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學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得,業(yè)必貴于專精庖丁巧解牛知識(shí)·巧學(xué)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.植物組織培養(yǎng):在無(wú)菌和人工控制條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成完整的植株。要點(diǎn)提示注意此處空半格與植物和低等細(xì)胞相比,高等動(dòng)物體細(xì)胞的發(fā)育潛能有顯著差異。雖然在胚胎發(fā)育中,早期胚胎細(xì)胞具有發(fā)育的全能性,但隨著分化程度的提高,細(xì)胞的發(fā)育潛能也逐漸變窄,細(xì)胞的生理活動(dòng)也逐漸發(fā)生了不同的變化,如細(xì)胞的分裂能力逐漸降低,直至失去分裂能力成為末端分化細(xì)胞.但是通過(guò)細(xì)胞核移植技術(shù)能使高等動(dòng)物的體細(xì)胞核去分化,重新獲得較高的發(fā)育能力。2.胡蘿卜的組織培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)原理:植物體的根、莖、葉細(xì)胞一般都具有全能性,在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素條件下,可以脫分化形成愈傷組織.將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上,就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽,進(jìn)而發(fā)育成完整的小植株。植物組織培養(yǎng)的全過(guò)程,證明了分化的植物細(xì)胞,仍具有形成完整植株所需要的全部基因。疑點(diǎn)突破(1)全能性的含義:生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整的個(gè)體的潛能.(2)全能性的基礎(chǔ):每個(gè)體細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),都有發(fā)育成為完整個(gè)體的全部基因。(3)全能性程度:由高到低依次是,受精卵→生殖細(xì)胞→體細(xì)胞。(4)生物體內(nèi)的細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性的原因:基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇表達(dá)的結(jié)果.(5)使其表現(xiàn)全能性的條件:①離體;②營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);③激素。知識(shí)拓展影響脫分化的一個(gè)重要因素是植物激素。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素共同使用時(shí),能強(qiáng)烈促進(jìn)愈傷組織的形成,而兩者不同的濃度配比在再分化過(guò)程中,分別對(duì)誘導(dǎo)根或芽的產(chǎn)生起關(guān)鍵作用。當(dāng)細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素濃度比高時(shí),有利于芽的發(fā)生;濃度比低時(shí),有利于根的發(fā)生。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1978年,梅爾切斯等人首次獲得了番茄與馬鈴薯的屬間雜種,他們將培育的二倍體馬鈴薯品系和番茄葉片細(xì)胞進(jìn)行融合,所產(chǎn)生的雜交株被稱為“番茄—馬鈴薯雜種植株”。疑點(diǎn)突破馬鈴薯—番茄沒(méi)有像人們預(yù)想的那樣,地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯,主要原因是:生物基因的表達(dá)不是孤立的,它們之間是相互調(diào)控、相互影響的,所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì),但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾,不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá),雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。植物體細(xì)胞雜交就是將不同種的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù).體細(xì)胞雜交是克服植物有性雜交障礙、打破物種之間的生殖隔離、擴(kuò)大遺傳重組范圍的一種手段。操作過(guò)程包括:原生質(zhì)體制備、原生質(zhì)體融合、雜種細(xì)胞篩選、雜種細(xì)胞培養(yǎng)、雜種細(xì)胞再生以及雜種植株鑒定等步驟。要點(diǎn)提示要進(jìn)行原生質(zhì)體間的融合,必須要借助一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo),方法基本可以分為物理方法(包括離心、振動(dòng)、電刺激等)和化學(xué)方法(一般是用聚乙二醇)兩大類。問(wèn)題·探究問(wèn)題1分化的細(xì)胞為什么具有全能性?探究:分化的細(xì)胞具有全能性,可以從理論上分析細(xì)胞的來(lái)源——有絲分裂,形成的子細(xì)胞核應(yīng)與受精卵的完全相同:含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),都有發(fā)育成為完整個(gè)體必需的全部基因,應(yīng)該具有全能性。實(shí)際上,在體內(nèi)分化的細(xì)胞沒(méi)有表達(dá)出全能性,原因是基因的選擇性表達(dá).但離體培養(yǎng)時(shí),脫離母體的限制,在一定條件下就能表達(dá).問(wèn)題2植物組織培養(yǎng)中的愈傷組織是如何形成及再分化的?探究:植物組織培養(yǎng)中使用的外植體一般是高度分化了的細(xì)胞,在植物體中是不會(huì)再分裂繁殖的,只是執(zhí)行某種功能直至死亡。這些細(xì)胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)會(huì)由原來(lái)的分化狀態(tài),變成分生狀態(tài)的細(xì)胞,分裂產(chǎn)生愈傷組織,這個(gè)過(guò)程稱為脫分化過(guò)程.這種轉(zhuǎn)變?cè)诩?xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理生化上都會(huì)產(chǎn)生一系列變化.組織培養(yǎng)的研究結(jié)果表明分化細(xì)胞的脫分化需要兩個(gè)條件,即創(chuàng)傷和外源激素。