【導與練】屆高考生物一輪復習 第二部分學案51 植物細胞工程 新人教版

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1、 第十單元 現(xiàn)代生物科技專題 學案51 植物細胞工程 考綱要求 植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交 Ⅱ 復習要求 掌握植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交的過程及應用 基礎自查 一．植物細胞工程 1.理論基礎（原理）： 全能性表達的難易程度： 分化過程中分裂素和生長素比例不同結果也不同： 簡記為： 2.植物組織培養(yǎng)技術 （1）過程：

2、 （2）用途： 。 （3）地位： 。 3.植物體細胞雜交技術 （1）過程： （2）誘導融合的方法： 。 （3）意義：

3、 。 4.應用： （1）植物繁殖 微型繁殖：可以 作物脫毒： 人工種子： 。 優(yōu)點： （2）作物新品種培育 單倍體育種： a過程：

4、 b優(yōu)點： c突變體利用：

5、 （3）細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)： 。 課堂深化探究 一．植物組織培養(yǎng)技術 １．細胞全能性及表達的條件 (1)全能性的理論依據(jù) (2)全能性的高低(大小)(通常情況下) ④分化程度低的細胞高于分化程度高的細胞。 材料 培養(yǎng)基 外界條件 （3）植物細胞全能性表達所需條件 （4）植物組織培養(yǎng)選取

6、 ，這些組織最容易誘導脫分化。 特別提醒：1．生長素和細胞分裂素在植物體內(nèi)含量很低，因此植物組織培養(yǎng)中常用人工合成的生長素類似物和細胞分裂素類似物。細胞分裂素/生長素的比例適中，有利于外植體脫分化，比例升高有利于愈傷組織再分化形成叢芽，比例降低則有利于生根。 2．進行植物組織培養(yǎng)時應注意的問題 (1)所有實驗用具嚴格滅菌。 (2)接種過程嚴格的無菌操作。 (3)愈傷組織培養(yǎng)：最初避光培養(yǎng)，后期見光培養(yǎng)。 (4)試管苗培養(yǎng)：要先進行生芽培養(yǎng)，再進行生根培養(yǎng)，試管苗培養(yǎng)要在光照條件下進行。 3.植物組織培養(yǎng)技術的原理：

7、細胞的全能性。過程：離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經(jīng)過再分化形成根、芽，進而發(fā)育成新植株個體。同一株綠色植物的體細胞與生殖細胞（精子或卵細胞）的染色體數(shù)目不同，因此基因就不相同，由它們經(jīng)有絲分裂培養(yǎng)成的愈傷組織的基因也是不同的。 2.植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較 技術內(nèi)容項目 植物組織培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 原理 培養(yǎng)基成分 取材 培養(yǎng)過程 培養(yǎng)結果 應　用 相同點 特別提醒　 ①植物組織培養(yǎng)需要生長素和細胞分裂素，其中生長素可誘導愈傷組織生根，細胞分裂素可促進愈傷組織生芽。

8、②在動物細胞的傳代培養(yǎng)中，細胞可能癌變。 ③兩種技術手段培養(yǎng)過程中都進行了有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱克隆，都不涉及減數(shù)分裂。 ④植物組織培養(yǎng)最終產(chǎn)生新個體，體現(xiàn)了細胞的全能性；動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)生大量細胞，不形成新個體，故不能體現(xiàn)細胞的全能性。 二　植物體細胞雜交技術 依據(jù)植物體細胞雜交技術流程圖(如圖)，完成問題： 1.（1）植物體細胞雜交需用 除去細胞壁；植物細胞融合成功的標志為 。 （2）誘導植物原生質(zhì)體融合的方法有

9、 兩類。 （3）通過植物體細胞雜交所得到的雜種細胞，不管是染色體基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。 （4）植物體細胞雜交區(qū)別于傳統(tǒng)植物有性雜交的優(yōu)點是 。 2．植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較 特別提醒： 1．植物細胞融合完成的標志是新的細胞壁的生成。 2．植物體細胞雜交的終點是培育成雜種植株，而不是形成雜種細胞就結束。雜種植株特征：具備兩種植物的遺傳特征，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 3.植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較 植物體細胞雜交 動物細胞融合（單克隆抗體制備） 理論基礎

10、 融合前 處理 促融方法 過程 第一步 第二步 第三步 第四步 意義和 用途 特別提醒　 (1)在細胞融合時，可出現(xiàn)多種雜種細胞，如B細胞—B細胞，骨髓瘤細胞—骨髓瘤細胞，B細胞—骨髓瘤細胞。 (2)動物細胞融合和植物體細胞雜交，均需對雜種細胞進行篩選，但篩選的方法不同，前者可用免疫法，后者可用機械方法、生理學或遺傳學方法。 (3)各項技術在使用中一般要借助于其他某種技術的協(xié)助，如動物細胞融合、單克隆抗體的制備、胚胎移植、核移植等，其中動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程技術的基礎。

11、三、植物細胞工程的應用 1．植物的花芽、葉芽等處的分生組織病毒極少，常被用于獲得脫毒植株。 2．植物組織培養(yǎng)過程中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素。 3．植物組織培養(yǎng)過程中，要獲得細胞產(chǎn)物，只需要把外植體培養(yǎng)到愈傷組織階段即可。 對應訓練 1.利用植物的莖尖或葉片、莖段、花粉等，在無菌條件下，培養(yǎng)在玻璃器皿中人工配制的培養(yǎng)基上，使它發(fā)育成完整的植株。這種技術可以用來培育植物新品種，也可以在較短時間內(nèi)大量繁殖植物，還可以防止植物病毒的危害。下列關于這種技術的敘述，正確的是(　 ) ①這種技術利用了植物的全能性 ②這種技術叫做組織培養(yǎng)，可以克隆生物體 ③這

