植物细胞工程的基本技术
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植物细胞工程的基本技术植物细胞工程是现代农业中的核心技术之一,它可以利用生物技术手段,将基因信息引入植物细胞中,从而制备出具有新型特性的植物品种。
植物细胞工程的基本技术主要包括以下几个方面:一、植物细胞培养技术植物细胞培养技术是植物细胞工程的重要基础,它可以将植物细胞从植物体中剥离出来,形成原代培养体,在适宜的培养条件下进行细胞培养和增殖。
该技术主要涉及到组织培养、细胞培养、愈伤组织培养以及悬浮细胞培养等多个方面。
其中,愈伤组织培养是最基础的培养技术,它可以通过愈伤组织的再生和分化,为后续的遗传转化和基因编辑提供可行的细胞模板。
二、基因克隆与重组技术基因克隆与重组技术是植物细胞工程中非常关键的环节,这个技术主要涉及到将特定的基因序列放入植物细胞中的过程。
通过基因克隆和重组,可以将外源性基因导入到细胞质或者染色体的特定位置,并实现基因结构的调整,从而产生具有新型特性的植物品种。
三、基因转化技术基因转化技术是植物细胞工程最重要的技术之一,它可以将基因克隆和重组的结果导入植物细胞中,并实现基因的表达。
基因转化技术主要分为两个类别:生物学的和物理学的。
其中,生物学的方法包括农杆菌介导的转化和农杆菌外介导的转化,物理学的方法包括基因炮和电穿孔等。
四、基因编辑技术基因编辑技术是近年来兴起的一种先进技术,它可以利用生物技术手段修改基因序列,从而实现有针对性的基因改造。
目前,基因编辑技术主要包括ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等多个基因编辑工具。
通过这些工具,可以实现基因串联、点突变等操作,并为后续的育种和遗传转化提供更多的技术手段。
总之,植物细胞工程是现代农业中的重要技术,它可以帮助我们制备出更具有良好农业生产性能的植物品种。
通过不断的技术创新与发展,相信我们能够在农业生产中发挥出更大的作用,并实现更好的农业可持续发展。
植物细胞工程的基本技术植物细胞工程是一种通过生物技术手段改良植物基因并创造新植物品种的方法,从而提高植物的生产能力,改善植物的经济价值和应用效益。
植物细胞工程技术已经被广泛应用于植物学、农业、林木学等领域。
本文将主要介绍植物细胞工程的基本技术。
细胞培养细胞培养是植物细胞工程中最基本的技术之一。
它是指在适当的培养基中培养一定数量的植物细胞,使其能够在无菌条件下长时间的生长和繁殖,同时不受外界环境的干扰。
细胞培养的成功与否,在很大程度上取决于培养条件如培养基的配方、pH值、温度和光照的控制,以及细胞类型、来源、克隆性和生长状态等因素。
细胞透入细胞透入是指将外源DNA导入到植物细胞内。
常用的透入方法有基因枪法、化学法、电穿孔法和超声波法等。
其中,基因枪法是最常用的方法,它通过高压气枪将外源DNA引入到植物细胞内,成功率较高。
但是,基因枪法可能会导致细胞膜和细胞壁的损伤,从而影响细胞的生长和发育。
遗传转化遗传转化是指将外源DNA引入到植物细胞内,并使其被细胞所接受和表达。
目前,常用的遗传转化技术有农杆菌介导的遗传转化和微项目介导的遗传转化。
其中,农杆菌介导的遗传转化是最常用的方法,主要利用农杆菌的T-DNA转移系统将外源DNA引入到植物细胞中。
与此相似,微项目介导的遗传转化则是利用微项目加速粒子将外源DNA引入到植物细胞中。
遗传转化成功后,可以通过PCR、南方杂交和蛋白质印迹等方法来验证遗传转化的有效性。
基因克隆基因克隆是指利用现代遗传学技术,从植物体细胞中筛选出具有特定功能和特殊地位的基因,并将其分离并制成克隆DNA。
通过基因克隆技术,可以检测和分析植物中特定基因的结构、功能和调控机制等方面。
目前,最常用的基因克隆技术包括重组DNA技术和PCR技术等。
基因编辑基因编辑是指通过诱发、改变或删除特定基因,实现改良或调整植物的生长和生命活动的方法。
常用的基因编辑技术有CRISPR-Cas9技术、TALEN技术和ZFN技术等。
专题三细胞工程(一)植物细胞工程1、植物细胞工程的基本技术包括:___________和植物体细胞杂交,植物体细胞杂交是对植物组织培养的应用。
2、在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,而是分化成各种组织和器官,这是因为在特定的环境条件下__________________________的结果。
3。
植物组织培养技术(1)。
理论基础(原理):__________________(2)过程:___________的植物器官、组织或细胞―――→愈伤组织―――→试管苗――→植物体(3)注意:a、操作在_________条件下进行。
b、____________不需要光照,_______________需要光照。
c、激素包括_____________和___________________。
d、适宜的温度和phe、一定的营养成分4.植物体细胞杂交技术(1)过程:(2)诱导融合的方法:物理法包括_____________________________等.化学法一般是用____________________作为诱导剂.(3)意义:_________________5、植细胞工程的应用A 植物繁殖微型繁殖:可以高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒:采用________组织培养来除去病毒(因为植物分生区附近的病毒极少或没有)人工种子:以植物组织培养得到的____________________________________等为材料,经人工薄膜包装得到的种子。
