植物细胞工程考点3.doc

植物细胞工程考点精析：本考点包括植物细胞工程的基本技术和植物细胞工程的实际应用两部分，考纲的要求是：理解并应用植物组织培养和植物体细胞杂交技术。08年的高考中，江苏卷以两道选择题分别考查了植物组织培养的结果分析与评价；全国卷也以选择题考查了植物组织培养的染色体变化；海南卷以非选择题的形式全面考查了植物组织培养的过程。该考点内容在必修和选修过程中都有讲述，也是目前科研的热点，更是高考的重点，下列从基本原理、操作特点、杂交技术和实际应用四个方面例析之。考点1、细胞全能性及其表现条件（1） 生物体细胞的全能性细胞全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性，受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性，生物体的细胞具有全能性的根本原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因，同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性。【典例1】有关细胞全能性的叙述，不正确的是A 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高B 生物体内由于细胞分化，全能性很难表达C 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D 植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性【复习提示】（1）、分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是因为基因选择性表达，遗传物质并没有发生变化。（2）、在离体和适当的条件下，分化的体细胞才能表达其全能性。 （3）、全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞。考点2进行植物组织培养时应注意的问题（1）选择外植体时，由于外植体的脱分化难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而有很大差异，花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难；（2）消毒。植物组织培养要想取得成功，必须有效防止细菌等的污染，细菌等微生物存在时会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡；（3）光照。离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理，愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理；（4）激素调控。生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。【典例2】2008江苏高考）下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是A培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同【典例3】2008海南.（18分）某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：（1）图中表示的是该花粉培养过程中的 过程，表示的是 过程，X代表的是 ，表示的是 过程，表示的是诱导 过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为成熟花粉的完整植株都称为 植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有 。（3）对植株进行 ，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种。花药培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。【典例4】（2008江苏）某组织培养实验室的愈伤组织被真菌严重污染，为查找污染原因设计了4个实验，实验条件除图示外其他均相同。下列各图表示实验结果，据图可得出的初步结论是A污染主要不是培养基灭菌时间短造成的B污染主要来源于组织培养所用的离体组织C调节培养基pH不能解决污染问题D调节培养温度不能解决污染问题【复习提示】植物组织培养就是将植物的器官、组织、细胞甚至细胞器进行离体地、无菌的培养。首先将外植体分离出来，然后在无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织，另外在愈伤组织随外植体生长一段时间后还需要更换培养基继续培养，以避免代谢产物积累及水分散失等因素的影响。考点3、植物体细胞杂交技术（1）概念：将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的方法。（2）过程：包括原生质体的制备，原生质体的融合，杂种细胞的筛选和培养，以及杂种植株的再生与鉴定等环节，其关键是去除细胞壁和原生质体间的融合。（3）诱导原生质体融合的方法：（4）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。【典例5】科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株，如图，其中表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)实现过程的技术是_，在此之前使用_酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？_。过程如放在神舟七号飞船上则更易进行，这是因为_。与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为_。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是_，其中过程相当于_过程，涉及的分裂方式为_。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物紫杉醇，培养将进行到_(填字母编号)。(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞内含_条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_倍体植株。(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是_。【归纳总结】植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：传统杂交细胞杂交依据杂种优势细胞全能性、原生质体融合过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合应用范围种内种内、种间均可考点4、植物细胞工程的实际应用 （1）植物繁殖的新途径微型繁殖：通过植物组织培养技术，快速繁殖优良品种，可进行工厂化育苗生产，如兰花的生产；作物脱毒：选取作物无病毒组织（茎尖）进行组织培养，获得脱毒苗的技术。如马铃薯、草莓等的脱毒。人工种子：用人工薄膜包裹植物组织培养形成的胚状体所得到的种子，芹菜、花椰菜、水稻等的胚状体已成功制成了人工种子。 （2）作物新品种的培育作物新品种的培育：单倍体育种：花药离体培养后，再用秋水仙素处理，获得的后代为纯合子，明显缩短了育种年限（一般为2年）；突变体的应用：植物组织培养过程中，培养细胞一直处于不断的分生状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变，从这些突变的个体中，可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 （3）细胞产物的工厂化生产植物细胞在代谢过程中，能够产生一些有机化合物，如人参皂甙、奎宁、除虫菊脂、茉莉花油、番红素等，它们可以用作药物、杀虫剂、香料、色素等。所采取的办法就是通过对相应的离体器官、组织、细胞进行组织培养，筛选出高产细胞株，进行大规模发酵生产。【典例6】右图为人工种子的培育过程示意图，请据图回答：（1）人工种子依据的原理是_，经过_技术培育而成的。（2）包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？_。（3）某二倍体植物基因型有DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子，这种种子萌发形成的个体称为_，基因型_。（4）表示脱分化过程，其实质是_；表示再分化的过程，其实质是_。（5）从胚状体的类型上分析，人工种子萌发长成的植株是否可育？_。【典例7】用组织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。下列说法错误的是A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”是紫草叶肉细胞经过脱分化和再分化而获得的B从图中可以看出反应器中紫草细胞的生长呈现S型增长规律C从图中可以看出反应器中影响紫草素产量的因素是细胞数量和细胞所处的生长期D在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是保证氧气供应充足，并使细胞与培养液充分接触【拓展延伸】工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？科学家发现，植物细胞在液体培养基上的分裂速度比在固体培养基上的要快得多，经过努力，终于能够大规模培养植物细胞，并从中提取所需的物质。这种培养方法分为三步： 第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，使愈伤组织块上的细胞相互分离，制成单细胞悬浮培养物，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。第二步，将第一步选