(课标人教版)选修三第二讲细胞工程(克隆技术) 一 植物细胞工程

1、植 物 细 胞 工 程,基 本 技 术,植 物 细 胞 工 程,1.理论依据 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 2全能性的高低(大小) (1)受精卵配子体细胞。 (2)分化程度低的细胞分化程度高的细胞。 (3)植物细胞动物细胞。,3体细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。 4体现全能性的条件：处于离体状态，在一定的营养物 质、激素和其他外界条件的作用下。 5植物组织培养,(1)过程：离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 根、芽植物体。,脱分化,再分化,(2)地位：是培育转基因植

2、物、植物体细胞杂交培育植物 新品种的最后一道工序。,(1)离体的动物体细胞，其全能性受到限制，但其细胞核仍 然保持全能性(如克隆技术培养动物个体)，然而需要卵 细胞质才能体现出来，这说明细胞质中有调控核内基因 表达的因素存在。 (2)植物组织培养的结果据培养目标而异： 繁殖培育成试管苗； 生产人工种子培育至愈伤组织再分化； 生产细胞产品培育至愈伤组织。,1.(2010荆州模拟)在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形 成愈伤组织的过程中，下列各项中为非必要条件的是() A.培养基需消毒灭菌 B.给予适宜的温度 C.给予充足的光照 D.给予适宜的养料和激素,解析：在植物组织培养过程中，将离体的组织细

3、胞置于相应的培养基中，在一定的激素刺激下，使其发生脱分化后形成愈伤组织，并在此基础上，逐渐分化成具有根、芽的植物胚状体。在脱分化形成愈伤组织时，由于植物细胞脱离了植物体，所有营养必须从培养基中获得，同时在此过程中易受到细菌的感染而死亡，因此必须对培养基进行消毒。愈伤组织再分化成根、芽的胚状体时，需给予光照刺激，以促进叶绿素的合成，为随后的光合作用提供有利条件，本题中的限定前提是细胞脱分化形成愈伤组织的过程而不是再分化过程。,答案：C,2.下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的 是 () A.属于无性生殖 B.主要理论依据是植物细胞具有全能性 C.培养过程中由于人工培养基含大量营养，

4、不需光照就能 发育成完整植株 D.人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包 括矿质元素、糖、维生素等,解析：植物组织培养属于无性生殖，依据的理论基础为细胞的全能性；在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部营养物质；组织培养的脱分化阶段不需要光，但是再分化阶段需要光。,答案：C,1.过程,2.意义 (1)克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 (2)产生新的物种。 3原理：生物膜具有一定的流动性和细胞的全能性,3(2010江门模拟)科学家利用细胞工程培育了“白 菜甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：,(1)由D形成F过程所依据的原理是_，从本质上讲，“白菜

5、甘蓝”杂种植株具有的性状是_ _的结果。 (2)若“白菜甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是_倍体。 (3)“白菜甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。,取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜甘蓝”植株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在_ _植株乙上。 适宜条件下培养一段时间后，分别观察_ _的生活情况。 若_，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若_，说明甲植株的抗虫基因得到表达。,解析：(1)DF的过程说明细胞具有全能性，杂种植物具有的性状是

6、基因选择性表达的结果。(2)凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。(3)应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。,答案：(1)细胞的全能性基因选择性表达(2)单 (3)长势相似的普通“白菜甘蓝”昆虫幼虫 甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活甲植株上昆虫幼虫灭亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(、其他答案合理也可),下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述，错误的是 () A.利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制，培育远缘杂种 B.不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程 C.两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型一致 D.两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的遗

7、传物质来自母本的多于来自父本的,解析植物体细胞杂交包括植物原生质体融合、植物组织培养两过程。利用植物体细胞杂交技术可克服物种间生殖隔离的限制，培育远缘杂种。紫茉莉枝条颜色遗传属于细胞质遗传，故两个不同品种的紫茉莉杂交，正交、反交所得F1的表现型不一致。因受精卵的细胞质几乎全来自卵细胞，故两个不同品种的紫茉莉杂交，F1的细胞中遗传物质来自母本的多于来自父本的。,答案C,(1)表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。植物体 细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细 胞就结束。杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征， 原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 (2)体细胞杂交即两个细胞融合成

8、一个细胞，不管染色体基 因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 (3)该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟 德尔的遗传定律。,酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。,(注：“”越多表示绿色越深，“”表示颜色无显著变化),(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是_ _， _使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。 (2)从绿色的深浅可推测

9、：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有_等多种酶。该实验中_是空白对照组，其设置意义是_ _。,(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用_洗涤。 (4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是_。,解析(1)底物与酶接触的越充分，反应速率越大，从而可提高酶解的效果。(2)细胞壁的成分为纤维素和果胶，蜗牛酶液酶解效果最好，则其必含纤维素酶和果胶酶。空白对照实验中，没有实验处理的为对照组。此实验中无酶处理的为对照组。目的是为了排除无关变量对实验的干扰。 (3)离心管内的沉淀物为原生质体，为防止洗涤时被破坏，可用等渗溶液洗涤。(4)原生质体是否获得成功，即看植物细胞的细