优点:___________________________B 作物新品种培育单倍体育种:a过程:植株(AaBb)通过减数分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四种类型);对花粉进行花药离体培养(技术是植物组织培养);得到__________________;对其_________时期进行________________处理;得到了正常的纯合二倍体植株(AABB、AAbb、aaBB、aabb四种类型)。
《植物细胞工程的基本技术》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是《植物细胞工程的基本技术》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《植物细胞工程的基本技术》是人教版高中生物选修 3《现代生物科技专题》专题 2 细胞工程中的第一节内容。
细胞工程是现代生物技术的重要组成部分,而植物细胞工程又是细胞工程的基础。
通过学习植物细胞工程的基本技术,学生能够了解细胞全能性的原理,掌握植物组织培养和植物体细胞杂交的技术流程,为后续学习动物细胞工程以及生物技术在生产生活中的应用奠定基础。
本节课在教材中的地位十分重要,它不仅是对细胞结构、细胞分裂和分化等知识的延伸和拓展,也是培养学生科学思维和创新能力的重要载体。
二、学情分析授课对象为高二年级的学生,他们已经在必修 1 中学习了细胞的结构和功能、细胞的分裂和分化等相关知识,具备了一定的生物学基础。
同时,高二学生已经具备了较强的逻辑思维能力和实验探究能力,但对于抽象的生物技术原理和复杂的实验流程,理解和掌握起来可能会有一定的难度。
此外,学生对生物技术在农业、医药等领域的应用充满了好奇和兴趣,这为教学活动的开展提供了良好的契机。
三、教学目标基于对教材和学情的分析,我确定了以下教学目标:1、知识目标(1)简述细胞全能性的概念和原因。
(2)说出植物组织培养的原理、过程和意义。
(3)概述植物体细胞杂交的原理、过程和意义。
2、能力目标(1)尝试进行植物组织培养的实验操作,培养学生的动手实践能力。
(2)通过对植物细胞工程基本技术流程的分析,培养学生的逻辑思维能力和信息处理能力。
3、情感态度与价值观目标(1)体验植物组织培养技术在生产实践中的应用,感受生物技术给人类生活带来的变化。
(2)关注生物技术的发展,培养学生勇于探索、创新的科学精神。
四、教学重难点1、教学重点(1)植物组织培养的原理和过程。
第 2 章细胞工程第 1 节植物细胞工程01 植物细胞工程的基本技术1.P36从社会中来:其芽葺葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可幕。
迨夫花开,凝晴滚露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱一-《金漳兰谱》(宋.赵时庚)中对兰花的一段描述。
从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征,很多人喜欢养兰花。
但是,兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖,从而走入寻常百姓家呢?提示:利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。
兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物,其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%.2.P36探究·实践:菊花的组织培养(1)接种3-4d后,检查外植体的生长情况,统计有多少外植体被污染,有多少能正常生长,并分析它们被污染的原因。
根了吗?用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长,如一些细菌、真菌等的生长。
培养物一旦受到微生物的污染,就会导致实验前功尽弃,因此,要进行严格的无菌操作。
导致外植体被污染的原因可能有:培养基、接种工具灭菌不彻底;外植体消毒不彻底;操作过程不符合无菌操作要求等。
(2)你培养出愈伤组织了吗?如果培养出来了,从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天?这些愈伤组织进一步分化出芽和提示:观察实验结果,看看是否培养出了愈伤组织,记录多长时间长出了愈伤组织。
从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。
统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
(3)观察外植体的分化情况,填好结果记录表,并及时分析结果。
提示:做好统计和对照,填好结果记录表,培养严谨的科学态度。
从实验的第一步开始就要做好实验记录,可以分组配制不同的培养基,如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等,还可以进行不同配方的比较。
一、教案主题:植物细胞工程的基本技术二、教学目标:1. 理解植物细胞工程的概念及意义;2. 掌握植物组织培养的基本步骤及技术要点;3. 了解植物细胞工程在农业生产中的应用。
