高考生物一轮复习 现代生物科技专题 第2课 植物细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

第2课植物细胞工程 考点一植物细胞工程的基本技术 必备知识回顾 1 细胞工程的概念 1 原理 2 操作水平 水平或 水平 细胞生物学和分子生物学 细胞 细胞器 3 目的 按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 4 分类 根据操作对象的不同 分为 和 遗传物质 细胞产品 植物细胞工程 动物细胞工程 2 细胞的全能性 1 含义 具有某种生物 的任何一个细胞 都具有 的潜能 2 物质基础 细胞内含有本物种全部的 全部遗传信息 发育成完整生物体 遗传信息 3 植物细胞全能性表达条件 具有完整的细胞结构 处于 状态 提供一定的 和其他适宜外界条件 4 体内细胞不表达全能性的原因 基因在特定的时间和空间条件下 形成不同的组织 器官 离体 营养 激素 选择性表达 3 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 2 过程 全能性 脱分化 再分化 3 培养条件 无菌 培养基 培养材料和培养器械 固体培养基 大多由无机营养成分 激素 琼脂四部分组成 光照 阶段不需要光照 激素调控 培养基中 和 的比例调控组织培养进程 灭菌 消毒 有机营养成分 脱分化 生长素 细胞分裂素 4 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 并把杂种细胞培育成 的技术 不同种 杂种细胞 新的植物体 2 过程 去壁 酶解法 所用酶为 纤维素酶和果胶酶 诱导原生质体融合 细胞膜具有一定的流动性 离心 振动 电激 聚乙二醇 peg 再生出细胞壁 植物体细胞杂交成功的标志 形成 优点 克服不同生物 的障碍 变异类型 杂种植株 远缘杂交不亲和 染色体变异 特别提醒 激素比例与细胞分裂分化的关系 1 适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根 2 适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽 3 比例适中诱导产生愈伤组织 如图所示 核心素养提升 典例示范 2018 湖北七市联考 育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验 请据图回答问题 1 图 由番茄韧皮部细胞形成幼苗a的过程需要经过 两个关键步骤 该过程依据的原理是 2 植物组织培养除了需要提供一定的营养 温度和光照外 还必须在 的条件下进行 3 已知番茄的红果 y 对黄果 y 为显性 少室 m 对多室 m 为显性 控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上 用红果多室 yymm 番茄植株的花粉进行图 有关实验 则图 中 从花粉形成幼苗b所进行的细胞分裂方式是 图 中植物体c的基因型为 细胞a为两两融合细胞 4 图 中需要去除细胞壁 获得具有活力的 5 在图 中 经过鉴别和筛选后 通常植物体d能表现出两个亲本的遗传性状 根本原因是 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究 具体表现在三个角度 解析 1 图 表示由番茄韧皮部细胞形成幼苗a的过程 需要经过脱分化和再分化两个关键步骤 该过程依据的原理是植物细胞全能性 2 植物组织培养除了需要提供一定的营养 植物激素 生长素 细胞分裂素 温度和光照外 还必须在无菌的条件下培养 3 用红果多室 yymm 番茄植株的花粉进行图 有关实验 图 中 从花粉形成幼苗b所进行的细胞分裂方式是有丝分裂 图 中花粉为ym ym 花粉可以同型融合 也可以异型融合 故细胞a的基因型为yymm或yymm或yymm 则植物体c的基因型为yymm或yymm或yymm 4 图 中需要去除细胞壁 获得具有活力的原生质体 5 在图 植物体细胞杂交 中 经过鉴别和筛选后 通常植物体d能表现出两个亲本的遗传性状 根本原因是具有两个亲本的遗传物质 答案 1 脱分化和再分化植物细胞全能性 2 植物激素无菌 3 有丝分裂yymm或yymm或yymm 4 原生质体 5 具有两个亲本的遗传物质 母题变式 变式1植物组织培养植物组织培养时 需要将离体的 在适宜的条件下培养 通过 诱导产生 再经过 最终形成完整的植株 植物器官 组织或细 胞 脱分化 愈伤 组织 再分化 变式2植物体细胞杂交植物体细胞杂交时首先要用 去掉细胞壁 在形成杂交细胞时还要再生细胞壁 细胞壁的再生依赖于 细胞结构 的作用 纤维素酶和果胶酶 高尔基体 高考角度全练 角度一植物组织培养过程1 传统的人工繁殖兰花的方法是分株繁殖和种子繁殖 