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1、2.1植物细胞工程考纲要求考纲要求四年考情四年考情植物的组织培养植物的组织培养20092009福建福建非选择题非选择题T32T32一、细胞工程的概念理解一、细胞工程的概念理解1.1.原理和方法原理和方法细胞生物学和细胞生物学和_。2.2.操作水平操作水平_。3.3.工程目的工程目的按照人的意愿来改变按照人的意愿来改变_或获得细胞产品。或获得细胞产品。4.4.根据操作对象的不同分类根据操作对象的不同分类植物细胞工程和植物细胞工程和_。分子生物学分子生物学细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平细胞内的遗传物质细胞内的遗传物质动物细胞工程动物细胞工程二、植物细胞工程二、植物细胞工程1.1.理论基础
2、理论基础_(1)(1)概念概念: :具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞, ,都具有都具有发育成发育成_的潜能。的潜能。(2)(2)物质基础物质基础: :细胞中具有本物种细胞中具有本物种_。细胞的全能性细胞的全能性完整生物体完整生物体全部遗传信息全部遗传信息2.2.植物组织培养技术植物组织培养技术(1)(1)概念理解概念理解: :培养对象培养对象: :_。培养条件培养条件: :无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。条件。培养结果培养结果: :产生愈伤组织、丛芽产生愈伤组织、丛芽, ,最终形成最终形成_。
3、离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞完整的植株完整的植株(2)(2)操作流程操作流程: :3.3.植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术(1)(1)概念概念: :将将_的植物体细胞的植物体细胞, ,在一定条件下融合成在一定条件下融合成_, ,并把杂种细胞培育成并把杂种细胞培育成_的技术。的技术。愈伤组织愈伤组织不同种不同种杂种细胞杂种细胞新的植物体新的植物体(2)(2)操作流程操作流程: :(3)(3)流程分析流程分析: :过程过程a a为去除为去除_获得具有活力的原生质体获得具有活力的原生质体, ,用到的酶是用到的酶是_。过程过程b b是原生质体的融合是原生质体的融合, ,其原
4、理是其原理是_。诱导诱导b b融合的两种方法融合的两种方法: :物理法包括物理法包括_等等; ;化学法一般用化学法一般用_作为诱导剂。作为诱导剂。过程过程c c是原生质体融合后再生出是原生质体融合后再生出_。过程过程d d是是_技术技术, ,其原理是其原理是_。(4)(4)意义意义:_:_。细胞膜具有一定的流动性细胞膜具有一定的流动性离心、振动、电激离心、振动、电激聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)细胞壁细胞壁植物组织培养植物组织培养细胞的全能性细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍克服了远缘杂交不亲和的障碍细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工
5、程的实际应用1.1.植物繁殖植物繁殖的新途径的新途径2.2.作物新品种的培育作物新品种的培育3.3.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产如人参皂甙干粉的生产。如人参皂甙干粉的生产。_(_(常利用茎尖等分生组织常利用茎尖等分生组织) )人工种子人工种子(_(_等外包裹等外包裹_得到的种子得到的种子) )单倍体育种单倍体育种_微型繁殖微型繁殖作物脱毒作物脱毒胚状体胚状体人工薄膜人工薄膜突变体的利用突变体的利用1.1.理论上理论上, ,每个正常活细胞都具有全能性。每个正常活细胞都具有全能性。( )( )【分析【分析】由于细胞中具有本物种的全部遗传信息由于细胞中具有本物种的全部遗传信息, ,因此理
6、论上因此理论上, ,每个正常活细胞都具有全能性。每个正常活细胞都具有全能性。2.2.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。性。( )( )【分析【分析】由于细胞内基因具有选择性表达的特点由于细胞内基因具有选择性表达的特点, ,因此每个细因此每个细胞只能在体外培养的条件下才能表现出细胞的全能性。胞只能在体外培养的条件下才能表现出细胞的全能性。3.3.愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。( )( )【分析【分析】外植体脱分化形成愈伤组织外植体脱分化形成愈伤组织, ,然后再分化形成根、然后再
7、分化形成根、芽或胚状体等。芽或胚状体等。4.4.植物体细胞杂交就是获得杂种细胞的过程。植物体细胞杂交就是获得杂种细胞的过程。( )( )【分析【分析】植物体细胞杂交指将不同种的植物体细胞植物体细胞杂交指将不同种的植物体细胞, ,在一定在一定条件下融合成杂种细胞条件下融合成杂种细胞, ,并把杂种细胞培育成新的植物体的并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。技术。5.5.植物体细胞杂交获得的杂种植株含有两个亲本的全部遗传信植物体细胞杂交获得的杂种植株含有两个亲本的全部遗传信息。息。( )( )【分析【分析】植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞, ,然后发然后发育