三、教学内容:1. 植物细胞工程的概念及意义;2. 植物组织培养的基本步骤及技术要点;3. 植物细胞工程的应用。
四、教学过程:1. 引入:通过展示植物组织培养的图片,引导学生思考植物细胞工程的意义;2. 讲解:详细讲解植物细胞工程的概念、意义、基本步骤及技术要点;3. 案例分析:分析植物细胞工程在农业生产中的应用实例;4. 讨论:让学生分享对植物细胞工程的认识和看法,讨论植物细胞工程的优势和限制;5. 总结:概括植物细胞工程的基本技术及应用。
五、教学评价:1. 课堂问答:检查学生对植物细胞工程概念和意义的理解;2. 小组讨论:评估学生在讨论中的表现,了解其对植物细胞工程应用的认识;3. 课后作业:布置相关课后作业,巩固学生对植物细胞工程基本技术的掌握。
六、教案主题:植物组织培养的基本步骤及技术要点七、教学目标:1. 掌握植物组织培养的基本步骤;2. 了解植物组织培养的技术要点;3. 能够运用植物组织培养技术进行植物繁殖。
八、教学内容:1. 植物组织培养的基本步骤;2. 植物组织培养的技术要点;3. 植物组织培养的应用。
九、教学过程:1. 引入:通过展示植物组织培养的过程,引导学生关注植物组织培养的基本步骤;2. 讲解:详细讲解植物组织培养的基本步骤及技术要点,包括外植体选择、消毒、接种、培养、移栽和炼苗等;3. 操作演示:进行植物组织培养的操作演示,让学生直观地了解操作过程;4. 实践操作:让学生分组进行植物组织培养的实践操作,培养出植物组织;5. 讨论:让学生分享植物组织培养的操作心得,讨论植物组织培养的注意事项;6. 总结:概括植物组织培养的基本步骤及技术要点。
十、教学评价:1. 课堂问答:检查学生对植物组织培养基本步骤的理解;2. 实践操作:评估学生在实践操作中的表现,了解其对植物组织培养技术的掌握;3. 课后作业:布置相关课后作业,巩固学生对植物组织培养基本步骤及技术要点的掌握。
2. 1.1 植物细胞工程的基本技术课标要求1、能力要求1、理解和掌握植物组织培养的操作过程2、理解和掌握植物体细胞杂交的操作过程2、内容要求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细胞培养的联系知识网络体系重难热点归纳1、理解细胞全能性的概念,把握细胞全能性的特点:细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。
受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。
生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。
同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来,体细胞核内基因与受精卵一样,因此都具有全能性。
分化的体细胞之所以没有表达出全能性,是因为基因选择性表达。
在离体和适当的条件下,分化的体细胞也能表达其全能性。
全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞。
2、植物组织培养操作的特点:(1)选择外植体时,由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异。
花和幼嫩的组织脱分化较为容易,而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。
另外制备外植体时应选取有形成层的部分,因为形成层细胞易脱分化。
(2)消毒。
植物组织培养要想取得成功,必须有效防止细菌等的污染。
因为如果培养基上有细菌等微生物存在时,它们比植物细胞生长、繁殖得更快,而且它们会产生毒素,使培养的植物细胞很快中毒死亡。
因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作。
(3)光照。
离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时,需避光处理。
愈伤组织再分化形成植物幼苗时,需光照处理。
(4)激素调控:生长素含量高于细胞分裂素时,主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成;当细胞分裂素的效应高于生长素时,主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。
3、植物体细胞杂交杂种细胞的筛选和培养:以烟草与大豆细胞融合为例。
烟草与大豆的原生质体融合后,将原生质体转移到适当的培养基上培养,使原生质体再生出细胞壁。
这时,在细胞混合物中,不仅有烟草-大豆细胞,还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞,因此需要对杂种细胞进行筛选。
得到烟草-大豆细胞后,再通过植物组织培养技术,培育杂种植株。
经典例题剖析1.下列属于组织培养的是:A.花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区D.未受精的卵发育成植株[解析]解答此题需从以下几个方面入手:首先,组织培养是指离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织,再经再分化形成具有根、芽结构的胚状体,然后由胚状体发育成完整植物体的过程。
花粉粒能培养成单倍体,是在离体条件下培养形成的。