随着科学技术的进步 人们开始采用 组织培养繁殖兰花 如图所示 1 图中 过程为 的名称为 其细胞与叶肉细胞相比 不含有的细胞器是 2 兰花的叶肉细胞之所以能培养为新个体 是因为细胞中含有 具有发育成完整个体的潜能 3 图中 过程为 与 过程相比较 培养基中各种激素的种类 填 相同 或 不同 下同 各种激素的含量 4 有人想利用植物体细胞杂交技术解决兰花生根速度慢 幼苗生存能力弱的难题 但操作后得到的 韭菜 兰花 并没有预想中的 繁殖容易 香气浓郁 可能的原因是 解析 1 离体的组织细胞通过脱分化过程失去其特有的形态 结构 形成愈伤组织 愈伤组织细胞中不含有叶绿体 2 细胞具有全能性的原因是细胞中含有本物种生长 发育所需要的全部遗传信息 3 愈伤组织经过再分化过程形成胚状体 脱分化过程与再分化过程相关的培养基中均含有生长素和细胞分裂素 但两种激素的含量不同 4 两个物种的细胞发生融合后 二者的遗传物质可能相互影响 导致某些基因无法正常表达 答案 1 脱分化愈伤组织叶绿体 2 本物种的全部遗传信息 3 再分化相同不同 4 两个物种之间的基因相互影响 导致某些基因无法正常表达 加固训练 2018 广州模拟 如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作置于入试管后 在一定的条件下 形成试管苗的培育过程 请据图回答下列问题 1 要促进细胞分裂生长 培养基中应有营养物质和激素 营养物质包括 和小分子有机物 激素包括细胞分裂素和 两类植物激素 2 此过程依据的原理是 a和b阶段主要进行的分裂方式是 b阶段除了细胞分裂外 还进行细胞 等 3 此过程要进行无菌操作 主要是指对 进行灭菌消毒 b阶段需要光照 原因是 4 试管苗的根细胞没有叶绿素 而叶肉细胞具有叶绿素 这是基因 的结果 解题指南 解答本题时需关注以下两点 1 用于植物组织培养的培养基成分中营养成分和激素的种类 2 植物组织培养的过程中需要无菌操作 脱分化过程中不需要光照 但再分化过程中需要光照 解析 1 要促进细胞分裂生长 培养基中应有营养物质和激素 营养物质包括无机物和小分子有机物 激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素 2 植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性 a是脱分化过程 b是再分化过程 两者均进行有丝分裂 b阶段除了细胞分裂外 还进行细胞分化等 3 植物组织培养过程需要无菌操作 主要是指对培养基进行灭菌消毒 再分化阶段需要光照 原因是在此过程中芽发育成叶 叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 4 试管苗的根细胞没有叶绿素 而叶肉细胞具有叶绿素 这是基因选择性表达的结果 答案 1 无机物生长素 2 植物细胞的全能性有丝分裂分化 3 培养基芽发育成叶 叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 4 选择性表达 角度二植物体细胞杂交过程2 2018 长春模拟 为培育出含 胡萝卜素的 黄金大米 科研人员提出以下两套培育方案 请分析回答下列问题 1 甲方案中 胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是 若研究人员已知 胡萝卜素基因序列 可采用 方法获得 胡萝卜素基因 过程中可用 技术检测水稻体细胞dna上是否插入了 胡萝卜素基因 2 乙方案中 在体细胞杂交前需要用酶除去细胞壁获得原生质体 诱导体细胞融合的化学试剂常用 通过 获得 黄金大米 幼苗需要经过 两个过程 依据的原理是 在培养过程中 除了在培养基中添加营养物质外 还需要添加 3 与传统育种方法相比 甲 乙两套方案共同的优点是 解析 1 玉米的基因能在水稻体内表达的原因是所有生物共用一套遗传密码 若已知基因序列 可采用人工合成的方法获得目的基因 检测目的基因是否插入水稻体细胞中可用dna分子杂交技术 2 在植物体细胞杂交前需要用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体 诱导体细胞融合的化学试剂常用聚乙二 醇 乙方案中通过 获得 黄金大米 幼苗需要经过脱分化和再分化两个过程 依据的原理是植物细胞的全能性 在培养过程中 除了在培养基中添加营养物质外 还需要添加植物激素 3 与传统育种方法相比 甲 乙两套方案共同的优点是克服远缘杂交不亲和障碍 答案 1 所有生物共用一套遗传密码 密码子 人工合成dna分子杂交 2 聚乙二醇脱分化和再分化 植物 细胞的全能性 植物 激素 生长素和细胞分裂素 3 克服远缘杂交不亲和障碍 打破生殖隔离 加固训练 1 白菜 甘蓝 