10、胞壁是否被去净。可以通过低渗吸涨，把获得的材料放到低渗溶液中，检测材料是否吸水涨破。,答案(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果 (2)果胶酶和纤维素酶、排除无关变量的干扰 (3)等渗溶液 (4)低渗涨破法,某二倍体植物是杂合体，下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，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中_的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为_植株(甲)。未成熟花粉经

11、培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有_。,(3)对植株甲进行_，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。,解析由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程为植物细胞的脱分化，愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程为再分化。而植物激素是植物细胞脱分化、再分化不可缺少的调节物质，且不同激素的浓度比影响再分化过程。乙植株为纯合的二倍体，所以每一株乙植株产生

12、可育花粉的基因组成种类为1种。该群体植株有多种基因型的纯合体，所以，该群体植物产生的可育花粉的基因组成种类为多种。,答案(1)脱分化再分化胚状体分化(或发育) 生根 (2)激素单倍体细胞的全能性 (3)染色体加倍(其他合理答案也给分)无性繁殖乙(或经过染色体加倍)一多缩短育种周期,(1)取材：含形成层(分生组织)的部分易于诱导形成愈伤组 织。尽管植物体其他已分化的部分也可以用于组织培养， 但诱导愈伤组织的形成比较困难。 (2)消毒：培养基中含有丰富的营养物质，不仅有利于培养物 的生长，也利于各种杂菌的生长。一旦污染，迅速生长的 各种杂菌不仅会与培养物争夺营养，而且杂菌会产生大量 对培养物有害的

13、物质，导致培养物死亡。,(3)激素的使用 生长素类细胞分裂素类：诱导植物组织脱分化和根原 基形成。 生长素类细胞分裂素类：诱导愈伤组织再分化和芽原 基形成。 赤霉素类：促进分化的丛芽和小植株快速生长，但使 用中要注意内外源激素的含量及协同作用。,影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。,下图所示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：,(

14、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，而叶的叶肉细胞具有叶绿 素，这是基因的结果。,解析植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育到试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分

15、裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶中叶绿素的合成需要光照条件。,答案(1)无机物生长素(2)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,随堂高考 1(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,解析：同一株绿色开花植物的细胞分体细胞和生殖细胞两类，

16、自然这两类细胞经培养获得的愈伤组织细胞的遗传物质(基因)亦不相同。,答案：D,2(2007上海高考)下列有关植物细胞与组织培养的叙述中， 错误的是 () A花药、胚不能作为组织培养的材料 B植物细胞具有全能性 C外植体是指用于培养的植物组织或器官 D外植体可诱导出愈伤组织,解析：离体的细胞与组织(包括体细胞、花药、胚等)均可用作外植体进行组织培养。其中用花药离体培养得到的是单倍体植株。,答案：A,3(2007上海高考)一杂合体植株(二倍体)的下列部分， 经组织培养和秋水仙素处理后可获得纯合体的是() A根B茎 C叶 D花粉,解析：杂合体植株经减数分裂后产生的配子，都含有单一的基因，经秋水仙素处

17、理后加倍，所得植株都为纯合体；其他三项同时含有显、隐性基因，故加倍后不能获得纯合子。,答案：D,4.(2006天津高考).通过细胞工程技术，利用甲、乙两种 植物的各自优势，培育高产、耐盐的杂种植株。请完善 下列实验流程并回答问题：,(1)A是酶。B是。C是具有 性状的幼芽。 (2)若目的植株丢失1条染色体，不能产生正常配子而高度不育，则可用(试剂)处理幼芽，以获得可育的植株。,.植物甲、乙是两种濒危药用植物(二倍体)。请按要求回答问题： (1)以植物甲、乙的茎尖和叶片为材料，通过组织培养获得了再生植株，解决了自然繁殖率低的问题。这表明植物细胞具有。由叶片等材料形成的愈伤组织的形态结构特点是。,

18、(2)图(1)和图(2)分别是植物甲、乙的萌发花粉粒和未受精胚 珠的示意图。,在分离珠被细胞的原生质体时，通常使用纤维素酶和果胶酶破除细胞壁，其原理是利用了酶的性质。 如果将图(1)中的1个精子与图(2)中的1个细胞或2个 融合，可培育出三倍体植株。用适当浓度的秋水仙素处理该三倍体植株的幼苗，可能获得药用成分较高的六倍 体植株。秋水仙素的作用机理是。,解析：.植物体细胞杂交的第一个步骤就是用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞使其去壁，得到原生质体，然后再诱导原生质体融合，诱导再生壁，得到杂种细胞，然后进行植物组织培养，经过脱分化得到愈伤组织，再经过再分化得到幼苗，最后发育成杂种植株。若植株丢失一条染色体，则减数分裂时联会紊乱无法形成正常的生殖细胞，即表现为不育，若用秋水仙素处理幼苗可以得到染色体加倍的植株，使