8、成杂种植株育成杂种植株, ,因此其含有两个亲本的全部遗传信息。因此其含有两个亲本的全部遗传信息。6.6.植物组织培养过程涉及的生殖方式均为无性生殖。植物组织培养过程涉及的生殖方式均为无性生殖。( )( )【分析【分析】植物组织培养过程若利用体细胞作为外植体则涉及的植物组织培养过程若利用体细胞作为外植体则涉及的生殖方式为无性生殖生殖方式为无性生殖, ,但若利用花药离体培养则涉及的生殖方但若利用花药离体培养则涉及的生殖方式为有性生殖。式为有性生殖。考点考点 一一 植物组织培养和植物体细胞杂交植物组织培养和植物体细胞杂交1.1.植物组织培养的原理、操作流程及培养条件植物组织培养的原理、操作流程及培养
9、条件(1)(1)原理原理: :植物细胞的全能性。植物细胞的全能性。含义含义: :已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。物质基础物质基础: :生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质遗传物质, ,都有发育成完整个体所必需的全部基因。都有发育成完整个体所必需的全部基因。在生物体内的细胞不表现出全能性的原因在生物体内的细胞不表现出全能性的原因: :基因在特定的时基因在特定的时间和空间条件下选择性表达间和空间条件下选择性表达, ,分化为不同的组织、器官。分化为不同的组织、器官。(2)(2)操作流程操作流程:
10、:(3)(3)培养条件培养条件: :营养物质营养物质( (水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等等) )、激素、激素( (如细胞分裂素、生长素等如细胞分裂素、生长素等) )及其他条件及其他条件( (无菌、适宜无菌、适宜的温度和的温度和pHpH等等) )。2.2.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较植物组织培养和植物体细胞杂交的比较名名称称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交原原理理细胞的全能性细胞的全能性细胞膜具有一定的细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性流动性和细胞的全能性过过程程名名称称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交选选材材选
11、取根尖、茎尖、形成层部位最容易选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化诱导脱分化不同植物细胞融合后形成的杂种细胞不同植物细胞融合后形成的杂种细胞技技术术操操作作脱分化、再分化等脱分化、再分化等除脱分化、再分化外除脱分化、再分化外, ,还要用酶解法去除细还要用酶解法去除细胞壁胞壁, ,用一定的方法诱导细胞融合用一定的方法诱导细胞融合关关系系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础植物组织培养是植物体细胞杂交的基础, ,植物体细胞杂交所用的技术更复杂植物体细胞杂交所用的技术更复杂【高考警示【高考警示】(1)(1)不同细胞体现全能性能力的大小不同不同细胞体现全能性能力的大小不同, ,具体表现为具体表现为
12、: :受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞, ,离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关, ,但生殖细胞特殊。但生殖细胞特殊。(2)(2)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光脱分化形成愈伤组织的过程不需要光, ,再分化过程需要光再分化过程需要光, ,因为愈伤组织利用有机营养成分因为愈伤组织利用有机营养成分, ,而试管苗需要进行光合作用而试管苗需要进行光合作用以自养。以自养。(3)(3)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素比例不同植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素比例不同, ,因为培养的目的不同因为培养的目的不同( (生根或生芽生根或生芽)
13、)。(4)(4)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖, ,用葡萄糖也可用葡萄糖也可以以, ,但后者的成本高。但后者的成本高。【典例【典例1 1】(2013(2013福州模拟福州模拟) )“白菜白菜甘蓝甘蓝”是用细胞工程的是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种方法培育出来的蔬菜新品种, ,它具有生长周期短和耐储藏等优它具有生长周期短和耐储藏等优点。下图是点。下图是“白菜白菜甘蓝甘蓝”的培育过程示意图的培育过程示意图, ,请回答下列问请回答下列问题题: :(1)(1)在上述过程中在上述过程中, ,实现实现、过程常用的酶是过程常用的酶是。(2)(2)过程过程表
