人教版 (2019)选择性必修3植物细胞工程的基本技术导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修3植物细胞工程的基本技术导学案，共11页。学案主要包含了植物细胞工程的基本技术等内容，欢迎下载使用。
一 植物细胞工程的基本技术 学习目标
1.通过梳理植物组织培养的核心概念和流程，理解植物细胞工程的基本原理——植物细胞具有全能性，并能够结合实例加以说明。（生命观念）
2.通过对蝴蝶兰组织培养不同时期的材料进行观察和排序，建构植物组织培养的基本流程，进而概括出植物组织培养的概念。（生命观念、科学思维）
3.通过分析教材资料，理解植物体细胞杂交技术的概念和流程，并探讨其在现代农业育种中的应用价值。（科学思维、社会责任）自主预习
一、细胞工程
1.原理和方法：应用 等多学科的原理和方法。
2.操作水平： 水平。
3.目的：获得 。
4.细胞的全能性
(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有 的潜能。
(2)原因：植物体的细胞都包含本物种的 。
(3)生物体内的细胞未表现全能性的原因： 。
(4)细胞全能性高低的比较(通常情况下)
①植物细胞 动物细胞。
②分化程度低的细胞 分化程度高的细胞。
二、植物细胞工程
1.基本技术：分为 和 ，其中 是基础。
2.植物组织培养技术
(1)概念：将 的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成 的技术。
(2)理论基础(原理)： 。
(3)一般过程：
外植体愈伤组织芽、根等试管苗完整植株
脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的 ，转变成 的细胞的过程。
愈伤组织：脱分化形成的不定形的 团块。
再分化：愈伤组织重新分化成 等器官的过程。
3.植物体细胞杂交
(1) 概念：植物体细胞杂交是指将不同来源的植物 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。
(2) 一般过程：
①第一步： 的制备，即去掉 ，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 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 ，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：物理法——利用 等促进原生质体融合;
化学法——用 等试剂诱导原生质体融合。
理论基础(原理)： 。
③第三步：诱导 的再生，得到杂种细胞。 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。
⑤第五步：杂种植株的诱导与鉴定。
将诱导融合得到的 ，用 的方法进行培育，就可以得到
。
4.意义
与传统杂交育种相比，植物体细胞杂交具有的优越性是 。
课堂探究
情境：“花卉博览会”是青州市一张亮丽的城市名片，每年全市花卉交易额达110亿元，为青州市经济发展作出了突出贡献，其中兰花是主要的出产品种。兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。如何使兰花快速、大量繁殖呢？
任务一、植物组织培养的流程
小组活动：阅读课本35页图2-1，结合视频内容，分析兰花组织培养过程中不同阶段的材料变化，整理出正确的流程，并在学案上书写。
植物组织培养的基本流程：___________________________________(按顺序填字母)
归纳概括：概括出植物组织培养概念。
资料分析：
资料1.脱分化是指在无光、一定激素和营养等条件的诱导下，已分化的细胞失去其特有结构和功能，转变成未分化细胞的过程。
资料2.再分化是指在有光、一定激素和营养等条件的诱导下，脱分化形成的愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
资料3.植物激素对植物组织培养过程影响。
根据资料回答下列问题：
1.愈伤组织细胞有什么特点？
2.在植物组织培养过程中起关键作用的植物激素有哪些？
3.如何启动细胞的脱分化和再分化过程？
应用技术：设计快速繁殖菊花的方案
任务二、植物组织培养基本原理
[回扣课本]阅读教材第34页内容，回答下列问题：
1.植物组织培养的基本原理是什么？
2.什么是细胞的全能性？
3.体细胞具有全能性的根本原因是什么？
4.为什么在自然条件下，生物体的大多数细胞不会表现出全能性？而在组织培养条件下，它们能够恢复全能性？
拓展提升：植物细胞表现出全能性的条件有哪些？
任务三、植物体细胞杂交技术
[回扣课本] 阅读教材第37～38页内容，回答下列问题：
1.为什么要去除细胞壁？
2.用什么方法可以温和地去除细胞壁？
3.诱导原生质体融合的方法有哪些？
4.如何将杂种细胞培养成杂种植株？
归纳总结：植物体细胞杂交技术概念
1.利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，针对这一实例的解释错误的是( )
A.组成花瓣的细胞具有发育的全能性
B.因为花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质
C.利用花瓣培育出完整的植株涉及细胞分裂和细胞分化
D.在生物的生长发育过程中，细胞也能表现出全能性
2.下面是四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述正确的是( )
四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体植株
A.②阶段会发生减数分裂过程
B.①阶段需要生长素，而③阶段需要细胞分裂素
C.此过程体现植物细胞具有全能性
D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
3.(不定项选择题)如图为通过矮牵牛原生质体形成再生植株的过程，有关叙述正确的是( )