12、種技術屬于細胞工程的應用領域之一 ④這種技術是一種無性繁殖的方式 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④ 2.1958年，美國科學家將胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株，請根據(jù)下面實驗過程示意圖分析回答: （1）過程③在生物技術中稱為 　　　　　　　　 ，由單個細胞形成細胞團需要經(jīng)過 　　　　 過程。 （2）過程④由細胞團形成胚狀體要經(jīng)過 　　 過程，其結果是 ___ ___ ___ ___ ___ ___。 (3)此實驗成功證明了 　　　　　　　

13、　　　　　　　　 。 3.（2012太原市高三年級模擬試題）下圖所示為培育農(nóng)作物新品種的過程示意圖。請回答： （1）圖示育種過程涉及到的生物工程技術有 、 、 等。 （2）圖中①②分別表示一個已插入外源DNA片段的重組Ti質(zhì)粒載體的 、 和 。 （3）圖中從愈傷組織到形成完整的新品種植株的途徑有兩條，具體通過哪條途徑主要取決于培養(yǎng)基中的 的種類及其濃度配比。 （4）若僅用二倍體植物甲的未成熟花粉培養(yǎng)完整植株，稱為 植株，說明未成熟花粉具有 ；

14、這些植株只有通過 才能結實。 （5）若要從大量培養(yǎng)的紫草愈傷組織中提取紫草素，則 條件是不需要的。 A．消毒滅菌 B．充足光照 C．適宜溫度 D．適宜養(yǎng)料和激素 （6）用植物組織培養(yǎng)制作的人工種子，可解決有些作物品種的 等問題（至少答出2點）。 （7）圖示育種方法與傳統(tǒng)雜交育種相比，主要優(yōu)點是 。 4.白菜、甘藍均為二倍體，體細胞染色體數(shù)目分別為20、18。以白菜為母本、甘藍為父本，經(jīng)人工授粉后，將雌蕊離體培養(yǎng)，可得到“白菜—甘藍”雜種幼苗。請回答問題: （1）白菜和甘藍

15、是兩個不同的物種，存在 　 隔離。自然條件下，這兩個物種間不能通過 的方式產(chǎn)生后代。雌蕊離體培養(yǎng)獲得“白菜—甘藍”雜種幼苗，所依據(jù)的理論基礎是植物細胞具有 　　 。 （2）為觀察“白菜—甘藍”染色體的數(shù)目和形態(tài)，通常取幼苗的 　 做臨時裝片，用 　　　 (染料)染色。觀察、計數(shù)染色體的最佳時期是 　　　　　　　　 。 (3)二倍體“白菜—甘藍”的染色體數(shù)為 。這種植株通常不育，原因是減數(shù)分裂過程中 　　　　　　　 。為使其可育，可通過人工誘導產(chǎn)生四倍體“白菜—甘藍”，這種變異屬于 　　　　　 。

16、5.細胞工程是按照人們的意愿通過某種工程手段改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的綜合科學技術。 科學家從紅豆杉的體細胞中分離出具有獨特抗腫瘤的物質(zhì)——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4000kg，但全世界紫杉醇的產(chǎn)量是250kg，供求嚴重失衡，導致一些地區(qū)紅豆杉資源遭到嚴重破壞。現(xiàn)在可以采用植物組織培養(yǎng)技術解決這一問題。 (1)植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是____ __ __ __ __ __ __ __ __ ____ (2)在得到紅豆杉的 　　　　　后，經(jīng)過消毒就可以在培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。人工合成的培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物外，　　　　　　　　　　是

17、其生長必需的， 　　　　　是植物細胞脫分化及再分化不能缺少的調(diào)節(jié)物質(zhì)。從該生產(chǎn)的目的看，得到__ __ __ __ __ 就可以提取紫杉醇。 實驗探究 “白菜一甘藍”是科學家用植物細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長周期短，耐熱性強和易儲存等優(yōu)點。下圖是“白菜一甘藍”培育過程示意圖，請完成下列有關問題： （1）由雜種細胞D培育成“白菜一甘藍”植株，采用的技術手段是　　　　　　　　。該過程說明植物細胞具有　　　　　　　。 （2）要制備“白菜一甘藍”的人工種子，要在d步驟選取具生根發(fā)芽能力的_ __ __ （結構），包裹上人造種皮制得。 （3）在a過程中誘

18、導原生質(zhì)體融合最常用的誘導劑是　　　　　　，融合依據(jù)的原理是　　　　　　　　　　　?！　? （4）要獲得上圖中白菜和甘藍的原生質(zhì)體，首先需要分別除去白菜和甘藍細胞的細胞壁?，F(xiàn)提供以材料和用具：紫色洋蔥磷片葉、適宜濃度的蔗糖溶液、纖維素酶和果膠酶、蒸餾水、鑷子、顯微鏡、載玻片等。請你從中選擇合適的材料，完成下面檢驗去細胞壁實驗的方法步驟，并預測和解釋實驗結果。 主要實驗步驟： ①選取適宜濃度的蔗糖溶液，加入適量纖維素酶和果膠酶配制成細胞壁分解液。其中選取適宜濃度的蔗糖溶液，不用理由蒸餾水的理由是：適宜濃度的蔗糖溶液_ __ __ _ __ __ _ __ __ _ __