14、示表示, ,与此过程密切相关的细胞与此过程密切相关的细胞器是器是。(3)(3)通常情况下通常情况下, ,白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的白菜和甘蓝有性杂交是不能成功的, ,原因是原因是。(4)(4)植物体细胞杂交方法的优点是植物体细胞杂交方法的优点是。【解析【解析】(1)(1)植物细胞壁成分为纤维素和果胶植物细胞壁成分为纤维素和果胶, ,因此用纤维素酶因此用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。和果胶酶去除细胞壁。(2)(2)诱导融合的原生质体要经过过程诱导融合的原生质体要经过过程,再生新的细胞壁才表示再生新的细胞壁才表示细胞融合成功细胞融合成功, ,细胞壁的形成与高尔基体有关。细胞壁的形成与高尔基体有关
15、。(3)(3)、(4)(4)自然状态下自然状态下, ,不同物种存在生殖隔离不同物种存在生殖隔离, ,因此白菜和甘蓝因此白菜和甘蓝无法进行有性杂交无法进行有性杂交, ,而植物体细胞杂交就可以克服这种远缘杂而植物体细胞杂交就可以克服这种远缘杂交不亲和的障碍。交不亲和的障碍。答案答案: :(1)(1)纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶(2)(2)细胞壁的再生过程细胞壁的再生过程 高尔基体高尔基体(3)(3)白菜和甘蓝存在生殖隔离白菜和甘蓝存在生殖隔离(4)(4)克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍【变式训练】【变式训练】通过细胞工程技术通过细胞工程技术, ,利用甲、乙两种植物的各自利用甲、
16、乙两种植物的各自优势优势( (甲耐盐、乙高产甲耐盐、乙高产),),培育高产耐盐的杂种植株。请完善下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列实验流程并回答问题: :(1)B(1)B是是_,D_,D是具有是具有_优良性状的优良性状的幼芽。幼芽。D D长成的幼苗需要选择的原因是长成的幼苗需要选择的原因是_。(2)(2)由由C C形成植株的过程利用了形成植株的过程利用了_技术技术, ,形形成愈伤组织需要经过成愈伤组织需要经过_过程过程, ,愈伤组织形成愈伤组织形成D D需要经过需要经过过程。整个培养过程要在过程。整个培养过程要在_条件下进行。条件下进行。(3)(3)植物体细胞融合成功的标
17、志是植物体细胞融合成功的标志是_。目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决, ,如如_,_,尽管如此尽管如此, ,这项新技术在这项新技术在_等方面取得的重大突破还是震撼人心的。等方面取得的重大突破还是震撼人心的。【解析】【解析】(1)(1)两个原生质体经两个原生质体经PEGPEG诱导后融合诱导后融合, ,再生出细胞壁后再生出细胞壁后变成杂种细胞变成杂种细胞, ,利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗结构和试管苗, ,并非每个细胞都能表达出耐盐性状并非每个细胞都能表达出耐盐性状, ,需要利用含需要利用含
18、盐培养基进行选择。盐培养基进行选择。(2)C(2)C细胞是杂种细胞细胞是杂种细胞, ,形成植株需要植物组织培养过程形成植株需要植物组织培养过程, ,经历了经历了细胞的脱分化过程和再分化过程。过程中涉及培养基培养过程细胞的脱分化过程和再分化过程。过程中涉及培养基培养过程, ,所以无菌操作非常重要。所以无菌操作非常重要。(3)(3)植物细胞融合时植物细胞融合时, ,核质应该都进行融合核质应该都进行融合, ,当细胞壁再生时当细胞壁再生时, ,说说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢, ,即融合成功。即融合成功。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障
19、碍植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍, ,但让杂合但让杂合子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。答案答案: :(1)(1)融合的原生质体耐盐融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种有耐盐高产和耐盐不高产两种(2)(2)植物组织培养脱分化再分化无菌植物组织培养脱分化再分化无菌(3)(3)再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性状克服远缘杂交不亲和的障碍状克服远缘杂交不亲和的障碍考点考点 二二 植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用1.1.植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径(1)(1)微
20、型繁殖微型繁殖: :用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。微型繁殖微型繁殖两个优点两个优点 (2)(2)作物脱毒作物脱毒: :解决的问题解决的问题: :无性繁殖的作物无性繁殖的作物, ,感染的病毒在体内逐年积累感染的病毒在体内逐年积累, ,产量降低产量降低, ,品质变差。品质变差。解决方法解决方法: :切取一定大小的茎尖进行组织培养切取一定大小的茎尖进行组织培养, ,再生的植株就再生的植株就有可能不带病毒有可能不带病毒, ,从而获得脱毒苗。从而获得脱毒苗。理论基础理论基础: :植物分生区附近病毒极少植物分生区附近病毒极少, ,甚至无病毒。甚至无病毒。成
