下载文档原格式
第二节植物的克隆【教学目标】知识与能力方面：1.简述植物细胞全能性的含义2.简述植物组织培养的程序3.说出植物克隆成功所需的条件4.简述植物细胞培养和器官培养的方法和意义5.简述植物细胞工程的概念、操作过程和应用过程与方法方面：通过小组合作或者自学的方法，总结植物克隆技术流程，发展合作学习和自学能力。
情感态度、价值观方面：认同细胞生物学基础理论研究与技术开发之间的关系，体会S（科学）、T（技术）、S （社会）三者之间的相互关系。
【教学重点】植物组织培养的理论与过程。
【教学难点】脱分化的概念，植物体细胞杂交。
【教学方法】讲授与自学相结合。
【教学课时】2课时。
【教学过程】（导入新课）师：引导学生观看课件首页的三幅图，这都是通过植物组织培养获得的试管苗。
师：为什么植物的一团组织或以个细胞就可以培育出完整的植株呢？生：因为植物细胞具有全能性。
小组讨论以下问题，并派代表回答：1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，原因是生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。
植物细胞表现出全能性的必要条件：离体、提供营养物质、激素及其他适宜条件。
2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。
（提出问题）如何把植物的一个细胞培育出完整的植株呢？（学生活动）阅读课文，师生共同绘出植物组织培养的流程图。
（总结归纳）1．植物组织培养的过程，概括来说就是：离体的植物器官，组织或细胞脱分化形成愈伤组织，再分化根、芽，最终形成植株的过程。
这个过程中有一个关键的概念，脱分化。
脱分化的是怎么发生的？脱分化的概念：分化的细胞经诱导后，失去特有的结构功能转变成末分化的细胞的过实程。
实质：是恢复细胞的全能性的过程（脱去细胞分化）。
脱分化的结果是什么？形成愈伤组织。
什么是克隆
克隆是指通过无性繁殖手段产生的具有相同基因组的个体。
这意味着克隆个体与其源个体（被克隆的个体）具有相同的遗传信息，因为它们的基因组是一样的。
克隆可以在自然界中发生，也可以通过人工手段实现。
以下是克隆的两种主要类型：
1. 自然克隆：在自然界中，一些生物体可以通过自身的生殖过程实现克隆。
例如，植物可以通过分株、分枝或块茎的方式产生克隆个体。
某些动物也能通过分裂、产仔等方式实现自然克隆，如一些无脊椎动物和少数脊椎动物。
2. 人工克隆：人工克隆是通过人工手段在实验室中制造克隆个体。
最常见的人工克隆方法之一是胚胎分裂克隆，其中胚胎的细胞被分离并培养成独立的胚胎，然后被植入母体中。
另一种方法是核移植克隆，即将一个细胞的细胞核移植到另一个没有细胞核的细胞中，产生一个与捐赠细胞相同的个体。
人工克隆引发了一系列的伦理和道德问题，因为它牵涉到对生命的人工干预和可能产生的伦理挑战。
目前，人们主要将克隆技术应用于生物医学研究、畜牧业和保护濒危物种等领域。
1/ 1。
什么是克隆技术克隆技术是一种利用生物技术手段复制生物体的过程。
它可以通过不同的方法实现对生物体的复制，包括植物、动物和微生物等各类生物体。
克隆技术的发展给科学研究和应用带来了重大的突破和影响。
下面将对克隆技术的定义、分类、原理和应用等进行详细介绍。
一、克隆技术的定义克隆技术是指通过人为手段，利用生物体的细胞、组织或基因等，复制出与原始生物体具有相同或相似遗传信息的新个体的过程。
克隆技术可以分为两种类型：一是重组克隆，即通过基因工程技术将目标基因导入宿主细胞中，使其表达出目标蛋白；二是整体克隆，即通过核移植或胚胎分裂等方式复制整个生物体。
二、克隆技术的分类根据克隆技术的方法和对象的不同，可以将克隆技术分为以下几类：1. 分子克隆技术：通过DNA重组技术将目标基因导入宿主细胞中，实现对基因的复制和表达。
这种克隆技术被广泛应用于基因工程、药物研发和农业改良等领域，如重组DNA技术、基因克隆和表达等。
2. 细胞克隆技术：通过细胞核移植，将一个细胞的细胞核移植到另一个无细胞核的受体细胞中，使其发育成一个与原始细胞相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于动物繁殖、干细胞研究和医学治疗等领域，如体细胞核移植、胚胎分裂和体外受精等。
3. 植物克隆技术：通过植物组织培养和植物器官再生等技术手段，将植物的细胞或组织培养并分化成一个与原始植物相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于植物繁殖、农业生产和园艺育种等领域，如离体培养、植物再生和遗传转化等。
4. 微生物克隆技术：通过微生物的分裂、发酵和复制等过程，复制出与原始微生物具有相同或相似遗传信息的新微生物体。
这种克隆技术被广泛应用于微生物研究、工业生产和环境修复等领域，如微生物发酵、细菌复制和酵母分裂等。
三、克隆技术的原理不同类型的克隆技术有不同的原理和操作步骤，但整体上可以归纳为以下几个关键步骤：1. 获取原始材料：根据克隆的目标和对象，选择合适的细胞、组织或基因等作为原始材料。
第一节什么是克隆（略）第二节植物的克隆[随堂检测]1．细胞的全能性是指( )A．生物体内的细胞形成完整个体的特性B．生物体的细胞具有细胞膜、细胞质和细胞核的特性C．生物体的细胞能完成各种生理活动的特性D．生物体内的高度成熟和分化的细胞形成完整个体的潜能解析：选D。
所谓细胞全能性是指生物体内的高度成熟和分化的细胞形成完整个体的潜能。
生物体的每一个细胞包含有该物种所特有的全套基因，都有发育成个体所必需的全套遗传信息，因而从理论上讲，生物的每一个体细胞都具有全能性，所以只要条件适宜，都能发育成一个完整的个体。
2．下列关于愈伤组织的叙述，不正确的是( )A．是高度液泡化呈无定形状态的一群薄壁细胞B．是失去分裂能力高度分化的一群细胞C．既有分裂能力又有分化能力的一群细胞D．具有发育成完整植物体的潜能解析：选B。