19、 __ 。 ②檢驗細胞壁分解液除去胞壁。 第一步：用鑷子撕取一塊紫色洋蔥鱗片葉放在載玻片中央，滴加適量細胞壁分解液，制成臨時裝片，得到實驗組裝片。 第二步： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ _。 第三步： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __

20、 。 結果預測和解釋： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ 。 限時訓練 題組一　植物組織培養(yǎng) 1．以下各項關于植物組織培養(yǎng)的說法錯誤的是(　　) A.愈傷組織的細胞排列疏松無規(guī)則，是一

21、種高度液泡化的呈無定型狀態(tài)的薄壁細胞 B.脫分化和再分化過程中都需要加入一些植物激素 C.植物組織培養(yǎng)屬于營養(yǎng)生殖，二者原理相同 D.利用植物組織培養(yǎng)技術可制出人工種子 2．下列有關植物細胞與組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是(　　) A．花藥、胚不能作為組織培養(yǎng)的材料 B．植物細胞具有全能性 C．外植體是指用于培養(yǎng)的植物組織或器官 D．外植體可誘導出愈傷組織 3．在下列選項中，需要采用植物組織培養(yǎng)技術的是(　　) ①利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，獲得多倍體植株 ②獲取大量的脫毒苗 ③利用基因工程培養(yǎng)抗棉鈴蟲的植株 ④單倍體育種 ⑤無子西瓜的快速大量繁殖 A．①②③

22、 B．③④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤ 題組二、植物體細胞雜交 4．下列有關植物體細胞雜交技術的描述，不正確的是(　　) A．利用植物體細胞雜交可以獲得某種多倍體植株 B．獲得原生質(zhì)體的過程中需要纖維素酶和果膠酶 C．通常用聚乙二醇或滅活病毒誘導原生質(zhì)體融合 D．可根據(jù)細胞中染色體數(shù)目和形態(tài)的差異來鑒定雜種細胞 5.下列有關植物體細胞雜交的敘述，不正確的是(　　)。 A．用酶解法去掉細胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B．誘導兩種植物的原生質(zhì)體融合，進而形成雜種細胞 C．植物體細胞雜交的最終目的是獲得細胞代謝產(chǎn)物 D．植物體細胞雜交技術可以克服不同種間遠緣

23、雜交不親和的障礙 6．植物體細胞雜交能解決不同植物之間由于生殖隔離而不能進行有性雜交的問題。植物體細胞雜交過程不涉及(　　) A．使用限制性核酸內(nèi)切酶 B．使用纖維素酶和果膠酶 C．誘導兩種不同的細胞融合 D．選擇利于雜交細胞分裂和分化的培養(yǎng)基 題組三、綜合應用 7．科學家利用細胞工程培育了“白菜—甘藍”雜種植株，如圖所示，請據(jù)圖回答下列問題： (1)由D形成F過程所依據(jù)的原理是________________，從本質(zhì)上講，“白菜—甘藍”雜種植株具有的性狀是________________________的結果。 (2)若“白菜—甘藍”雜種植株為四倍體，則該植株的花粉經(jīng)離

24、體培養(yǎng)得到的植株是________倍體。 (3)“白菜—甘藍”雜種植株的食用部分是葉，但葉又易受昆蟲危害而影響產(chǎn)量，科學家又利用基因工程培育出帶有抗蟲基因的“白菜—甘藍”植株，請你設計實驗，檢測此植株的抗蟲基因是否表達。 ①取昆蟲幼蟲放到帶有抗蟲基因的“白菜—甘藍”植株甲上，再取等量生活狀態(tài)基本一致的昆蟲幼蟲放在________________________________植株乙上。 ②適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，分別觀察_____________________________的生活情況。 ③若____________________________，說明甲植株的抗蟲基因未得到表達；

25、若____________________________，說明甲植株的抗蟲基因得到表達。 8.已知番茄的紅果(Y)對黃果(y)為顯性，二室(M)對多室(m)為顯性，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。育種工作者利用不同的方法進行了如下四組實驗。請據(jù)圖回答問題。 (1)圖Ⅰ過程由番茄韌皮細胞形成幼苗A的過程要經(jīng)過脫分化形成________________，再分化形成幼苗，該過程依據(jù)的原理是___________________________________________。 (2)植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營養(yǎng)、激素、溫度和光照外，還必須在________的條件下培

26、養(yǎng)。 (3)用紅果多室(Yymm)番茄植株的花粉進行Ⅱ、Ⅲ有關實驗。則Ⅱ過程中，從花粉形成幼苗B所進行的細胞分裂方式是________________________。植物體C的基因型有________________________________________________________________________。 (4)圖Ⅲ、Ⅳ過程中需要去除細胞壁，此時要用到的酶是________。 (5)在圖Ⅳ過程中，通常植物體D能表現(xiàn)出兩個親本的遺傳性狀，根本原因是___________________________________________________________