第二,芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区,是体内分化的器官和组织形成了机体的一部分,未受精的卵发育成植物体,这就是自然情况下单倍体的形成过程,是在母体的调控下完成的。
[答案] A2.在细胞工程——原生质体融合育种技术中,其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去,通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。
如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中,细胞将:A.皱缩B.胀破C.呈球形D.保持原状[解析]成熟植物去壁后,置于清水中,由于细胞内外浓度差较大,又无细胞壁保护,细胞会大量吸水,直至细胞破裂。
[答案]B3.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是A.振动B.电刺激C.PEGD.重压[解析]原生质体是除去细胞壁的植物细胞,它实际上就是植物细胞的原生质部分。
当进行植物体细胞杂交时,先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁,分离出具有活力的原生质体,获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。
植物体细胞杂交的过程实质是不同植物体细胞的原生质体融合的过程。
将不同植物体细胞放在一起培养,必须通过一定的技术手段进行人工诱导。
诱导方法有物理法和化学法两大类。
物理法就是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合;化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合,聚乙二醇简称为PEG。
重压不能促使原生质体的融合。
[答案]D4.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,下列哪一项条件是不需要的A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素[解析]解答该题需从如下三个方面入手分析:①由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程是植物组织培养过程中的一个阶段。
该阶段要进行细胞的增殖和细胞的脱分化,这就必须要有适宜的养料和激素,必须要有适宜的温度,这样,才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
②由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下,只有在这样的条件下,才能保证培养产生出的细胞是正常细胞,否则培养基内将长出许多霉菌,与离体细胞争夺营养与生存空间,形不成愈伤组织。
③由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。
[答案]C5.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株,不需要A.具有完整细胞核的细胞B.离体状态C.导入外源基因D.一定的营养物质和激素[解析]考查植物组织培养的知识。
要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株,需要具有完整细胞核的细胞,细胞处于离体状态,培养基中含有一定的营养物质和激素。
[答案]C基础试题训练一、选择题1.植物组织培养是指()A.离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织B.愈伤组织培育成植株C.离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体D.愈伤组织形成高度液泡化组织2.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是()A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁B.细胞壁使原生质体失去活力C.细胞壁阻碍了原生质体的融合D.细胞壁不是原生质的组成部分3.植物体细胞杂交的结果是()A.产生杂种植株B.产生杂种细胞C.原生质体融合D.形成愈伤组织4.科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合,培育出的驱蚊草含有香茅醛,能散发出一种特殊的达到驱蚊且对人体无害的效果。
下列关于驱蚊草培育的叙述中,错误的是()A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种,其优点是能克服远源杂交不亲和的障碍B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等方法C.驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交,不同于植物组织培养,无愈伤组织和试管苗形成D.驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是因为不同物种间存在生殖隔离5.(2005,上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时,下列条件中不需要的是()A、具有完整细胞核的细胞B、一定的营养物质和植物激素C、离体状态D、导入指定基因6.