21、果成果: :采用茎尖组织培养技术采用茎尖组织培养技术, ,已获得脱毒的马铃薯、草莓、已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等。甘蔗、菠萝和香蕉等。(3)(3)人工种子人工种子: :获取方法获取方法: :以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料腋芽等为材料, ,用人工薄膜包装。用人工薄膜包装。解决的问题解决的问题: :a.a.一些植物繁殖周期长一些植物繁殖周期长, ,数年后才能结出种子数年后才能结出种子; ;b.b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性; ;c.c.常规
22、种子的生产受季节、气候和地域的限制常规种子的生产受季节、气候和地域的限制, ,并且占用大量并且占用大量的土地。的土地。2.2.作物新品种的培育作物新品种的培育(1)(1)单倍体育种单倍体育种: :(2)(2)突变体的利用突变体的利用: :在植物组织培养过程中在植物组织培养过程中, ,由于培养细胞一直由于培养细胞一直处于不断的分生状态处于不断的分生状态, ,因此容易受到培养条件和外界压力因此容易受到培养条件和外界压力( (如射如射线、化学物质等线、化学物质等) )的影响而发生突变。从这些产生突变的个体的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体中可以筛选出对人们有用的突变
23、体, ,进而培育成新品种。进而培育成新品种。3.3.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物, ,如蛋白质、如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。【高考警示【高考警示】(1)(1)利用植物组织培养技术生产细胞产物时利用植物组织培养技术生产细胞产物时, ,有时只需将外植体有时只需将外植体培养到愈伤组织培养到愈伤组织, ,从愈伤组织中获取产物。从愈伤组织中获取产物。(2)(2)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。(3
24、)(3)人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等农药、抗生素、有益菌等, ,以利于胚状体生长发育成幼苗。以利于胚状体生长发育成幼苗。【典例【典例2 2】通过植物组织培养技术通过植物组织培养技术, ,可以快速繁殖、培育无病毒可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下的植物。培养过程如下: :(1)(1)紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草
25、素，不再需要经过取紫草素，不再需要经过_过程，且哪项条件是不需过程，且哪项条件是不需要的？要的？_。A.A.消毒灭菌消毒灭菌 B.B.适宜温度适宜温度C.C.充足光照充足光照 D.D.适宜养料和激素适宜养料和激素(2)(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构芽能力的胚状体结构, ,若包裹上人造种皮若包裹上人造种皮, ,制成人工种子制成人工种子, ,可以可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。下图中的下图中的相当于种子结构中的相当于种子结构中
26、的, ,主要作用是主要作用是。(3)(3)为了有利于幼苗茁壮成长为了有利于幼苗茁壮成长, ,提高农作物产量提高农作物产量, ,请设计两种对请设计两种对人工种子处理的方法。人工种子处理的方法。【解析【解析】(1)(1)植物组织培养利用细胞的全能性植物组织培养利用细胞的全能性, ,在离体的情况下在离体的情况下通过脱分化形成愈伤组织通过脱分化形成愈伤组织, ,通过愈伤组织生产药物。因此不再通过愈伤组织生产药物。因此不再需要经过再分化过程需要经过再分化过程, ,由于愈伤组织无叶绿体的形成由于愈伤组织无叶绿体的形成, ,因此不需因此不需要光照。要光照。(2)(2)图中的图中的相当于种子结构中的胚乳相当于
27、种子结构中的胚乳, ,主要作用是提供胚状体主要作用是提供胚状体发育所需的营养。发育所需的营养。(3)(3)在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等有利于幼苗茁壮成长激素类似物等有利于幼苗茁壮成长, ,提高农作物产量。提高农作物产量。答案答案: :(1)(1)再分化再分化C C(2)(2)胚乳提供胚状体发育所需的营养胚乳提供胚状体发育所需的营养(3)(3)在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等。激素类似物等。( (答对两项即可答对两项即可) )【互动探