27、_____________。 9. 香蕉原產(chǎn)熱帶地區(qū)，是我國南方重要的經(jīng)濟作物之一。廣東省冬季常受強寒潮和霜凍影響，對香蕉生長發(fā)育影響很大。由香蕉束頂病毒(BBTV，單鏈環(huán)狀DNA病毒)引起的香蕉束頂病，對香蕉生產(chǎn)的危害十分嚴重。當前香蕉栽培品種多為三倍體，由于無性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遺傳變異性，因此利用基因工程等現(xiàn)代科技手段提高其種植水平，具有重要意義。請根據(jù)上述材料，回答下列問題： (1)簡述香蕉大規(guī)?？焖俜敝臣夹g的過程。 (2)脫毒香蕉苗的獲得，可采用__________的方法，此方法的依據(jù)是__________和__________。 (3)建立可靠的BBTV檢測方法

28、可以監(jiān)控脫毒香蕉苗的質(zhì)量，請問可用哪些方法檢測病毒的存在？(列舉兩種方法) (4)在某些深海魚中發(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白基因 afp對提高農(nóng)作物的抗寒能力有較好的應用價值，該基因可以從這些魚的DNA中擴增得到。試述在提取和純化DNA時影響提純效果的因素及其依據(jù)。(列舉兩點) (5)如何利用afp基因，通過轉基因技術獲得抗寒能力提高的香蕉植株？在運用轉基因香蕉的過程中，在生態(tài)安全方面可能會出現(xiàn)什么問題？(列舉兩點) (6)從細胞工程的角度出發(fā)，簡述一種培育抗寒香蕉品種的方法及其依據(jù)。另外，抑制果膠裂解酶的活性可以延長香蕉果實儲藏期，請描述采用蛋白質(zhì)工程技術降低該酶活性的一般過程。 高考真題體驗

29、 1．(2012廣東高考２)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術是 A．組織培養(yǎng) B．細胞雜交 C．顯微注射 D．核移植 ２.（2012高考江蘇卷）某研究組對秈稻開展了組織培養(yǎng)及相關研究，請回答下列問題： (1)2,4-D常用于秈稻愈傷組織的誘導，對形態(tài)的發(fā)生有一定的抑制作用。為促進愈傷組織再分化，在配制分化培養(yǎng)基時需 （填“ 升高”、“保持”或“降低”) 2,4-D的濃度。 （2）當秈稻愈傷組織在只含有細胞分裂素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時，出現(xiàn)具有分生能力的綠色芽點，但不能繼續(xù)出芽，通常在培養(yǎng)基中添加 ，以促進幼苗形成。 （3）研究中用顯微鏡可以觀察到的

30、現(xiàn)象是 （填下列序號）。 ①綠色芽點細胞排列松散 ②剛融合的秈稻和稗草雜交細胞發(fā)生質(zhì)壁分離 ③胚狀體細胞中有葉綠體 ④分化的愈傷組織內(nèi)各細胞的形態(tài)大小一致 （4）經(jīng)組織培養(yǎng)篩選獲得的秈稻葉綠素突變體，其葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對照，葉綠素總量不變。某同學用 （填序號：①綠色②紅色③藍紫色④黃色）光照射突變體和對照葉片，檢測到兩者光合放氧速率差異不大。若取等量色素提取液進行層析，會發(fā)現(xiàn)突變體第 條色素帶（自上而下）窄于對照組。 (5)胚乳(3n)由一個精子與兩個極核受精發(fā)育而成。若用秈稻種子的胚乳誘導愈傷組織，培育

31、三倍體，需適時剔除胚，以免胚的存在影響愈傷組織細胞的 ，還可避免再生苗中有 。 ３．（2011江蘇16）下列有關植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是（ ） A．愈傷組織是一團有特定結構和功能的薄壁細胞 B．二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株 C．用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子 D．植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)而選而獲得 ４．(2011年高考天津卷)土壤農(nóng)桿菌能將自身Ti的質(zhì)粒的T-DNA整合到植物染色體DNA上，誘發(fā)植物形成腫瘤。T-DNA中含有植物生長素合成酶基因(S)和細胞分裂素合成酶

32、基因(R)，它們的表達與否能影響相應植物激素的含量，進而調(diào)節(jié)腫瘤組織的生長與分化。 據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是( ) A．當細胞分裂素與生長素的比值升高時，誘發(fā)腫瘤生芽 B．清除腫瘤組織中的土壤農(nóng)桿菌后，腫瘤不再生長與分化 C．圖中腫瘤組織可在不含細胞分裂素與生長素的培養(yǎng)基中生長 D．基因通過控制酶的合成控制代謝，進而控制腫瘤組織生長與分化 5.(2011江蘇)下列有關植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是(　　)。 A．愈傷組織是一團有特定結構和功能的薄壁細胞 B．二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株 C．用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子

33、 D．植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得 學案51 植物細胞工程 答案與解析 基礎自查 一．植物細胞工程 1.理論基礎（原理）：細胞全能性 全能性表達的難易程度：受精卵＞生殖細胞＞干細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞 分化過程中分裂素和生長素比例不同結果也不同：分裂素比例低側重生根，分裂素比例高側重于分化出芽，一樣多就只生長不分化。簡記為：分芽生根 2.植物組織培養(yǎng)技術 （1）過程：離體的植物器官、組織或細胞 ―→愈傷組織 ―→試管苗 ―→植物體 （2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。 （3）地位：是培

34、育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。 3.植物體細胞雜交技術 （1）過程： （2）誘導融合的方法：物理法包括離心、振動、電刺激等?；瘜W法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑。 （3）意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。 4.應用： （1）植物繁殖 微型繁殖：可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖 作物脫毒：采用莖尖組織培養(yǎng)來除去病毒（因為植物分生區(qū)附近的病毒極少或沒有） 人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。 優(yōu)點：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲藏和運輸 （2） 作物新品種培育

