细胞工程第1课时植物细胞工程的基本技术[学习目标] 1.理解植物细胞的全能性。

2.了解植物细胞脱分化和再分化的结果。

3.掌握植物组织培养的特点。

4.理解植物体细胞杂交和植物组织培养的联系。

知识点一细胞工程和细胞的全能性知识梳理1.细胞工程的含义原理和方法□01细胞生物学和分子生物学操作水平□02细胞水平或□03细胞器水平目的按照人的意愿改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品分类□04植物细胞工程和□05动物细胞工程2．细胞的全能性(1)定义：具有某种生物□01全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成□02完整生物体的潜能。

(2)表达过程①脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的□03结构和功能而转变成未分化细胞的过程。

②再分化：脱分化产生的□04愈伤组织在一定的培养条件下，再分化出□05幼根和芽，形成完整的小植株。

③愈伤组织：是一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度□06液泡化的呈无定形状态的□07薄壁细胞团。

(3)现实表现：生物体生长发育过程中，细胞□08并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。

(4)现实表现原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的□09基因会有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。

(5)植物细胞表现出全能性的条件①离体条件。

②营养适宜及需一定的植物激素。

③无菌条件、注意温度、pH、光照等条件的控制。

(6)细胞全能性大小比较①植物细胞>动物细胞(动物细胞细胞核具有全能性)。

②受精卵>□10生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。

③体细胞：分化程度□11低的>分化程度□12高的，细胞分裂能力□13强的>细胞分裂能力□14弱的，幼嫩的细胞>衰老的细胞。

[问题探究] 1.理论上每种植物的活细胞都具有全能性，原因是什么？提示：正常的植物细胞具有发育成该物种个体所需的全部遗传物质。

2．植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？提示：否。

因为种子中的胚已经完成早期发育，相当于新植株的幼体，并没有体现出细胞的全能性。

3．配子(卵和精子)中染色体数比正常体细胞减少了一半，配子是否还有全能性？为什么？提示：有。

因为体细胞中染色体成对存在，配子染色体数虽减半，但仍含有完整的染色体组，具有控制生物性状的全部基因。

典题分析题型一细胞全能性的体现[例1]以下不能说明细胞具有全能性的实验是()A．玉米花粉粒培育出植株B．转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株C．烧伤病人的健康细胞培养出皮肤D．核移植获得的组装细胞培育出鲤鲫移核鱼解题分析细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。

玉米花粉粒培育出植株、向日葵细胞培育出植株、组装细胞培育出鲤鲫移核鱼都是全能性的体现，A、B、D不符合题意；只有C没有得到完整个体，不能体现细胞的全能性，C符合题意。

答案 C[例2]下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是()A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性解题分析细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A错误；植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C错误；种子发育成植株，是正常生命历程，未反映全能性，D错误；植物细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官，B正确。

答案 B技法提升(1)全能性一定由细胞发育成完整个体才能体现出来，反之，不能称为全能性。

如将干细胞培育成某一器官，其过程不体现细胞的全能性。

(2)全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因，而配子中有全套基因，同样具有全能性。

知识点二植物组织培养知识梳理1.概念：植物组织培养就是在□01无菌和人工控制条件下，将□02离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的□03培养基上，给予□04适宜的培养条件，诱导其产生□05愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

2．理论基础：□01植物细胞的全能性。

3．胡萝卜的组织培养实验(1)原理(2)过程(3)注意事项①光照时期：脱分化产生愈伤组织需□09避光培养，再分化时需在□10光照条件下培养，以利于叶绿素的形成。

②培养顺序：将愈伤组织转接到分化培养基上，要先进行生芽培养，再进行生根培养，最终诱导出试管苗。

③植物激素在植物组织培养中的作用生长素用量细胞分裂素用量的比值⎩⎪⎨⎪⎧ 高：利于□11根的分化、抑制芽的形成低：利于□12芽的分化、抑制根的形成适中：促进愈伤组织的生长[问题探究] 1.在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示：避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。

2．愈伤组织的诱导阶段，为什么要黑暗培养？提示：黑暗条件有利于细胞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，不利于愈伤组织的产生。

