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1、第47讲 植物细胞工程第第1010单元单元素养目标 内容索引010203强基础强基础增分策略增分策略提能力提能力精准突破精准突破练高考练高考衍生训练衍生训练1 1 强基础强基础增分策略增分策略一、细胞工程的概念和理论基础一、细胞工程的概念和理论基础1.细胞工程的概念2.植物细胞工程的理论基础细胞的全能性(1)细胞全能性的概念:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,即细胞具有全能性。(2)在生物体内全能性不能表达的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官。(3)植物细胞具有全能性的原因:一般生物体的每
2、一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息,即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息。(4)植物细胞全能性表达的条件:二、植物组织培养技术二、植物组织培养技术(1)概念理解(2)原理:植物细胞具有全能性。(3)操作流程(4)操作实例菊花的组织培养(5)植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素植物组织的发育方向高有利于根的分化,抑制芽的形成低有利于芽的分化,抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤特别提醒诱导愈伤组织分化时,一般要先诱导其生芽,然后诱导其生根,可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。光照:在愈伤组织诱导阶段,对有些植物来说,避光培养
3、有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时,一定要有光照,有利于叶片内叶绿素的合成。植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,少数为葡萄糖和果糖,原因是蔗糖既可提供充足的碳源,又可维持相对适中的渗透压,而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下,其造成的渗透压可能过高。三、植物体细胞杂交技术三、植物体细胞杂交技术1.概念将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。2.原理体细胞杂交利用了细胞膜的流动性,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。3.过程 4.意义打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种。5.植物组织培养与植物体细胞
4、杂交的比较 四、植物细胞工程的应用四、植物细胞工程的应用1.植物繁殖的新途径2.作物新品种的培育 3.细胞产物的工厂化生产(1)初生代谢与次生代谢:初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。(2)过程:(3)注意事项:旁栏边角(选择性必修3P40正文拓展)脱毒苗与抗毒苗有何区别?作物脱毒时应选取哪里的组织进行组织培养?原因是什么?提示:脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。一般
5、选取根尖或茎尖的分生区;植物的分生区病毒极少,甚至无病毒,用分生区细胞进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗。抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成的,属于基因工程的范畴。易错辨析(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。()(2)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。()(3)在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞。()(4)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。()(5)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。()(6)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因都是相同的。()(7)葡
6、萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于快速繁殖。()(8)突变体培育通常是对植物的愈伤组织进行诱变处理,而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。()2 2 提能力提能力精准突破精准突破主主题植物细胞工程【考向探究考向探究】考向1 结合植物组织培养的过程,考查科学探究1.(2022枣庄期末)下图表示玉米(2n=20)的花药离体培养及单倍体育种的大致过程。下列叙述错误的是()A.过程是脱分化,形成的愈伤组织细胞处于未分化状态B.过程进行的是有丝分裂,植株A是从试管苗中筛选出的可育二倍体C.过程和均要使用生长素和细胞分裂素,但两种激素的比例不同D.可用体积分数为70%的酒精对花药进行消毒处