植物体细胞杂交的目的中错误的是()A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B.获得杂种植株C.克服远源杂交不亲和的障碍D.实现原生质体的融合7.植物组织培养的用途中不正确的是()A.快速繁殖B.生产新品种C.生产生物碱D.生产白细胞介素-28.A种植物的细胞和B种植物细胞的结构如右图所示(仅显示细胞核),将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后,诱导二者的原生质体融合,形成单核的杂种细胞,若经过组织培养后得到了杂种植株,则该杂种植株是()A.二倍体;基因型是DdYyRrB.三倍体;基因型是DdYyRrC.四倍体;基因型是DdYyRrD.四倍体;基因型是DDddYYyyRRrr9.以下关于原生质的叙述,正确的是()A、原生质泛指细胞内的基质B、原生质就是细胞质C、一个动物细胞就是一团原生质D、细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质10.不能人工诱导原生质体融合的方法是()A.振动B.电刺激C.PEG试剂D.重压11.植物细胞表现出全能性的必要条件是()A.给予适宜的营养和外界条件B.导入其他植物细胞的基因C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内12.细胞具有全能性的原因是()A.生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能B.生物体的每一个细胞都具有全能性C.生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因D.生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的13.植物组织培养过程中的脱分化是指()A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C.植物的器官、组织或细胞,通过离体培养产生愈伤组织的过程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程14.下列植物细胞全能性最高的是()A.形成层细胞B.韧皮部细胞C.木质部细胞D.叶肉细胞15.植物组织培养过程的顺序是()①离体的植物器官、组织或细胞②根、芽③愈伤组织④脱分化⑤再分化⑥植物体A.①④③⑤②⑥B.①④③②⑤⑥C.①⑤④③②⑥D.⑥①④③⑤②16.(2005,上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时,下列条件中不需要的是()A.具有完整细胞核的细胞B.一定的营养物质和植物激素C.离体状态D.导入指定基因17.下列有关细胞工程的叙述不正确的是()A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质B.在细胞器水平上定向改变遗传物质C.在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质D.在细胞整体水平上获得细胞产品18.下列细胞全能性最高的是()A.植物的卵细胞B.植物的精子细胞C.被子植物的受精卵D.被子植物的的叶肉细胞19.植物体细胞融合完成的标志是()A、产生新的细胞壁B、细胞膜发生融合C、细胞膜发生融合D、细胞膜发生融合20.植物体细胞杂交的目的是()A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体B.以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株D.通过以上三者来完成21.下列提法正确的是:()A、原生质专指细胞质B、人体内的水都属于原生质C、细胞核不是原生质D、一个动物细胞就是一团原生质22.(多选)有关原生质体的下列叙述中,正确的是A.组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸B.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质C.被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体D.原生质体只能用于植物细胞工程23.(2006,广雅中学考题)(多选)下图为植物组织培养过程示意图,则下列叙述正确的是A.植物组织培养依据的生物学原理是细胞的全能性B.③C.将①经脱分化培养成②时,再植上人造种皮即可获得人工种子D.②③的再分化过程中,诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素二、非选择题1.下图是植物组织培养的简略表示。
据此回答:脱分化再分化①——→②——→③——→④(1)①表示,它能被培养成为④的根本原因是。
(2)②表示,它与①相比分化程度,全能性。
(3)若想制作人工种子,应该选用(填编号)。
(4)若①是花药,则④是,继续对其使用处理可获得正常植株,该过程称为。
(5)若①是胡萝卜根尖细胞,则培养成的④的叶片的颜色是,这说明根尖细胞。
(6)若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素,培养将进行到(填编号)。