35、單倍體育種： a過程：植株（AaBb）通過減數(shù)分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四種類型）；對花粉進行花藥離體培養(yǎng)（技術是植物組織培養(yǎng)）；得到單倍體植株；對其幼苗時期進行秋水仙素處理；得到了正常的純合二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型）。 b 優(yōu)點：明顯縮短育種年限 c 突變體利用：在組織培養(yǎng)中會出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種（如篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的突變體） （3）細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：對植物細胞進行培養(yǎng)能夠產(chǎn)生對人們有利的產(chǎn)物。 課堂深化探究 一．植物組織培養(yǎng)技術 １．細胞全能性及表達的條件 (1) 一般生物體的每一個細胞都包含有

36、該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因。 (2) ①受精卵>配子>體細胞。 ②植物細胞>動物細胞。 ③具有持續(xù)分裂能力的細胞高于不分裂的細胞。 ④分化程度低的細胞高于分化程度高的細胞。 材料 離體的細胞、組織或器官 培養(yǎng)基 種類齊全、比例合適的營養(yǎng)物質(zhì)及一定的植物激素 外界條件 a．無菌操作；b．光照：愈傷組織培養(yǎng)最初避光培養(yǎng)，后期見光培養(yǎng) （3）植物細胞全能性表達所需條件 ① 基因的選擇性表達。 ② 離體，無菌，營養(yǎng)物質(zhì)，激素（生長素、細胞分裂素）和適宜的外界條件（適宜的溫度、PH、一定的光照 （4） 根尖、莖尖、形成層部位等分生組織

37、2.植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較 技術內(nèi)容項目 植物組織培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 原理 細胞的全能性 細胞的增殖 培養(yǎng)基成分 礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素和有機添加劑(如甘氨酸、瓊脂等)，屬于固體培養(yǎng)基 葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等，屬于液體培養(yǎng)基 取材 較幼嫩的細胞、組織、器官 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織 培養(yǎng)結果 可以獲得植株，也可以獲得大量細胞 只能獲得大量細胞，不能得到生物個體 應　用 ①植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng) ②生產(chǎn)細胞產(chǎn)品 ③制造人工種子 ④用于轉基因植物的培育 ①生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品 ②培養(yǎng)皮膚移植的材料

38、 ③檢測有毒物質(zhì) ④用于生理、病理、藥理學的研究 相同點 ①都需人工條件下的無菌操作 ②都是合成培養(yǎng)基 ③都需適宜的溫度、pH等條件 二　植物體細胞雜交技術 1.（1） 纖維素酶和果膠酶除去細胞壁； 產(chǎn)生新的細胞壁。 物理法(離心、振動、電激)和化學法(聚乙二醇 （3）通過植物體細胞雜交所得到的雜種細胞，不管是染色體基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。 （4）植物體細胞雜交區(qū)別于傳統(tǒng)植物有性雜交的優(yōu)點是能克服生殖隔離的限制。 2．植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交的比較 3.植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較 植物體細胞雜交 動物細胞融合（單克隆

39、抗體制備） 理論基礎 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞增殖 融合前 處理 酶解法(纖維素酶、果膠酶)去除細胞壁 注射特定抗原使正常小鼠產(chǎn)生免疫反應 促融方法 ①物理法：離心、振動、電刺激等； ②生物法：滅活的病毒 ①物化法：與植物細胞融合相同； ②化學法：聚乙二醇(PEG) 過程 第一步 原生質(zhì)體的制備(酶解法) 正常小鼠免疫處理 第二步 原生質(zhì)體融合(物化法) 動物細胞融合 第三步 雜種細胞的篩選與培養(yǎng) 雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng) 第四步 雜種植株誘導與鑒定 單克隆抗體的提純 意義和

40、 用途 ①克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍； ②突破有性雜交的母系遺傳，獲得細胞質(zhì)基因的雜合子，研究細胞質(zhì)遺傳 ①制備單克隆抗體； ②診斷、治療和預防疾病，例如： a.腫瘤定位診斷，放射性抗體→腫瘤； b.生物導彈治療，抗體→抗癌藥物→腫瘤 對應訓練 1.【解析】植物體細胞都含有該物種全套遺傳信息，所以每個細胞理論上都具有全能性，都有發(fā)育成完整植物體的潛能。植物組織培養(yǎng)是在體外通過人工方法，讓植物細胞表現(xiàn)出全能性，是植物細胞工程的一個基礎技術手段。因為沒有生殖細胞的結合，所以屬于無性繁殖方式。 【答案】D 2.【解析】本題考查植物組織培養(yǎng)過程及

41、細胞全能性方面的知識。植物的組織培養(yǎng)的過程簡要概括為：離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)脫分化，形成愈傷組織，經(jīng)再分化形成根、莖、芽等器官，并進一步培養(yǎng)出完整的植株。該技術的理論基礎是植物細胞的全能性。 【答案】(1)細胞培養(yǎng)(脫分化) 　有絲分裂 (2)細胞分化(再分化)　 形成不同的組織和細胞 (3)高度分化的植物細胞仍保持著細胞全能性 3. 【答案】：（1）植物體細胞雜交技術 基因工程 植物組織培養(yǎng) （2）啟動子 終止子 標記基因。 （3）植物激素 （4）單倍體 全能性 染色體數(shù)目加倍 （5）B （6）多年不結種子、果實，雜

