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1、专题 2 细胞工程 第 6 课时植物细胞工程的基本技术 目标导航 1 描述植物组织培养的原理和过程 2 简 述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 3 尝试进行植物组织培养 一 细胞工程的概念和分类 1 概念 1 应用原理 细胞生物学和 学 2 操作水平 细胞水平或 水平 3 操作目的 按照人的意愿改变细胞内的 或获得细胞产品 2 分类 根据操作对象的不同分为 工程和 工程 二 植物细胞的全能性 1 概 念 具 有 某 种 生 物 的 任 何 一 个 细 胞 都 具 有 发 育 成 也就是说 每个生物细胞都具有 的特点 2 现实表现 在生物的生长发育过程中 细胞并不表现 而是分化成各 种 3 原因
2、 在特定的时间和空间条件下 细胞中的基因会有 地表达出各种 分化形成不同的细胞 从而构成生物体的不同 三 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 2 过程 高度 的组织 组织 幼根和芽 完整植株 3 概念 在 和人工控制的条件下 将 的植物器官 组织 细胞 培养在 人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生 组织 丛芽 最终形成完整 的植株 四 植物体细胞杂交技术 1 概念 将不同种的植物 在一定条件下融合成 并把杂种细 胞培育成 的技术 2 过 程 酶 酶 不 同 种 细 胞 原 生 质 体 人工诱导 原 生 质 体 再生细胞壁 组织培养 杂种植株 3 意义 因为不同种生物之间存在
3、 隔离 此项技术在克服不同生物 的障碍上 取得了巨大的突破 知识点一细胞的全能性和分化 1 下列关于细胞全能性的理解不正确的是 A 高度分化的植物体细胞仍具有全能性 B 细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在条件 C 通过植物组织培养得到试管苗 是植物细胞具有全能性的有力证据 D 玉米种子发育成玉米植株是细胞全能性的表现 2 有关全能性的叙述 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 生物体内细胞由于分化 全能性不能表达 C 卵细胞与受精卵一样 细胞未分化 全能性很高 D 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 知识点二胡萝卜的组织培养
4、 3 下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后 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 4 下图表示基因型为AaBb 的水稻的花药通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下 形成试管苗的培育过程 下列相关叙
5、述错误的是 A 愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团 B 在愈伤组织的形成过程中 必须从培养基中获得水 无机盐和小分子的有机物 等营养物质 C 为促进花粉细胞分裂生长 在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素 D 试管苗可能出现的基因型有AABB或 AAbb 或 aaBB 或 aabb 知识点三植物体细胞杂交 5 通过细胞杂交获得一个杂种植株需要的步骤是 A 分离原生质体 诱导原生质体融合 组织培养 得到杂种植株 B 分离原生质体 原生质体融合 组织培养 得到杂种植株 C 获取细胞 原生质体融合 组织培养 得到杂种植株 D 获取细胞 原生质体直接融合 组织培养 得到杂种植株 6
6、白菜 甘蓝均为二倍体 体细胞染色体数目分别为20 18 以白菜和甘蓝进行体 细胞杂交可得到 白菜 甘蓝 杂种幼苗 请回答问题 1 白菜和甘蓝是两个不同的物种 存在 隔离 自然条件下 这两个物种 间不能通过 的方式产生后代 从杂交细胞到获得 白菜 甘蓝 杂种幼苗 所 依据的理论基础是植物细胞具有 2 白菜和甘蓝的体细胞在融合前应先用 处理两种细胞的细胞壁获 得原生质体 再用 作为促融剂诱导原生质体融合进而获得杂种细胞 杂种细胞 继续培养 是 否 进行脱分化 3 经筛选获得的 白菜 甘蓝 杂种幼苗体细胞中的染色体是 条 基础落实 1 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
7、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 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 2 将花药离体培养 形成完整的植株 通常需要经过的两个阶段是 A 脱分化形成愈伤组织 再分化形成根 芽 B 分化形成愈伤组织 进一步分化形成根 芽 C 通过减数分裂形成配子 配子再发育形成根 芽 D 先用秋水仙素处理花粉 再进行花药离体培养 3 植物组织培养中 接种前 将胡萝卜用无菌解剖刀在无菌培养皿中切成薄片后 选 取部位是 A 具有木质部的部分 大小约1 cm 3 B 具有韧皮部的部分 大小约1
8、cm 3 C 具有形成层的部分 大小约1 cm 3 D 具有髓的部分 大小约1 cm 3 4 在植物细胞工程中 当原生质体融合成一个细胞后 需要诱导产生出细胞壁 参与 这一过程的细胞器是 A 叶绿体 高尔基体B 线粒体 高尔基体 C 叶绿体 线粒体D 线粒体 内质网 5 将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中 在适宜的温度和光照等条件下培 养一段时间后 应出现的现象是 6 在植物细胞工程的技术中 无需激素调节的是 A 植物组织培养中促使细胞脱分化 B 制备植物原生质体 C 植物组织培养中促使细胞再分化 D 促使融合的植物细胞形成愈伤组织 能力提升 7 用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行