是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种 它具有生长期短和耐储藏等优点 下图是 白菜 甘蓝 的培育过程示意图 它们的基因型分别为aabb ccdd 请回答下列问题 1 如果将已去除细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中 细胞呈现什么形态 2 只考虑两两融合 过程 获得的融合细胞的基因型可能为 3 过程 是 过程 此过程中需合成的生物大分子是 4 已知白菜细胞中含有2m条染色体 甘蓝细胞中含有2n条染色体 则杂种植株体细胞染色体数为 若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功 得到的后代应含 条染色体 5 过程中进行的细胞分裂方式是 该过程先诱导细胞分裂形成 再由它分化形成杂种植物幼苗 解析 1 细胞壁具有保护细胞的作用 失去细胞壁的保护 在等渗溶液中由于其细胞表面张力的作用呈圆球形 2 只考虑两两融合 该过程可能有三种融合细胞 3 过程 是细胞壁的再生过程 此过程中需合成的生物大分子是纤维素 4 植物体细胞杂交获得的杂种植株为异源四倍体 有性杂交获得的杂种后代为异源二倍体 5 植物组织培养过程中外植体通过有丝分裂增加细胞数目 答案 1 呈圆球形 2 aaaabbbb aabbccdd ccccdddd 3 细胞壁的再生纤维素 4 2m 2nm n 5 有丝分裂愈伤组织 2 2018 江西九江七校联考 根据如图所示植物体细胞杂交技术流程图 回答相关问题 1 运用传统有性杂交 即用番茄 马铃薯杂交 在自然状态下不能得到杂种植株 原因是 2 在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中 依据的原理是 其中过程 称为 3 已知番茄 马铃薯分别为四倍体 二倍体 则 番茄 马铃薯 属于 倍体植株 4 已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物 可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产 若利用此技术 将柴油树细胞培养到 填字母编号 阶段即可 5 若培育抗虫棉 将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵 然后进行组织培养 该过程相当于 填数字编号 6 人工种子是由发育到 填字母编号 过程的结构包裹上人工种皮制备的 解析 1 番茄和马铃薯属于两个物种 存在生殖隔离 不能通过有性杂交产生后代 2 在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中 依据的原理是细胞的全能性 其中过程 称为原生质体融合 3 由于番茄 马铃薯分别为四倍体 二倍体 因此 番茄 马铃薯 属于异源六倍体 4 柴油是植物细胞的代谢产物 将 柴油树细胞培养到愈伤组织阶段即可提取 愈伤组织阶段为图中的e阶段 5 若培育抗虫棉 将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵 然后进行组织培养 包括脱分化和再分化两个阶段 即图中的 6 人工种子是以植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等为材料 经过人工薄膜包装得到的种子 答案 1 不同物种之间存在生殖隔离 2 细胞的全能性原生质体融合 3 六 4 e 5 6 f 易错提醒 植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质不同 1 植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞a b进行融合 a含有2x条染色体 2个染色体组 其基因型为aabb b含有2y条染色体 2个染色体组 其基因型为ccdd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体 数为2x 2y 基因型为aabbccdd 因此体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管是染色体数 基因型还是染色体组 都采用直接相加的方法 2 植物有性生殖 有性生殖的子代细胞中染色体数为x y 基因型为abcd或abcd或abcd或abcd 即先减半再相加 考点二植物细胞工程的实际应用 必备知识回顾 1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 保持优良品种的 高效快速地实现大量繁殖 遗传特性 2 作物脱毒 利用 如茎尖 培养获得 3 人工种子 不定芽 顶芽和腋芽等包上人工种皮制成 