3．植物组织培养中的脱分化阶段，培养的组织细胞是自养型还是异养型？为什么？提示：脱分化过程中细胞营异养生活，因为此时细胞没有叶绿体，并且一般要避光培养，无法进行光合作用。

4．体细胞组织培养和花药离体培养分别属于什么生殖方式？提示：前者属于无性生殖，后者属于有性生殖。

典题分析题型二 植物组织培养的过程分析[例3] 植物组织培养的过程可以归纳为①――→脱分化②――→再分化③―→④。

对此叙述有错误的是( )A ．②→③过程中，细胞分裂素与生长素的浓度比低时，促进根生长B ．植物组织培养所依据的原理是细胞的全能性C ．③→④过程指植物的营养生长和生殖生长阶段D ．②是根和芽，③是愈伤组织，④是幼苗解题分析 ①是外植体，②是愈伤组织，③→④为个体发育过程，包括植物的营养生长和生殖生长阶段，因此③是幼苗，④是完整植株，D 错误，C 正确；②→③是再分化过程，细胞分裂素与生长素的浓度影响生根和生芽，细胞分裂素较多时促进生芽，生长素较多时促进生根，A 正确；植物组织培养的原理为植物体细胞的全能性，B 正确。

答案 D知识点三 植物体细胞杂交技术知识梳理1.概念：将不同种的植物□01体细胞，在一定条件下融合成□02杂种细胞，并把杂种细胞培育成□03新的植株的技术。

2．原理(1)原生质体的融合依赖于□01细胞膜的流动性。

(2)将杂种细胞培育成杂种植株是组织培养的过程，依赖于□02植物细胞的全能性。

3．过程4．操作要点(1)去壁：用□01纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。

(2)诱导原生质体融合①方法⎩⎨⎧ 物理方法：□02离心、振动、电激等化学方法：一般采用□03聚乙二醇(PEG )进行诱导②成功的标志：杂种细胞再生出□04细胞壁。

(3)植物体细胞杂交的终点(最终目的)：培育成新的植物体(杂种植株)。

(4)杂种细胞的筛选：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。

5．意义：克服了不同生物□01远缘杂交不亲和的障碍。

[问题探究] 1.为什么用酶解法去除细胞壁？提示：酶解法是在常温下进行的，不会影响原生质体的生命活动。

2．植物体细胞融合与植物体细胞杂交结束的标志有何不同？提示：前者是再生出细胞壁，后者是形成杂种植株。

典题分析题型三植物体细胞杂交过程分析[例4]以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。

据图分析回答：(1)①过程所用物质为__________________________________________。

(2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和③，c的细胞类型有______________________(不考虑3个或3个以上的细胞融合)。

(3)在采用化学法进行过程②时，一般是用________作为诱导剂。

(4)植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比，前者的主要意义是________________________________________________________。

(5)上述培育新植株的方法所包括的技术手段有________________________________。

解题分析(1)①是去除植物细胞壁的过程，所用的物质为纤维素酶和果胶酶。

(2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。

(3)在采用化学法进行过程②时，一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

(4)植物体细胞杂交的主要意义是克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍。

(5)植物体细胞杂交过程首先进行细胞融合，融合形成杂种细胞后再经过植物组织培养技术形成杂种植株。

答案(1)纤维素酶和果胶酶(2)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB(3)聚乙二醇(PEG)(4)克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍(5)细胞融合、植物组织培养题型四植物体细胞杂交后遗传物质的变化[例5]有甲(基因型为aaBB)和乙(基因型为AAbb)两品种的植物，取其花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。

下列是不同品种细胞融合的基因型的是()A．AaBb B．AAaaBBbbC．AAbb D．aaaaBBBB解题分析甲的花粉培养成的植株基因型为aB，乙的花粉培养成的植株基因型为Ab，二者融合后的原生质体的基因组成是AaBb，A正确。

答案 A技法提升植物体细胞杂交后的遗传物质分析(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。

(2)染色体组数①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。

②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。

③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为2x＋2y条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。

[基础对点]知识点一细胞工程和细胞的全能性1.下列生物技术不属于细胞工程领域的是()A．植物组织培养技术B．转基因技术C．动物克隆技术D．植物体细胞杂交技术答案 B解析细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上进行的操作。

转基因技术的操作对象为基因，即DNA分子水平上的操作技术，B符合题意。