9、杂交可产生驱蚊香草 使有驱蚊作用的 香茅醛随着天竺葵的蒸腾作用散发到空气中 达到驱蚊的效果 下面有关培育过程的叙述 不正确的是 A 原生质体的融合常用PEG 作为诱导剂 B 形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型 C 由杂种细胞 杂种植株 要通过有丝分裂和细胞的分化 D 该项生物工程技术可克服远缘杂交不亲和的障碍 8 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 下列哪一项条件是 不需要的 A 消毒灭菌B 适宜的温度 C 充足的光照D 适宜的养料和激素 题号1 2 3 4 5 6 7 8 答案 9 细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改变细胞内遗传物质或获得细胞产品 的综合科学技术
10、 科学家从红豆杉的体细胞中分离出具有独特抗肿瘤的物质 紫杉醇 由于全世界每年 紫杉醇的需求量是4 000 kg 但全世界紫杉醇的产量是250 kg 供求严重失衡 导致一 些地区红豆杉资源遭到严重破坏 现在可以采用植物组织培养技术解决这一问题 1 植物组织培养依据的原理是 2 在得到红豆杉的 后 经过消毒就可以在培养基上进行培养 人工合成的培养基中除水 蔗糖 维生素 有机添加物外 是其生长必需的 是植物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质 从该生产的目的看 得到 就可以提取紫杉醇 10 如图为A B 不同物种间体细胞杂交示意图 请回答下列问题 1 去除细胞壁而不损伤细胞可用 处理 在用促融剂处理
11、时 使用 的促融剂主要有 2 融 合 细 胞 中 可 能 包 括 种 类 型 其 中 杂 种 细 胞 的 遗 传 物 质 组 成 是 3 由杂种细胞经人工诱导培养 经 分裂增加细胞数目并不断分化 逐渐发育 成 C 植株 该植株的性状与D 亲本植物的性状区别是 4 整个培养过程应用了细胞工程的 和 两大技术 这种培育杂种植株 的意义是 综合拓展 11 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示 质粒上有Pst Sma EcoR Apa 等四种限制酶切割位点 请回答 1 构建含抗病基因的表达载体A 时 应选用限制酶 对 进行切割 2 培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长 欲利用该培养基筛选已导入
12、抗病基因的香蕉细胞 应使基因表达载体A 中含有 作为标记基因 3 香蕉组织细胞具有 因此 可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香 蕉 组 织 细 胞 培 育 成 植 株 图 中 依 次 表 示 组 织 培 养 过 程 中 香 蕉 组 织 细 胞 的 答案知识清单 一 1 1 分子生物 2 细胞器 3 遗传物质 2 植物细胞动物细胞 二 1 全部遗传信息完整生物体的潜能全能性 2 全能性组织和器官 3 选择性蛋白质组织和器官 三 1 全能性 2 分化脱分化愈伤再分化 3 无菌离体愈伤 四 1 体细胞杂种细胞新的植物体 2 不同种体细胞纤维素果胶融合杂种细胞 3 生殖远缘杂交 对点训练 1 D 细
13、胞的全能性指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能 其内在的遗传 基础是细胞内仍然具有个体发育所需要的全部基因 植物组织培养形成试管苗是细胞全能性 的表现 A B C 项均正确 玉米种子发育成正常植株 是正常的生命现象 不能体现细 胞的全能性 知识链接 1 细胞表现全能性的条件 离体状态 一定的营养物质和植物激素 营养物质如水 矿质元素等 植物激素主要是生长素和 细胞分裂素 适宜的外界条件 如温度 pH 光照等 2 植物细胞的分化 脱分化 再分化 分化 在特定时间和空间下基因选择性表达的过程 细胞分化后在形态和功能上出现 稳定性的差异 脱分化 细胞失去特有的细胞结构和功能 形成未分化细胞的过
14、程 再分化 由愈伤组织分化形成芽和根的过程 再分化的关键是调整生长素和细胞分裂 素的比例 激素与分化 适当提高生长素 细胞分裂素的比例容易生根 适当提高细胞分裂素 生长素的比例容易生芽 比例适中诱导产生愈伤组织 2 C 在离体和适当的条件下 分化的体细胞才能表达其全能性 全能性表达的容易 程度为 受精卵 生殖细胞 体细胞 植物细胞 动物细胞 即在生物体的所有细胞中 受 精卵的全能性最高 生殖细胞其次 尤其是卵细胞 虽然分化程度较高 但是仍然具有较高 的潜在全能性 体细胞再次 植物细胞的全能性要高于动物细胞 高度分化的动物体细胞的 全能性受限制 严格来说只有高度分化的动物细胞核才具有全能性 归纳
15、提升全能性和分化程度关系 1 在体细胞中全能性 分化程度低的 分化程度高的 细胞分裂能力强的 细胞分裂 能力弱的 2 不同细胞全能性 受精卵 生殖细胞 干细胞 体细胞 3 不同生物全能性 植物细胞 动物细胞 3 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 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消毒灭菌的培养基中 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 由外植体发育成试管苗 脱分化阶段细胞进行有丝分裂 再分 化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂
16、和分化形成试管苗 此阶段需要光照 原因是叶肉细胞中叶 绿素的合成需要光照条件 知识链接 1 实验原理 离体的植物组织 器官或细胞 一定的营养物质 激素 脱分化 愈伤组织 含有不同激素的分化培养基 再分化 胚状 体或丛芽 试管苗 3 实验关键 取材 应选择含形成层的部分 易于诱导形成愈伤组织 全程无菌操作 包括接种用具 接种环境和接种材料 接种过程 培养过程 植物激素的比例适当 条件 植物组织培养过程中光照条件非常重要 包括光照强度 时间和波长 但在愈 伤组织的诱导阶段往往要暗培养 而在分化再生的过程中一定要有光照 愈伤组织诱导阶段 的暗培养有利于细胞的脱分化 产生愈伤组织 因为在光照条件下容易分化产生维管组织 不利于产生大量的愈伤组织 4 D 花粉是通过减数分裂形成的 其基因型为AB 或 Ab 或 aB 或 ab 由花粉发育 而来的个体未经秋水仙素处理 是单倍体 思路导引解题关键是看清组织培养的材料 花药 即进行花药离体培养 然后结合 组织培养的条件依次判断 归纳提升 1 植物组织培养中的脱分化 再分化过程的比较 过程名 称 过程形成体特点条件 脱分化由离体细胞成为愈伤组织排列疏松 高