42、種優(yōu)勢衰退，生產(chǎn)種子受到季節(jié)、氣候和地域的影響，生產(chǎn)種子占用大量土地等(答出兩點即可) （7）可以克服生物遠緣雜交不親和的障礙 【解析】：（1）根據(jù)圖示中新細胞獲得的兩個途徑可以看出，涉及的技術有植物體細胞雜交技術和基因工程。從新細胞形成愈傷組織再到形成新品種，可以看出涉及植物組織培養(yǎng)。 （2）根據(jù)表達載體構建需有四個組成部分，可以看出①位于外源基因的兩端，應為啟動子和終止子。②為標記基因。 （3）愈傷組織再分化形成新植株的途徑，受到植物激素的調(diào)控?？梢愿淖冎参锛に氐姆N類及濃度來進行調(diào)控。 （4）花粉是減數(shù)分裂形成的，是正常體細胞染色體數(shù)的一半，經(jīng)培養(yǎng)獲得的植株為單倍體植株。這也是

43、植物組織培養(yǎng)過程，遵循的原理是植物細胞的全能性。但是正常二倍體所產(chǎn)生的單倍體植株高度不育，因為體細胞內(nèi)的染色體成單存在，只有通過染色體數(shù)目加倍，恢復成正常的二倍體才能正常結實。 （5）培養(yǎng)紫草的愈傷組織提取紫草素，不需要光照 （6）人工種子相比傳統(tǒng)的種子，可解決一些問題：多年不結種子、果實，雜種優(yōu)勢衰退，生產(chǎn)種子受到季節(jié)、氣候和地域的影響，生產(chǎn)種子占用大量土地等。 （7）傳統(tǒng)的雜交育種須在同種生物之間進行，兩個物種之間存在生殖隔離。圖示的兩種育種方法可以避免上述問題，可以克服生物遠緣雜交不親和的障礙。 4.【解析】本題考查植物體細胞雜交的知識。 (1)不同物種間存在生殖隔離，自然條件

44、下不能通過雜交的方式產(chǎn)生后代。以白菜為母本、甘藍為父本，經(jīng)人工授粉后，將雌蕊離體培養(yǎng)，得到“白菜—甘藍”雜種幼苗利用了植物細胞的全能性。 (2)觀察植物細胞染色體的數(shù)目和形態(tài)，通常取幼苗的根尖做臨時裝片，用堿性染料染色。觀察、計數(shù)染色體的最佳時期是有絲分裂中期。 (3)由題意知，這樣得到的二倍體“白菜—甘藍”的染色體數(shù)為10+9=19條。由于這樣的植株無同源染色體，故減數(shù)分裂時聯(lián)會紊亂，因此這種植株通常不育，可根據(jù)染色體變異的原理，通過人工誘導產(chǎn)生四倍體“白菜—甘藍”使其可育。 【答案】(1)生殖 　雜交(有性生殖) 　全能性 (2)根尖(莖尖) 　醋酸洋紅液(龍膽紫溶液) 　有絲分裂

45、中期 (3)19 　聯(lián)會紊亂 　染色體變異 5.【解析】植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性。要解答第(2)小題，解題思路就是聯(lián)系植物組織培養(yǎng)的過程圖，圍繞培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)。植物細胞的全能性得以表達的前提條件是離體培養(yǎng)，所以操作的對象是離體的植物器官、組織或細胞，生長條件同時需要適宜的營養(yǎng)成分、溫度和pH等，其中營養(yǎng)物質(zhì)礦質(zhì)元素或無機鹽是必需的。按照培養(yǎng)的目的，可培養(yǎng)到愈傷組織階段，利用愈傷組織就可提取紫杉醇。 【答案】（1）植物細胞的全能性 （2）離體組織、細胞（或外植體） 礦質(zhì)元素或無機鹽 植物激素 愈傷組織 實驗探究 【解析】（1）由雜種細胞植株，采用的技術手段是植物組織培

46、養(yǎng)技術，說明植物細胞具有全能性。（2）人工種子是具生根發(fā)芽能力的胚狀體，包裹上人造種皮制得。 （3）誘導原生質(zhì)體融合最常用的誘導劑是聚乙二醇(PEG)，融合依據(jù)的原理是細胞膜的流動性。（4）選取適宜濃度的蔗糖溶液，不用理由蒸餾水是為了保持原生質(zhì)體正常的形態(tài)。 【答案】(1)植物組織培養(yǎng) 全能性 (2)胚狀體 (3)聚乙二醇(PEG) 細胞膜的流動性 (4)①可防止原生質(zhì)體過度吸水漲破（保持原生質(zhì)體正常的形態(tài)） ②第二步：用適宜濃度的蔗糖溶液代替細胞壁分解液，其他操作同第一步，得到對照組裝片 第三步：在顯微鏡下觀察比較實驗組和對照組裝片洋蔥細胞的形態(tài) 結果預測和解釋：實驗

47、組裝片的洋蔥細胞呈分散的紫色球形，表明細胞壁已被分解；對照組裝片的洋蔥細胞呈相互連接的紫色多邊形，表明細胞壁未被分解。 限時訓練 題組一　植物組織培養(yǎng) 1．C解析:植物組織培養(yǎng)屬于營養(yǎng)生殖的范疇，但又有自己的特點，營養(yǎng)生殖過程中不需經(jīng)過脫分化和再分化等過程，而是直接生長、發(fā)育。 2．A　[植物離體的細胞與組織(包括體細胞、花藥、胚等)均可用作外植體進行組織培養(yǎng)。其中用花藥離體培養(yǎng)得到的是單倍體植株。] 3．D?、賹儆诙啾扼w育種，此過程不需要植物組織培養(yǎng)。②大量脫毒苗培育、③轉基因植物的培育、④單倍體幼苗的培養(yǎng)都需要植物組織培養(yǎng)。⑤無子西瓜沒有種子，不能繁殖后代，若要快速培育大量無子西