A.过程②中添加的植物激素有生长素和细胞分裂素
B.过程②包括脱分化过程
C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D.原生质体无细胞壁，但仍保持细胞的全能性
4.甲、乙是两种药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。请回答下列问题：
（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为________________。
（2）该技术依据的生物学理论基础是_______________________________________。
[课堂小结]请根据本节课学到的内容构建知识体系。
植物细胞工程
理论基础
理论基础
常用技术
参考答案
自主预习
一、1.细胞生物学、分子生物学和发育生物学
2.细胞器、细胞或组织
3.特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
4.(1)产生完整生物体或分化成其他各种细胞 (2)全套遗传信息 (3)基因的选择性表达 (4)①大于 ②大于
二、1.植物组织培养 植物体细胞杂交 植物组织培养
2.(1)离体 完整植株 (2)植物细胞具有全能性 (3)脱分化 再分化 结构和功能 未分化 薄壁组织 芽、根
3.(1)体细胞 杂种细胞 新植物体 (2)①原生质体 细胞壁 纤维素酶、果胶酶 ②融合 电融合法、离心法 聚乙二醇 细胞膜的流动性 ③细胞壁 细胞壁的形成 ⑤杂种细胞 植物组织培养 杂种植株
4.打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
课堂探究
任务一
小组活动：A D B E C
归纳概括：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
资料分析：
1.高度液泡化、薄壁、不定形。
2.生长素和细胞分裂素。
3.脱分化：避光、培养基中生长素含量大于细胞分裂素含量；再分化：有光、诱导生根和生芽的培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同。
应用技术：可利用植物组织培养技术快速繁殖菊花。选取健壮无病虫的外植体茎段，配制适宜培养基并加入适量生长素和细胞分裂素，无菌接种后控制培养条件，促使其脱分化成愈伤组织，将愈伤组织再分化培养至形成完整植株，移栽试管苗并常规管理。
任务二
1.植物细胞具有全能性。
2.细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
3.每一个体细胞含有控制该生物发育的全部基因。
4.在自然条件下，细胞中的基因选择性表达。
拓展提升：
①离体；②一定的营养物质、植物激素；③适宜的温度、pH、无菌等外界条件。
任务三
1.细胞壁会阻碍细胞间的杂交。
2.果胶酶和纤维素酶。
3.物理法：电融合法、离心法等；化学法：PEG融合法、高Ca+—高PH融合法等。
4.植物组织培养技术
归纳总结：
植物体细胞杂交技术是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
当堂训练
1.D 【解析】在植物组织培养的过程中，花瓣（或其他植物组织）上的单个细胞或一小群细胞在适当条件的诱导下，发育成完整的植株，这个过程体现了植物细胞的全能性，A项正确。花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质，因此具有发育成完整植株的潜能，B项正确。在植物组织培养过程中，脱分化的细胞首先通过分裂增加数量，形成愈伤组织，然后通过再分化形成不同的组织和器官，最终发育成完整的植株，C项正确。 细胞只有在离体的条件下才能表现出全能性，D项错误。
2.C 【解析】在植物组织培养过程中，细胞是通过有丝分裂进行增殖的，而不是减数分裂。减数分裂是生殖细胞形成过程中特有的分裂方式，与植物组织培养无关，因此②阶段会发生有丝分裂，A项错误。在植物组织培养的不同阶段，生长素和细胞分裂素都可能起到重要作用，而且它们的比例和浓度会根据培养阶段和所需结果进行调整。因此，不能简单地说某个阶段只需要生长素或只需要细胞分裂素，B项错误。四倍体兰花的叶片经过脱分化和再分化形成完整的植株，这个过程体现了植物细胞的全能性，C项正确。此兰花的花药离体培养所得植株应为单倍体，D项错误。
3.ABD【解析】在植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素是常用的植物激素，它们对于细胞的分裂和分化以及组织的形成都起到重要作用，A项正确。在适当条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程称为脱分化，B项正确。秋水仙素通常用于诱导染色体数目加倍（如多倍体育种），而不是诱导细胞壁再生。在植物组织培养中，细胞壁的再生是自然发生的过程，不需要用秋水仙素处理，C项错误。原生质体是指去除细胞壁后的植物细胞，它仍然含有该物种全套的遗传物质，因此具有发育成完整植株的潜能，即仍保持细胞的全能性，D项正确。
4.（1）纤维素酶 果胶酶 原生质体 愈伤组织 再分化 植物体细胞杂交技术
（2）细胞膜具有一定的流动性以及植物细胞具有全能性
【解析】（1）植物体细胞杂交技术首先需要使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，以获得具有活力的原生质体（因为细胞壁会阻碍细胞之间的融合）；然后利用化学诱导剂诱导原生质体之间的融合，形成杂种细胞；接着将杂种细胞进行培养，形成愈伤组织；最后通过再分化过程将愈伤组织培养成完整的杂种植株。这个过程体现了植物细胞的全能性和细胞膜的流动性等生物学原理。
（2）细胞膜具有一定的流动性是原生质体融合的基础。植物细胞具有全能性，即每个细胞都含有该物种的全套遗传信息，是杂种细胞能够发育成完整植株的前提。这两个原理共同构成了植物体细胞杂交技术的理论基础。生长素/细胞分裂素比值
作用效果
比值高时
促进脱分化和芽原基的形成
比值低时
促进再分化和芽原基的形成