當(dāng)細(xì)胞脫分化形成愈傷細(xì)胞后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的分裂,細(xì)胞群體又會(huì)產(chǎn)生分化,形成分生細(xì)胞或分生細(xì)胞團(tuán),由此再生成植株有兩條途徑:一是形成體細(xì)胞胚(功能類似于受精過(guò)程產(chǎn)生的胚),通過(guò)體細(xì)胞胚形成再生植株。二是走器官發(fā)生的途徑再生植株,分生細(xì)胞在一定的誘導(dǎo)條件下重建芽的分生組織,分化出芽后再生根,成為完整的植株。問(wèn)題3植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中,為什么要對(duì)獲得的雜種細(xì)胞進(jìn)行篩選?應(yīng)選擇什么樣的細(xì)胞?探究:番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合后,將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上培養(yǎng),使原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁。這時(shí),在細(xì)胞混合物中不僅有番茄—馬鈴薯雜種細(xì)胞,還有番茄細(xì)胞、馬鈴薯細(xì)胞、番茄—番茄細(xì)胞、馬鈴薯—馬鈴薯細(xì)胞。而只有番茄-馬鈴薯雜種細(xì)胞才同時(shí)具有雙親的遺傳物質(zhì)。典題·熱題例1要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株,下列哪項(xiàng)是不需要的…()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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素解析:植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞的全能性,全能性必須有全套遺傳物質(zhì),即有完整的細(xì)胞核.植物細(xì)胞只有在脫離了植物體,在一定的外部因素的作用下,經(jīng)細(xì)胞分裂形成愈傷組織,才能表現(xiàn)出全能性,由愈傷組織細(xì)胞發(fā)育、分化形成新的植物體.但該植物的組織培養(yǎng)不需導(dǎo)入外源基因。答案:C拓展延伸進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化增殖的過(guò)程中,離體培養(yǎng)條件應(yīng)與機(jī)體基本相同或相似;即需要消毒滅菌、適宜的溫度、pH、適宜的養(yǎng)料和激素等。例2下列有關(guān)植物體細(xì)胞雜交的敘述,正確的是()A.植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程實(shí)際是細(xì)胞核融合的過(guò)程B.兩種體細(xì)胞的雜交相當(dāng)于有性雜交C。能夠讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀D??朔瞬煌镞h(yuǎn)緣雜交不親和的障礙解析:植物體細(xì)胞雜交過(guò)程是原生質(zhì)體的融合(包括細(xì)胞質(zhì)的融合、細(xì)胞核的融合和細(xì)胞膜的融合),以及把雜種細(xì)胞培育成新的植物體.植物體細(xì)胞不同于生殖細(xì)胞,因此體細(xì)胞雜交不同于有性雜交,并且由于兩個(gè)物種遺傳物質(zhì)混合后的表達(dá)相互干擾,因此雜種植物不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀,這一點(diǎn)與基因工程不同。答案:D例3下列四個(gè)選項(xiàng)中,沒(méi)有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項(xiàng)是()A?;ㄋ庪x體培養(yǎng)得到單倍體植株B。秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株C?;蚬こ膛嘤目姑掴徬x(chóng)的棉花植株D。細(xì)胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株解析:花藥離體培養(yǎng)是單倍體育種的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù),其基本原理就是組織培養(yǎng)?;蚬こ膛嘤瓜x(chóng)棉的過(guò)程中,把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,要誘導(dǎo)其分裂、分化,最后發(fā)育為一個(gè)植物體,必須經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)才能實(shí)現(xiàn).細(xì)胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株的過(guò)程中,對(duì)融合的雜種細(xì)胞,也必須經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)才能形成雜種植株??梢?jiàn),組織培養(yǎng)是生物工程中的基礎(chǔ)技術(shù)手段.而利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株,沒(méi)有利用到組織培養(yǎng)技術(shù)。答案:B例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(guò)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.適宜的養(yǎng)料和激素D。充足的光照解析:形成愈傷組織,需要在消毒滅菌的條件下進(jìn)行,因?yàn)橹挥性谙緶缇臈l件下,才能保證培養(yǎng)出的組織細(xì)胞避免感染,否則培養(yǎng)基內(nèi)將長(zhǎng)出許多霉菌,與離體細(xì)胞爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)與生存空間,不能形成愈傷組織。由于此階段形成的是愈傷組織,并沒(méi)有形成具有根、莖、葉的植物體,因此不需要光照。答案:D誤區(qū)警示對(duì)于植物組織培養(yǎng)來(lái)說(shuō),光照條件非常重要,包括光照強(qiáng)度、時(shí)間和波長(zhǎng).但在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng),而在分化再生的過(guò)程中一定要有光照.愈傷組織誘導(dǎo)階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織,如果在
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