48、瓜植株可利用三倍體植株進行組織培養(yǎng)，快速獲得大量后代。 題組二、植物體細胞雜交 4．C解析：滅活病毒是誘導動物細胞融合的方法，而不能誘導植物細胞原生質(zhì)體融合。 5.解析　去除植物細胞壁可以用纖維素酶和果膠酶；原生質(zhì)體融合后再產(chǎn)生出細胞壁標志著雜種細胞的形成；植物體細胞雜交的目的是為了獲得雜種植株；植物體細胞雜交不經(jīng)過有性生殖過程，所以可以克服遠緣雜交不親和的障礙。 答案　C 6．A　植物體細胞雜交首先要獲取不同植物的體細胞，然后促其融合，最后將雜種細胞培育成新植物體。限制性核酸內(nèi)切酶主要應用于基因工程。 題組三、綜合應用 7．(1)植物細胞的全能性　基因選擇性表達 (2)單

49、(3)①長勢相似的普通“白菜—甘藍”?、诶ハx幼蟲 ③甲、乙植株上昆蟲幼蟲均正常生活　甲植株上昆蟲幼蟲死亡，乙植株上昆蟲幼蟲正常生活(②、③其他答案合理也可) 解析　(1)D→F的過程說明細胞具有全能性，雜種植物具有的性狀是基因選擇性表達的結果。(2)凡是由未受精的配子發(fā)育而成的個體都是單倍體。(3)應注意實驗設計的對照原則、等量原則及單一變量原則。 8.(1)愈傷組織　植物細胞全能性　(2)無菌 (3)有絲分裂　YYmm或Yymm或yymm　(4)纖維素酶和果膠酶　(5)具有兩個親本的遺傳物質(zhì) 【解析】　(1)Ⅰ中高度分化的植物細胞脫分化形成的是愈傷組織。而已分化的韌皮細胞再次成長為

50、植物個體(幼苗)屬于組織培養(yǎng)。其理論基礎(原理)是植物細胞的全能性。 組織培養(yǎng)時由于營養(yǎng)物質(zhì)豐富、外界環(huán)境條件(溫度、光照、激素)優(yōu)越，很適合生物生長，也特別適合細菌等微生物生長，為避免微生物過度繁殖對組織培養(yǎng)的影響，應保持組織培養(yǎng)的用具與環(huán)境無菌且進行無菌操作。 Ⅱ中花粉經(jīng)組織培養(yǎng)直接長成的幼苗是單倍體，該過程屬于單倍體體細胞的增殖，而體細胞增殖是通過有絲分裂完成的。植物C是基因型為Yymm的植株的花粉經(jīng)過花粉兩兩融合后形成的細胞A以組織培養(yǎng)方式得到的。依據(jù)基因分離定律可知，親本為Yymm的植物的花粉基因型為Ym或ym。這樣融合細胞A可能是Ym與Ym的花粉融合得到，也可能是ym與ym的花

51、粉融合得到，還可能是Ym與ym的花粉融合得到。即融合細胞A的基因型可能是YYmm、yymm、Yymm。組織培養(yǎng)得到的植物體C是細胞A全能性的體現(xiàn)，故植物體C的基因型取決于細胞A。所以植物C的基因型是YYmm或yymm或Yymm。 (4)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，根據(jù)酶的專一性，要去除植物細胞壁則必定要使用纖維素酶與果膠酶。(5)Ⅳ是植物體細胞雜交的過程。由于細胞B是番茄與馬鈴薯的體細胞融合而成，則細胞B具有番茄和馬鈴薯兩親本的遺傳物質(zhì)。植物D是由細胞B經(jīng)組織培養(yǎng)而成，細胞B的基因型決定了植物D的基因型。故植物D與細胞B一樣具有兩親本的遺傳物質(zhì)。 9.【解析】香蕉是三倍體、高度不育

52、，要大規(guī)模快速繁殖，只能通過植物組織培養(yǎng)，培育人工種子進行繁殖；植物的莖尖、根尖不帶病毒，可通過組織培養(yǎng)的方式獲得脫毒苗；用細胞工程的方法培育抗寒香蕉品種，應該采用體細胞雜交技術，讓不同品種的體細胞進行融合，通過對雜種細胞進行組織培養(yǎng)獲得新個體，從中篩選出所需類型 【答案】 (1)選取香蕉外植體，通過誘導脫分化產(chǎn)生愈傷組織，然后通過調(diào)整植物激素比 例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗（或通過誘導大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發(fā)長成幼苗）。(2）莖尖（分生組織）組織培養(yǎng)；莖尖不帶病毒（或病毒在植物體內(nèi)分布不均勻）；植物細胞全能性。(3)①BBTV病毒基因的檢測（DNA分子雜交技術）

