专题2 细胞工程
2.1．1《植物细胞工程的基本技术》教案
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三《现代生物科技专题》
专题2第一节《植物细胞工程》第1节课的教学内容，主要学习细胞的全能性、
植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容，其中，植物细胞的全能
性是植物组织培养的基础，而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上
发展起来的。
二、教学目标
1、知识与技能：
（1）、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
（2）、尝试进行植物组织培养。
2、．过程与方法：
尝试植物组织培养技术，培养学生实验能力以及勇于实践的科学精神和科学
态度。
3、情感、态度和价值观：
体验植物组织培养技术，通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对生物
学科的兴趣与热爱生物学的情感。
三、教学重点难点
1、教学重点：
（1）、植物组织培养的原理和过程。
（2）、植物体细胞杂交的原理。
四、教学方法：
1、学案导学法
2、讲授为主结合讨论的方法
五、课时安排：1课时
六、教学过程
一、细胞工程的概念
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过 水平或 水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞工
程和动物细胞工程两大领域。
二、细胞的全能性
1．概念：高度的细胞，仍然具有发育成的潜能。
2．细胞具有全能性的原因：细胞内含有本物种的全部___________。
3．在理论上，生物的任何一个细胞都具有的潜能，但在生物
的生长发育过程中，细胞并不表现出性，而是分化成各
种 。这是因为在特定的 和 条件下，细胞中
用心 爱心 专心 1
的基因会 地表达出各种 ，从而构成生物体的不同组织和
器官。
4．细胞全能性大小比较：(填﹥或﹤)
受精卵_______生殖细胞_______体细胞
植物细胞的体细胞________动物细胞的体细胞
分化程度低的体细胞_____分化程度高的体细胞
思考探讨
1. （1）愈伤组织有什么特点
（2）植物体内的细胞为什么不能表现全能性
（3）受精卵和体细胞相比，那种细胞的全能性更容易体现
三、植物组织培养技术
1．原理：植物细胞的 性。
阅读胡萝卜的组织培养试验思考
1. 植物细胞表现出全能性的条件有哪些？
2. 在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？
3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗
4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？
5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。
3．植物组织培养操作流程
小结植物组织培养的
2
1.概念．植物组织培养就是在 和 控制条件下，将 的植物
器官、组织、细胞，培养在人工配制的 上，给予适宜的培养条件，诱导其产
生 、 ，最终形成完整的植株。
2.植物组织培养的条件
无菌无毒
外植体：生长旺盛的幼嫩器官、组织和细胞。如茎尖、花药、形成层等
适宜的养料和激素：激素主要有生长素和细胞分裂素
适宜的温度、pH、光照等
课堂巩固、
1.下列属于组织培养的是（ ）
A. 花药离体培养成单倍体植株
B. 芽发育成枝条
C. 根尖分生区发育成成熟区
D. 利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株
四、植物体细胞杂交技术
1．概念：将 的植物体细胞，在一定条件下融合成 细胞，并把杂种细胞培
育成 的技术。
2．植物体细胞杂交技术流程图：
思考并回答
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完 成融合，遇到的第一个障碍是什么？
用心 爱心 专心 3
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
3．为什么两个原生质体能发生融合，这 与细胞膜的什么特性有关？
4．如何将杂种细胞培育成杂种植株？
5．细胞融合完成的标志与植物体细胞杂交完成的标志相同吗？为什么
6.从结果上看杂种植株在遗传上有何特点，属于何种变异？
7.从新品种的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么
。
小结（1）植株体细胞杂交技术尚未解决的问题
杂种植株并未按照人们的期望表现性状，还有待于进一步研究。
（2）杂种植株——白菜甘蓝的优点
同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
巩固练习
2．(7分)“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、
耐热性强和耐储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。
请回答下列问题：
(1)在上述过程中，①过程常用的方法是__________________________________。
(2)已知白菜细胞中含2X条染色体，甘蓝细胞中含有2Y条染色体，则杂种植株叶肉中
染色体数为________，通常情况下，白菜和甘蓝杂交是不能成功的，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)过程②常用的化学试剂是________；若用于杂交的白菜和甘蓝的基因型分别为
AaBB、ccDd，在②过程中可获得哪几种类型的融合细胞？
___________________________________
(写出基因型)。
(4)该项技术的意义是________________________________。
4
【知识网络体系】
细胞的全能性：概念、原因、大小
植物细
过程：外植体→愈伤组织→胚状体→植物体 胞工程 脱分化：形成愈伤组织
再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体 特点：子代与亲代性状高度遗传
去细胞壁：纤维素酶、果胶酶 诱导剂：PEG
融合完成的标志：新细胞壁的形成
过程：原生质体融合+组织培养
七、板书设计
（一）、 细胞工程：
1、 概念、
2、 原理
3、分类
（二）、植物细胞工程
1、植物组织培养：实验过程：
脱分化 再分化 移栽
离体的植物组织、器官、细胞——→愈伤组织——→胚状体—→试管苗—→植株
（消毒） （诱导培养基） （分化培养基） （大田）
2、 植物体细胞杂交：
（1）概念、
（2）过程：
（3）原理
（4）意义
八、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
5 用心 爱心 专心
课时作业
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
） ） 6 （ （
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－2
8．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DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
9．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
用心 爱心 专心
7
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．①④③⑤②⑥ B．①④③②⑤⑥
C．①⑤④③②⑥ D．⑥①④③⑤②
16．（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．③ ④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段
C．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
8
D．②
③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） 。
2．右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
（1）步骤①是 ，最常用的方法
是 。
（2）步骤③一般常用的化学试剂是 ，目的
是 。
(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段
是 ，其中步骤④相当于 ，步骤⑤相
当于 。
（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使
能够在新的植物体上有所表现，其根本原因 。
（5）若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为
倍体。
（6）从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传统有性杂交方
法能否实现？ ，原因是 。因此，这项研究对于
培养作物新品种方面的重大意义在于 。
（7）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的
传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？ 。
创新应用训练
1．（2004，江苏）紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织
用心 爱心 专心 9
培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培
养技术，将紫草叶肉细胞经过________________________而获得的。这项技术的理论基础是_______________________。
（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现___________________规律；影响紫
草素产量的因素是_____________________和________________________。
（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_________________________
和___________________________。
参考答案：
一、选择题
CCACD DDCCD CCCAA DCCACD （AC） （ABD）
二、非选择题
1、（1）离体的植物器官、组织或细胞 植物的全能性
（2）愈伤组织 低 高
（3）③（4）单倍体植株 秋水仙素 纯合 单倍体育种
（5）绿色 含有与叶绿体形成相关的基因（6）②
2、（1）去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 酶解法
（2）PEG 诱导不同植物体细胞的原生质体融合
（3）植物组织培养 脱分化 再分化
（4）远源杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质
（5）四
（6）可育 不能 因为不同种生物之间存在生殖隔离 克服远源杂交不亲和的障碍 10
（7）否 有性生殖的过程中进行减数分裂，才遵循孟德尔的遗传规律
三、应用创新
1、（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性
（2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
（3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
《植物细胞工程的基本技术》
用心 爱心 专心 11
教 案
沁源县第一中学教学一部 李晓蕊
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