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1、- 1 -课时分层作业课时分层作业 四十一四十一 植物细胞工程植物细胞工程(30(30 分钟分钟 100100 分分) )1.(12 分)(2018正定模拟)叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。请回答：(1)转基因技术的核心步骤是_，完成该步骤所需要的酶有_。 (2)将植物体细胞处理得到原生质体，再通过_法或_法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生细胞壁之后，通过_技术培养可得到相应的转基因幼苗。 (3)原核生物中有重要价值的外源基因不需要改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，据此分析，原因是_。 (4)对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，
2、叶绿体转基因更稳定，其遗传方式_(填“遵循”或“不遵循”)分离定律，不会随_(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代，从而保持了_(填“父本”或“母本”)的遗传特性。 【解析】(1)转基因技术的操作分四步：获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定，其中构建基因表达载体是核心，需要用到限制酶和 DNA 连接酶。(2)将目的基因导入原生质体，可以用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。原生质体再生细胞壁之后，通过植物组织培养技术可得到相应的转基因幼苗。(3)外源基因不需要改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，原因是叶绿体 DNA 与原核生物 DNA 结构类似。(4)叶绿体
3、转基因属于细胞质基因，不遵循分离定律，受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以叶绿体转基因不会随花粉传给后代，从而保持了母本的遗传特性。答案：(1)构建基因表达载体 限制酶和 DNA 连接酶(2)农杆菌转化 基因枪 植物组织培养(3)叶绿体 DNA 与原核生物 DNA 结构类似(4)不遵循 花粉 母本【延伸探究】(1)本题中的外源基因在叶绿体中表达时，与核基因的表达相比较，其特点是什么？提示：转录还未结束，翻译已经开始，即转录和翻译同时进行。(2)本题中外源基因在叶绿体中表达的场所是什么？其所需要的能量来自哪里？提示：叶绿体中的核糖体；光反应产生的 ATP。- 2 -2.(12 分)根据下面植物
4、体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：(1)由 AaBb 培育出 AAaaBBbb 过程中所用的化学药剂常作用于_，其作用时期是_，则AAaaBBbb 是_倍体。 (2)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？_。为什么？_。 (3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，依据的原理是_，其中过程称为_，与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为_，过程相当于_，过程涉及的分裂方式为_。 (4)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。 【解析】(1)由 AaBb 培育出 AAaaBBbb 常用的化学药剂是秋水仙素，常作用于萌发的种子或幼
5、苗，其作用是抑制纺锤体的形成，作用于有丝分裂前期，则 AAaaBBbb 是四倍体。(2)不同种的植物存在生殖隔离，不能通过杂交育种获得杂种植株。(3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是植物组织培养，依据的原理是细胞的全能性。其中过程称为原生质体融合，表示再生细胞壁，与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为高尔基体，过程相当于脱分化，过程涉及的分裂方式为有丝分裂。(4)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于六倍体。答案：(1)萌发的种子或幼苗 有丝分裂前期 四(2)不能 不同种的植物存在生殖隔离(3)植物组织培养 细胞的全能性 原生质体融合 高尔基体 脱分化
6、 有丝分裂 (4)六3.(10 分)红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。请据图回答下列问题。- 3 -(1)图中为愈伤组织，通过 B 过程可最终产生新的植株，通过 C 过程可产生大量细胞，则图中 A、B 分别表示的过程为_，其中 B 过程的实质是_，C 过程进行的是_分裂。(2)要获得代谢产物紫杉醇，需要对图中的_(填序号)进行培养。 (3)若是红豆杉(基因型为 DdTt)的花药，可选用_(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用_处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型可能为_。 【解析】(1)由图中为愈伤组织判断可知，图中
7、的表示红豆杉离体的器官、组织或细胞，A 为脱分化过程，B 为再分化过程，再分化的实质是基因的选择性表达。由于通过 C 过程可产生大量细胞，因此其进行的是有丝分裂。(2)要获得代谢产物紫杉醇，需要对愈伤组织即图中的进行培养。(3)若是红豆杉(基因型为 DdTt)的花药，则经过 A、B 两过程可获得胚状体、不定芽等，可将其制成人工种子，但该“种子”萌发的幼苗是单倍体，用秋水仙素处理可快速获得纯种植株，该植株的基因型可能为 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt，因为红豆杉的基因型为 DdTt，其产生的花粉有 DT、Dt、dT、dt 4 种类型，其在加倍后变为 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt
8、。答案：(1)脱分化、再分化 基因的选择性表达有丝 (2)(3) 秋水仙素 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt4.(12 分)花卉苗木的工业化生产过程中， 植物的细胞工程已被普遍应用。回答下列问题：(1)植物细胞工程最基本的技术是_，它所依据的生物学原理是_。该技术的关键步骤包括_。 (2)植物 A 的体细胞内含 a 个染色体，植物 B 的体细胞内含 b 个染色体。若采用常规杂交育种成功，则其后代体细胞内含_个染色体，后代幼苗必须用_(试剂)处理才能得到可育的杂种植株。若用植物体细胞杂交技术，则“杂种细胞”内含_个染色体。 (3)在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构
9、的_中。 【解析】(1)植物细胞工程最基本的技术是植物组织培养，它所依据的生物学原理是细胞的全能性。该技术的关键步骤包括脱分化和再分化。(2)植物 A 的体细胞内含 a 个染色体，植物 B 的体细胞内含 b 个染色体。若采用常规杂交育种成功，植物A、B 需要先进行减数分裂再进行受精作用，因此其后代体细胞内含(a+b)/2 个染色体，后代幼苗必须用秋水仙素(试剂)处理才能得到可育的杂种植株。若用植物体细胞杂交技术，则“杂种细胞”内含 a+b 个染色体。- 4 -(3)在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的人工种皮中。答案：(1)植物组织培养 细胞的全能性脱分化和再分化(2
10、)(a+b)/2 秋水仙素 a+b (3)人工种皮5.(12 分)(2018龙岩模拟)植物细胞杂交可以培养杂种植物，下列是某科研小组的操作。请回答相关问题：(1)将甲、乙两个不同品种的植株进行杂交，首先要去掉植物细胞的细胞壁，采用的酶是_，得到原生质体甲和原生质体乙，然后进行人工诱导形成细胞团，通常采用的促融剂是_。 (2)甲细胞的基因型为 Gg，乙细胞的基因型为 Hh(两对基因位于不同对的同源染色体上)，两两融合后所形成细胞的基因型为_。 (3)经研究发现，在光照强度大于 800 lx 时，只有同时存在 G 和 H 基因的细胞才能分化形成丛芽，可据此筛选出杂种细胞。丛芽进一步培养长大为植株，
11、该植株自交后代中，继续在大于 800 lx 的光照下培养，能长成植株个体的基因型为_。 (4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是_。 【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此用酶解法去除植物细胞的细胞壁所需的酶为纤维素酶和果胶酶。人工诱导原生质体融合的过程，常用的化学试剂是聚乙二醇。(2)甲、乙细胞两两融合时，可以发生甲、乙细胞的自身融合，也可以发生甲和乙之间的融合，由此可知两两融合后所形成细胞的基因型为 GGgg，HHhh，GgHh。(3)由信息“只有同时存在 G 和 H 基因的细胞才能分化形成丛芽”，则其自交后代中能长成植株个体的基因型中必须同时含有 G 和 H
12、基因，由此可知符合题意的基因型为 GGHH，GgHh，GGHh，GgHH。(4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是更换营养物质，改变激素的浓度配比。答案：(1)纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇(2)GGgg，HHhh，GgHh(3)GGHH，GgHh，GGHh，GgHH(4)改变培养基中的激素浓度配比6.(12 分)(2018南昌模拟)如图表示某育种过程，请据图回答：- 5 -(1)过程中，属于_过程，其中需要光照的是_(填序号)。 (2)由花粉能培养成试管苗，说明植物细胞具有_，根本原因是_。 (3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于_育种，从而获得稳定遗传的新品种。该项技术
13、最大的优点是_。 (4)若花药壁细胞的基因型是 AaBb，则最后得到的纯合二倍体植株可能有_种基因型。 【解析】(1)是由细胞培养到愈伤组织阶段，属于脱分化，是由愈伤组织培养到试管苗阶段，属于再分化。再分化过程中，芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。(2)由细胞培养成个体，体现了细胞的全能性。细胞具有全能性的根本原因是每个细胞中都具有本物种发育成完整个体所需要的全部遗传物质。(3)花药离体培养技术是单倍体育种的流程之一。单倍体育种的最大优点是明显缩短育种年限。(4)若花药壁细胞的基因型是 AaBb，则花粉的基因型有 AB、Ab、aB、ab 四种，则最后得到的纯合二倍体植株可能有 AAB
14、B、AAbb、aaBB、aabb 四种基因型。答案：(1)脱分化 (2)全能性 每个细胞中都具有本物种发育成完整个体所需要的全部遗传物质(3)单倍体 明显缩短育种年限(4)四【知识总结】细胞全能性的比较(1)细胞的分化程度越高，其分裂能力越弱，其全能性越不容易表现出来。(2)受精卵生殖细胞体细胞。(3)体细胞中：植物细胞动物细胞(只有细胞核才有全能性，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；幼嫩的细胞衰老的细胞)。【加固训练】如图所示为农作物新品种的育种方式：- 6 -(1)图示育种方式涉及的生物工程技术有_。(2)、过程分别称为_、_。(3)过程中常用的载体是_，形成的结构 A 是_。过程常用的方法是_。(4)上述育种方式与传统杂交育种方式相比，突出的优点是_。【解析】(1)图中涉及基因工程、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术。(2