7、理答案:B解析:过程是愈伤组织进行再分化的过程,植株A是由花药离体培养而得的单倍体,B项错误。2.科研人员以金丝小枣的茎段进行组织培养,形成2种愈伤组织、,对其镜检,染色体数目如下表所示。将愈伤组织培育成再生植株后,随机选择30棵再生植株,检查它们根尖细胞的染色体数目,发现其中1棵为四倍体(4n=48),其余均为二倍体。下列说法错误的是()染色体数目各类细胞数各类细胞所占频率/%各类细胞数各类细胞所占频率/%2426325.0%35041.2%A.一般选取处于有丝分裂中期的愈伤组织细胞进行镜检B.型愈伤组织发生染色体数目变异的频率高于型愈伤组织C.除染色体变异外,愈伤组织还可发生基因突变和基因
8、重组等D.再生植株变异频率较愈伤组织低,表明多数变异的愈伤组织已失去再分化能力答案:C解析:有丝分裂中期的细胞染色体形态稳定,数目清晰,便于观察,所以一般选取处于有丝分裂中期的愈伤组织细胞进行镜检,A项正确;型愈伤组织发生染色体数目变异的频率为18.0%+41.2%=59.2%,型愈伤组织发生染色体数目变异的频率为12.8%+25.0%=37.8%,型愈伤组织发生染色体数目变异的频率高于型愈伤组织,B项正确;愈伤组织细胞不能进行减数分裂,因此不能发生基因重组,但可以发生染色体变异和基因突变,C项错误;再生植株变异频率较愈伤组织低,表明多数变异的愈伤组织细胞已失去再分化能力,不能形成再生植株,D
9、项正确。考向2 围绕植物体细胞杂交,考查科学探究3.(2022山东第一次质检)下图表示利用番茄和马铃薯得到“番茄马铃薯”植株的过程。下列相关说法错误的是()A.过程所选用的酶为纤维素酶和果胶酶B.过程成功的标志是再生出新的细胞壁C.过程为再分化过程,该过程不需要更换培养基D.过程可以采用聚乙二醇融合法促进a、b的融合答案:C解析:过程除去细胞壁形成原生质体,可运用的酶是纤维素酶、果胶酶,A项正确;过程表示原生质体融合的过程,原生质体融合成功的标志是再生出新的细胞壁,B项正确;再分化的培养过程中,需要更新培养基中的营养物质以及植物激素的比例,从而满足植物组织不同阶段的发育需求,故过程需要更换培养
10、基,C项错误;诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法,故过程可以采用聚乙二醇融合法促进a、b的融合,D项正确。考向3 围绕植物细胞工程的应用,考查理解4.(2022山东第二次质检)红薯是我国种植面积较大的一类作物,但长期以来的连种,造成了红薯品种退化,产量和品质逐年下降,其主要原因是所用的种薯携带了大量的病毒。研究人员利用现代生物技术,对红薯进行脱毒培养。下列说法错误的是()A.可以选择红薯茎尖或根尖的分生区作为外植体B.若选择的外植体体积过大,可能会导致脱毒率降低C.培育红薯脱毒苗的过程中,需要适时调整激素的比例D.培育红薯脱毒苗过程中,激素使用不当会导致性状分离答案:D解析:
11、培育红薯脱毒苗过程中,细胞分裂的方式为有丝分裂,激素使用不当不会导致性状分离,D项错误。3 3 练高考练高考衍生训练衍生训练角度1植物组织培养1.(2021湖北高考)月季在我国享有“花中皇后”的美誉。为了建立月季某新品种的快速繁殖体系,以芽体为外植体,在MS培养基中添加不同浓度的6-BA和IBA进行芽体增殖实验,芽分化率(%)结果如表。关于上述实验,下列叙述错误的是()A.6-BA浓度大于4.0mg/L时,芽分化率明显降低B.6-BA与IBA的比例为101时芽分化率均高于其他比例C.在培养基中同时添加适量的6-BA和IBA,可促进芽分化D.2.0mg/L6-BA和0.2mg/LIBA是实验处理
12、中芽分化的最佳组合答案:B解析:根据题表可知,6-BA浓度为从4.0mg/L到5.0mg/L时,芽分化率降低非常明显,故6-BA浓度大于4.0mg/L时,芽分化率明显降低,A项正确;据表可知,当6-BA与IBA的比例为101时,芽分化率为31%、95%、64%、30%、4%,因此6-BA与IBA的比例为101时,芽分化率不一定都高于其他比例,B项错误;据表可知,6-BA与IBA的比例会影响芽的分化率,因此在培养基中同时添加适量的6-BA和IBA,可促进芽分化,C项正确;据表可知,芽分化率为95%是最高的,此时6-BA和IBA的浓度分别为2.0mg/L、0.2mg/L,是实验处理中芽分化的最佳组
13、合,D项正确。角度2植物体细胞杂交2.(2021福建高考)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如下。下列叙述正确的是()A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体答案:D解析:愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的,A项错误;由于基因的选择性表达和基因间的互作效应,获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状,B项错误;可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合,但不能诱导细胞壁的再生,C项错误;由于植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体,D项正确。