分生组织 脱毒 苗 胚状体 2 作物新品种的培育 单倍体 大大缩短育种年限 基因突变 愈伤组织 突变率 3 细胞产物的工厂化生产 1 细胞产物种类 蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 2 技术基础 技术 3 培养阶段 阶段 植物组织培养 愈伤组织 核心素养提升 典例示范 2013 全国卷 甲 乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物 甲含有效成分a 乙含有效成分b 某研究小组拟培育同时含有a和b的新型药用植物 回答下列问题 1 为了培育该新型药用植物 可取甲和乙的叶片 先用 酶和 酶去除细胞壁 获得具有活力的 再用化学诱导剂诱导二者融合 形成的融合细胞进一步培养形成 组织 然后经过 形成完整的杂种植株 这种培育技术称为 2 上述杂种植株属于多倍体 多倍体是指 假设甲与乙有性杂交的后代是不育的 而上述杂种植株是可育的 造成这种差异的原因是 3 这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖 经植物组织培养得到的 等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子 素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维 具体表现在两个角度 解析 本题主要考查植物体细胞杂交过程 1 纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分 去除细胞壁常用的方法是用纤维素酶和果胶酶处理 去除细胞壁后 得到原生质体 诱导融合后 原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织 然后经过再分化形成完整的杂种植株 2 多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱 无法形成正常配子导致不育 3 经植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽或腋芽 包裹上人工种皮即可形成人工种子 答案 1 纤维素果胶原生质体愈伤再分化 或分化 植物体细胞杂交技术 2 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 其他合理答案也可 在减数分裂过程中 前者染色体联会异常 而后者染色体联会正常 其他合理答案也可 3 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 答对其中一个即可 高考角度全练 2018 保定模拟 植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示 1 培育胚状体利用了 这一项生物技术 胚状体再继续培养 则可培育出完整的植株 这体现了 培养基中含有的能源物质是 接种前需要对培养基进行严格的 2 若为了获得三七的细胞产物 则只需要将三七叶肉细胞培养到 若为了获得三七的人工种子 则需要培养到 若通过基因工程要获取抗虫棉 目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是 法 3 从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中 必须要经过 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂 原代培养 传代培养 植物体细胞杂交 细胞融合 脱分化 再分化 解析 1 离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织 通过再分化形成胚状体 再通过细胞分裂 分化发育成一个完整的植株 该技术称为植物组织培养 其原理为植物细胞的全能性 培养基中含有的能源物质是蔗糖 培养基要求进行严格的灭菌 2 三七的细胞产物为细胞的代谢产物 将三七叶肉细胞培养到愈伤组 织即可 获得人工种子需培养至胚状体 棉花为双子叶植物 导入抗虫基因常用农杆菌转化法 3 离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化形成愈伤组织 经再分化形成具有根和芽的胚状体 该过程中的细胞分裂方式主要是有丝分裂 答案 1 植物组织培养植物细胞的全能性蔗糖灭菌 2 愈伤组织胚状体农杆菌转化 3 加固训练 dha对脑神经发育至关重要 以a b两种单细胞真核藻为亲本 利用细胞融合技术选育高产dha融合藻 两种藻特性如下表 据表回答 1 选育的融合藻应具有a藻 与b藻 的优点 2 诱导融合前需用纤维素酶处理两种