53、；②BBTV病毒蛋白的檢測（獲得抗血清，利用抗原一抗體的雜交反應，判斷病毒是否存在）。(4）①選擇NaCl溶液的合適濃度，利用DNA和其它雜質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性，達到分離目的；②加人一定量酒精，使部分蛋白質(zhì)雜質(zhì)溶解酒精，與DNA分離；③加人蛋白酶，除去蛋白質(zhì)雜質(zhì)的干擾；④控制DNA提取的溫度，使大多數(shù)蛋白質(zhì)雜質(zhì)變性。（5)將基因插人土壤農(nóng)桿菌的質(zhì)粒，構建表達載體，通過農(nóng)桿菌的轉化導人香蕉受體細胞，成功轉化的香蕉細胞通過組織培養(yǎng)形成植株。生態(tài)安全問題包括：①外源基因擴散到其他物種（外源基因漂移）；②轉基因植株擴散影響生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能；③轉基因植株擴散對生物多樣性的影響；④轉

54、基因植物殘體或分泌物對環(huán)境的影響。（6）體細胞雜交育種，其依據(jù)是將不同品種的香蕉體細胞利用細胞融合技術融合成 雜種細胞后培育出抗寒香蕉品種（或體細胞誘變育種，其依據(jù)是利用誘變劑等 方法使香蕉離體培養(yǎng)細胞發(fā)生基因突變，然后篩選培育出抗寒品種）。蛋白質(zhì)工程方法的步驟為：①果膠裂解酶蛋白的功能分析，②果膠裂解酶蛋白的結構預測和設計，③果膠裂解酶基因的改造。 高考真題體驗 1.【答案】Ａ 【解析】草莓植株分生區(qū)細胞不含病毒或含病毒的量少，可以利用莖尖（或根尖）經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)出脫毒幼苗。 2.【答案】(1) 降低 (2) 適量的生長素 (3) ③ (4) ①④

55、 4 (5)增殖和分化 二倍體幼苗 【解析】(1)2，4-D常用于植物愈傷組織的誘導和生長，但它趨向于抑制植物形態(tài)的發(fā)生，當愈傷組織再分化形成新的植株個體時，要減小2，4-D抑制植物形態(tài)發(fā)生的作用。所以在配制分化培養(yǎng)基時需降低2，4-D的濃度。 (2)根據(jù)題意，此時已經(jīng)出現(xiàn)具有分生能力的綠色芽點，但不能繼續(xù)出芽。由于生長素有促進再分化過程中芽的生長，所以在培養(yǎng)基中添加適量的生長素，以促進幼苗形成。 (3)綠色芽點細胞為分生區(qū)細胞，排列緊密；剛融合的雜種細胞沒有細胞壁，不可能發(fā)生質(zhì)壁分離；愈傷組織細胞排列疏松無規(guī)則；再分化產(chǎn)生胚狀體，需要光照刺激，會促進葉綠體的形成

56、，可在光學顯微鏡下觀察到葉綠體。 (4)色素具有不同的吸收光譜，葉綠素a、b主要吸收的是紅光和藍紫光。而對綠光和黃光吸收很少。在本題中，通過光合放氧速率反映出二者光合作用強度的大小，自變量是葉綠素a、b比例上的差異。從結果來看，二者放氧速率差異不大，而突變體中葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對照，說明該同學用的光不是紅色和藍紫色，所以是綠色和黃色。通過紙層析法分離色素時，葉綠素a、b分布于第3、4條（自上而下）。因為突變體中葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對照，所以會發(fā)現(xiàn)突變體第4條色素帶窄于對照組。 (5)利用胚乳誘導愈傷組織，由于胚中含有植物激素，會影響愈傷組織的增殖和分化，所以需適時

57、剔除胚。因為胚是由受精卵發(fā)育而來的，是二倍體。剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍體幼苗。 3.【答案】．D 【解析】A項愈傷組織源自外植體的脫分化，其細胞無特定形態(tài)、結構和功能；花粉離體培養(yǎng)得到的只是單倍體植株，B項描述缺少了秋水仙素處理的環(huán)節(jié)；C、人工種子內(nèi)包裝的是胚狀體，而非愈傷組織；D、既要篩選出耐鹽突變體，當然得在含一定鹽分的培養(yǎng)基上選擇。 4.【答案】B 【解析】S基因控制植物生長素合成酶的合成，R基因控制細胞分裂素合成酶的合成，兩種基因的表達關系決定植物產(chǎn)生腫瘤的種類，從而說明基因可通過控制酶的合成來影響代謝，決定性狀，D項正確。S基因不表達，R基因表達，則細胞分裂素與生長素

58、的比值升高，由圖可知，可誘發(fā)生芽瘤形成，A項正確。 因腫瘤組織細胞中含有S、R基因，可產(chǎn)生細胞分裂素和生長素，因此在不含有該激素的培養(yǎng)基上可以生長，C項正確。因T-DNA已經(jīng)整合到植物染色體DNA上，因此，即使除去腫瘤中的土壤農(nóng)桿菌，因細胞中含有T-DNA，腫瘤仍會生長和分化，B項錯誤。 5.解析　本題考查植物細胞工程，同時考查綜合分析與遷移能力。愈傷組織細胞是一團排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的、具分生能力的薄壁細胞，不具有特定的結構和功能。二倍體植株的花粉中只含一個染色體組，培養(yǎng)得到的個體為單倍體，高度不育，幼苗用秋水仙素處理后得到的植株才能穩(wěn)定遺傳。人工種子中包裹的不能是愈傷組織。用特定的選擇培養(yǎng)基可篩選出所需要的突變體類型。 答案　D 16 用心 愛心 專心