備課素材：原生質(zhì)體的獲得與植物細(xì)胞工程-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、原生質(zhì)體的獲得與植物細(xì)胞工程高中生物學(xué)選擇性必修三植物細(xì)胞工程中“植物體細(xì)胞雜交”需要用到酶解法獲得原生質(zhì)體。實(shí)際上從植物組織獲得原生質(zhì)體在植物細(xì)胞工程中有更廣泛的應(yīng)用。原生質(zhì)體培養(yǎng)包括原生質(zhì)體分離、純化、培養(yǎng)及植株再生等步驟。原生質(zhì)體可從許多植物的組織和器官中分離得到，分離材料包括葉片、葉柄、芽尖、根、果實(shí)、胚芽鞘、胚軸、莖、胚芽、花粉粒、愈傷組織和細(xì)胞懸浮培養(yǎng)物等。植物原生質(zhì)體的主要來(lái)源是植物的葉片、愈傷組織和懸浮培養(yǎng)細(xì)胞。葉片是常用的分離材料，這是因?yàn)槿~肉細(xì)胞排列松散，酶液容易到達(dá)細(xì)胞壁，而且獲得的原生質(zhì)體在生理和遺傳特性上也比較一致。以下是原生質(zhì)體培養(yǎng)與植物細(xì)胞工程的資料：脫去全部細(xì)胞

2、壁的細(xì)胞叫原生質(zhì)體，是一生物工程學(xué)概念。植物原生質(zhì)體是指除去了細(xì)胞壁后裸露的球形細(xì)胞團(tuán)。由于沒(méi)有細(xì)胞壁這個(gè)細(xì)胞與外部環(huán)境之間的天然屏障，使得原生質(zhì)體成為理想的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)而被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)理論研究、遺傳轉(zhuǎn)化、無(wú)性系變異及突變體篩選、細(xì)胞器的分離及導(dǎo)入、種質(zhì)資源保存等領(lǐng)域。要發(fā)揮原生質(zhì)體的作用首先需要分離得到原生質(zhì)體，原生質(zhì)體的分離方法常用的是酶解法，但還可以由機(jī)械分離法。1.原生質(zhì)體的分離（1）機(jī)械分離法：常用于分離藻類原生質(zhì)體，采用滲透方法使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，用刀把細(xì)胞壁切破，使原生質(zhì)體流出。也可以用高滲溶液中質(zhì)壁分離后再進(jìn)行機(jī)械去除細(xì)胞壁。此方法手工操作難度大，得率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。（2）酶解分離

3、法：用酶（果膠酶，纖維素酶等）將細(xì)胞壁分解。此方法條件溫和，原生質(zhì)體完整性好，活力高，得率高，因此原生質(zhì)體制備多采用酶解法，此法操作過(guò)程分為：取材消毒，酶解制備，原生質(zhì)體收集（可以參考文章后的鏈接）。2.原生質(zhì)體培養(yǎng)的應(yīng)用原生質(zhì)體最令人矚目的應(yīng)用是體細(xì)胞雜交。原生質(zhì)體培養(yǎng)是體細(xì)胞雜交的關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)該技術(shù)的研究有利于體細(xì)胞雜交的進(jìn)一步深入發(fā)展。植物體細(xì)胞雜交是首先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體；用物理法（離心、振動(dòng)、電刺激）或者化學(xué)法（聚乙二醇）誘導(dǎo)細(xì)胞融合，獲得融合的原生質(zhì)體；原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁，獲得雜種細(xì)胞；雜種細(xì)胞經(jīng)過(guò)脫分化和再分化獲得雜種植株。另外，原生質(zhì)體還有其他重要

4、的應(yīng)用，如外源染色體、細(xì)胞器和DNA的導(dǎo)入，創(chuàng)造新的遠(yuǎn)緣雜種。原生質(zhì)體由于沒(méi)有細(xì)胞壁保護(hù)，在離體條件下極易受到外界誘變因素的影響，引起遺傳性狀的變異。3.原生質(zhì)體分裂需要產(chǎn)生細(xì)胞壁具有活力的原生質(zhì)體都具有再生和分裂潛在能力，而細(xì)胞壁的再生是細(xì)胞分裂的前提條件。細(xì)胞壁再生所需時(shí)間和植物的種類、起源細(xì)胞的分化程度及生理狀態(tài)有關(guān)。電鏡下發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞壁再生的成分和植物纖維素有所區(qū)別，再生細(xì)胞壁的成分主要是非纖維素多糖。因此，原生質(zhì)體能克服植物克隆的難題，應(yīng)該不是原生質(zhì)體單單培養(yǎng)后形成植株，因?yàn)樵|(zhì)體要形成細(xì)胞壁才能分裂，形成植株，這樣的克隆是沒(méi)有意義，還不如植物組織培養(yǎng)直接培養(yǎng)。應(yīng)該是在原生質(zhì)體培養(yǎng)的

5、基礎(chǔ)上完成進(jìn)一步的工程，如植物體細(xì)胞雜交、導(dǎo)入外源DNA分子完成的植物細(xì)胞工程，甚至通過(guò)原生質(zhì)體容易誘發(fā)變異，再培養(yǎng)可以得到變異性狀的類型。也就是說(shuō)，這個(gè)植物克隆是廣義上的克隆。例1、將植物細(xì)胞去壁后制成原生質(zhì)體，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A.細(xì)胞可能更易被克隆B.更有利于導(dǎo)入外源基因C.細(xì)胞間融合更易發(fā)生D.更有利于細(xì)胞滲透失水解析：植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，具有保護(hù)和支撐的作用。植物的細(xì)胞壁具有保護(hù)和支撐的作用，去掉細(xì)胞壁后細(xì)胞可能更易被克隆、更有利于導(dǎo)入外源基因以及細(xì)胞間融合更易發(fā)生，甚至將去壁的原生質(zhì)體置于低滲溶液中可以吸水漲破，但對(duì)細(xì)胞滲透失水沒(méi)有影響，綜上分析，D符合題意，A

6、BC不符合題意。故答案為D。例2、在植物的細(xì)胞培養(yǎng)中，現(xiàn)有多種方法可提取原生質(zhì)體。原生質(zhì)體的分離與培養(yǎng)成功解決了植物組織培養(yǎng)、植物克隆方面的難題，標(biāo)志著植物細(xì)胞工程技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步。以下說(shuō)法正確的是（）A提取原生質(zhì)體唯一有效的方法是酶解法B將原生質(zhì)體放入高滲溶液中，可正常膨大C通過(guò)原生質(zhì)體融合再生植株可克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，但不是遺傳轉(zhuǎn)化的理想受體D原生質(zhì)體的獲得再一次證明植物細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象的存在解析：本題主要考查植物體細(xì)胞雜交的知識(shí)。植物體細(xì)胞雜交是指將植物不同種、屬，甚至科間的原生質(zhì)體通過(guò)人工方法誘導(dǎo)融合，然后進(jìn)行離體培養(yǎng)，使其再生雜種植株的技術(shù)。植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，未脫壁的兩個(gè)細(xì)胞是很難融合的，植物細(xì)胞只有在脫去細(xì)胞壁成為原生質(zhì)體后才能融合，所以植物的細(xì)胞融合也稱為原生質(zhì)體融合。植物體細(xì)胞雜交克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。酶解法是理想方法，但不是唯一的，比如物理機(jī)械磨損也可以，A錯(cuò)誤；將原生質(zhì)體放在高滲溶液中由于失水會(huì)萎縮的，B錯(cuò)誤；通過(guò)原生質(zhì)體融合再生植株可克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，也