愈伤组织是高度液泡化呈无定形状态的一群薄壁细胞，具有分裂和分化能力，并且具有发育成完整植物体的潜能。
3．如图为植物组织培养过程，下列有关说法不正确的是( )A．B试管中细胞全能性最高B．D试管中培育出的个体都是纯合子C．A→B的过程需要激素的刺激D．A→D的细胞分裂都是有丝分裂解析：选B。
植物组织培养能保持亲本的优良性状。
A→B需要激素刺激。
A→D只发生有丝分裂，不发生减数分裂。
D试管中是否为纯合子取决于亲本。
4．下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体进行遗传改良的过程，据图分析下列叙述错误的是( )A．①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理B．②过程能定向诱导原生质体产生优良性状的改变C．③过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能D．④过程需用适宜配比的激素处理解析：选B。
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此常选用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，A正确；紫外线照射诱导生物变异属于基因突变，具有多方向性，B错误；③过程为脱分化，其目的是使原有细胞恢复分裂和分化能力，即失去了其特有的结构和功能，C 正确；④过程为再分化，需用适宜浓度配比的激素进行诱导，D正确。
5．某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。
下列有关叙述错误的是( )A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控D．生根时，培养基通常应含α萘乙酸等生长素类调节剂解析：选B。
消毒主要是为了杀死材料表面的微生物，同时要注意减少消毒剂对植物细胞的伤害，A项正确；植物细胞融合前必须先去除细胞壁才能诱导融合，直接在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，不能得到融合细胞，B项错误；出芽从细胞水平上看，是细胞分化的结果，从分子水平上看，是基因选择性表达的结果，C项正确；生长素类调节剂可促进愈伤组织生根，因此生根时，培养基中应含有生长素类调节剂，D项正确。
6．某二倍体植物是杂合子，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。
据图回答下列问题：(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的____________过程，②表示的是________过程。
X代表的是________，③表示的是________过程，④表示的是诱导________过程。
(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中________的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为________植株(甲)。
未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有__________________。
(3)对植株甲进行________，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过________的方式才能产生后代(丙)。
乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是______植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为________种。
花药培养在育种上的特殊意义是_______________________，从而开辟育种新途径。
解析：(1)图示①过程形成愈伤组织，所以应是脱分化过程，②过程形成丛芽，说明是再分化过程，而丛芽经过④过程形成植株，说明是分化生根的过程。
另外愈伤组织在不同的培养基上也可先生根，再分化形成芽，形成完整植株，所以X就是胚状体。
(2)培养基中所含的激素种类和比例不同，诱导形成的结构不相同。
花粉细胞含有本物种全套的遗传信息，具有发育的全能性，离体培养成的个体都是单倍体。
(3)植物甲为单倍体，只含有配子的染色体组成，是高度不育的，只有其染色体加倍后，才能产生正常的配子，因染色体加倍后形成的是纯合子，每株植物减数分裂只能形成一种基因组成相同的配子，因杂合子植株含有多对等位基因，所以这样的群体产生的配子有许多种。
因单倍体育种形成的是纯合子，自交后代不发生性状分离，在育种上可明显地缩短育种年限。
答案：(1)脱分化再分化胚状体分化(或发育) 生根(2)激素单倍体细胞的全能性(3)染色体加倍无性繁殖乙(或经过染色体加倍的) 一多缩短育种年限[课时作业]一、选择题1．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，这是因为( ) A．细胞丧失了全能性B．基因的选择性表达C．不同的细胞内基因不完全相同D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化解析：选B。
在正常个体中，细胞全能性受到限制，因为基因是选择性表达的，只有当细胞处于离体状态并给予一定的外界条件如营养物质及激素时，才能表现出全能性。
2．下列实例中能体现细胞全能性的是( )①用液体悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株②植物用种子进行繁殖③烟草花药离体培养得到了单倍体植株A．①②B．①③C．②③D．①②③解析：选B。
全能性的体现，要使单个细胞发育成完整个体，而种子不是单个细胞，所以不是。
3．在脱分化形成愈伤组织的过程中，下列各项为非必要条件的是( )A．培养基需消毒灭菌B．给予适宜的温度C．给予充足的光照D．给予适宜的养料和激素解析：选C。
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，使其发生脱分化形成愈伤组织，并在此基础上逐渐再分化形成具有根、芽的植物胚状体。
同时在脱分化形成愈伤组织的过程中，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，并且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灭菌。
愈伤组织再分化成根、芽时，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，而在细胞脱分化形成愈伤组织的过程中光照是非必要条件。
4．下列关于植物细胞工程的叙述，不正确的是( )A．离体的组织块在脱分化形成愈伤组织过程中，需在培养基中添加有机物B．由于同种植物的不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞全能性表达程度大不相同C．用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，可以获得植物细胞原生质体D．愈伤组织细胞的特点是细胞质丰富、液泡小、细胞核小解析：选D。
愈伤组织细胞的特点是细胞质丰富、液泡小、细胞核大，是一种相对没有分化的活的薄壁细胞。
5．玉米是一种重要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种和栽培中做了大量的研究。
下图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是( )A．从繁殖原理上分析，A→D属于无性繁殖B．植株D和G中的染色体组数不同C．E→G不能体现细胞的全能性D．E→F过程中获得的植株一般不能直接应用于大田生产解析：选C。
E→G是植物组织培养过程，属于无性繁殖，进行有丝分裂，染色体数目不变，也体现了细胞的全能性。
6．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。
辣椒素的获得途径如图。
下列叙述中错误的是( )A．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化(或去分化)和再分化过程B．图中获得愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的培养基中都有凝固剂——琼脂C．②过程中，培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶解析：选B。
外植体形成愈伤组织为脱分化，愈伤组织形成根、芽为再分化。
培养高产细胞系的培养基是液体培养基，不含琼脂。
再分化过程中，生长素和细胞分裂素用量的比值低时有利于芽的分化。
用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时常用的酶是纤维素酶和果胶酶。
7．下列对如图所示的培养过程的叙述，正确的是 ( )A．a、b、c、d中的植物细胞都具有完全相同的DNA和RNAB．a→b与b→c的培养过程中，植物生长调节剂的种类可能相同，但比例不同C．此为植物花药离体培养，其中花药经a～d发育成试管苗的过程中可能存在基因突变、基因重组和染色体畸变等变异D．d中的试管苗可以直接转移至土中培养解析：选B。
a、b、c、d中的植物细胞都具有完全相同的DNA，但因细胞分化，细胞中的RNA不同；a→b与b→c分别是脱分化和再分化，两过程均需要相同的植物激素调节，但比例不同；花药经a～d发育成试管苗的过程中可能存在基因突变和染色体畸变等变异；d 为单倍体，需要用秋水仙素处理后再移栽土中。
8．下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述，正确的是( )A．纤维素酶和果胶酶混合液可用于制备悬浮培养细胞的原生质体B．加入0.6 mol/L甘露醇的目的是保护纤维素酶和果胶酶C．从不同植物组织分离得到的原生质体大小、形状相同D．愈伤组织经原生质体培养均可得到再生植株解析：选A。
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶；加入0.6 mol/L甘露醇的目的是保护植物细胞去除细胞壁后获得的原生质体；从不同植物组织分离得到的原生质体大小不同，形状均为球形。
二、非选择题9．铁皮石斛是中国特有的名贵药材，有关铁皮石斛的研究已成为国内外生命科学研究的热点和前沿，为提高其药用价值，铁皮石斛种子随“神九”进行了一次太空之旅，其种植前景将更加广阔。
结合已有知识回答下列问题：(1)铁皮石斛有性生殖繁殖率很低，所以繁殖常用无性繁殖方式进行，如分株、扦插，也可用现代生物技术如____________的方式进行繁殖。
通过此方法利用茎尖繁殖的植株几乎无病毒，主要原因是____________。
若取同一株铁皮石斛不同部位的细胞进行培养获得的愈伤组织的基因型____________(填“相同”或“不一定相同”)。
(2)某小组为研究培养铁皮石斛的培养基中蔗糖和光的各自作用，进行了对照实验，结果如下：培养条件加蔗糖不加蔗糖光正常生长，分化不生长，死亡暗只生长，不分化不生长，死亡________________________________________________________________________。