28、究【互动探究】(1)(1)若图解中离体的细胞来自花粉若图解中离体的细胞来自花粉, ,那么获得的植物体有什么特那么获得的植物体有什么特点点? ?提示提示: :高度不育。花粉离体培养获得的是单倍体高度不育。花粉离体培养获得的是单倍体, ,单倍体高度不单倍体高度不育。育。(2)(2)两过程涉及的细胞分裂方式是哪种两过程涉及的细胞分裂方式是哪种? ?提示提示: :有丝分裂。有丝分裂。过程是脱分化过程过程是脱分化过程,过程是再分化过程过程是再分化过程, ,它们都涉及有丝分裂。它们都涉及有丝分裂。1.(20131.(2013厦门模拟厦门模拟) )将分离得到的成熟的胡萝卜根的韧皮部细将分离得到的成熟的胡萝卜
29、根的韧皮部细胞进行培养胞进行培养, ,由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如下下, ,回答与之相关的问题回答与之相关的问题: :(1)(1)科学家所用的这种生物技术叫做科学家所用的这种生物技术叫做, ,依据的理论基础是植物细胞具有依据的理论基础是植物细胞具有性。性。B B过程称为过程称为,C,C过程称为过程称为。(2)(2)通过通过B B过程产生的愈伤组织的细胞与根的韧皮部细胞在染色过程产生的愈伤组织的细胞与根的韧皮部细胞在染色体的数目上是否相同体的数目上是否相同? ?; ;染色体上所含的遗传物质是否相同染色体上所含的遗传物质是否相同? ?; ;细
30、胞的形态细胞的形态结构是否相同结构是否相同? ?。【解析【解析】(1)(1)植物组织培养技术可以使离体的植物细胞经脱分植物组织培养技术可以使离体的植物细胞经脱分化和再分化发育成完整个体化和再分化发育成完整个体, ,该技术的理论基础是细胞的全能该技术的理论基础是细胞的全能性。性。(2)(2)由于植物组织培养中由于植物组织培养中, ,细胞只进行有丝分裂细胞只进行有丝分裂, ,因此形成的愈因此形成的愈伤组织中所含染色体数及其上所含遗传物质与韧皮部细胞相同伤组织中所含染色体数及其上所含遗传物质与韧皮部细胞相同, ,但由于愈伤组织经过脱分化过程但由于愈伤组织经过脱分化过程, ,其形态结构与韧皮部细胞不其
31、形态结构与韧皮部细胞不同。同。答案答案: :(1)(1)植物组织培养全能脱分化再分化植物组织培养全能脱分化再分化(2)(2)相同相同不同相同相同不同2.2.红豆杉是濒危植物红豆杉是濒危植物, ,其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。效。下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。请据图回答下列问题。(1)(1)图中图中为愈伤组织为愈伤组织, ,通过通过B B过程可最终产生新的植株过程可最终产生新的植株, ,通过通过C C过程可产生大量细胞过程可产生大量细胞, ,则图中则图中A A、B B、C C分
32、别表示的过程为分别表示的过程为_。其中其中B B过程的实质是过程的实质是_。(2)(2)对对的培养一般要采用的培养一般要采用_培养基培养基, ,并要不断通入无菌并要不断通入无菌空气并进行搅拌空气并进行搅拌, ,其目的是其目的是_。(3)(3)对对的培养可获得代谢产物的培养可获得代谢产物紫杉醇紫杉醇, ,但培养后期紫杉醇但培养后期紫杉醇产量下降产量下降, ,其原因包括其原因包括_等。等。(4)(4)若若是红豆杉是红豆杉( (基因型为基因型为DdTtDdTt) )的花药的花药, ,可选用可选用_ ( (填填编号编号) )制成人工种子制成人工种子, ,该该“种子种子”萌发的幼苗用萌发的幼苗用_处处理
33、理, ,可快速获得纯种植株可快速获得纯种植株, ,该植株的基因型为该植株的基因型为_。【解析【解析】图中图中为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞( (外植外植体体),),为愈伤组织为愈伤组织,为试管苗为试管苗( (胚状体胚状体),),为植物体为植物体,为大为大量的红豆杉细胞量的红豆杉细胞; ;再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。的培养目的是快速增殖细胞的培养目的是快速增殖细胞, ,一般采用液体培养基进行培养一般采用液体培养基进行培养, ,在培养过程中通入无菌空气是为了保证细胞生长过程中氧气的在培养过程中通入无菌空气是为了保
34、证细胞生长过程中氧气的供应供应, ,不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触; ;培养后期培养后期, ,由于细胞代谢产物的积累由于细胞代谢产物的积累, ,以及营养物质的消耗以及营养物质的消耗, ,导致细胞代谢导致细胞代谢减弱减弱; ;红豆杉的花药经培养可获得单倍体红豆杉的花药经培养可获得单倍体, ,再经秋水仙素处理再经秋水仙素处理, ,可使染色体加倍可使染色体加倍, ,快速获得纯种植株快速获得纯种植株; ;如果亲本的基因型为如果亲本的基因型为DdTtDdTt, ,则获得的纯种植株的基因型有则获得的纯种植株的基因型有DDTTDDTT、DDttDDtt、ddTT
35、ddTT、ddttddtt四种。四种。答案答案: :(1)(1)脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达(2)(2)液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触(3)(3)某些代谢产物的积累某些代谢产物的积累, ,营养物质的消耗营养物质的消耗(4)(4)秋水仙素秋水仙素DDTTDDTT、DDttDDtt、ddTTddTT、ddttddtt3.(20103.(2010新课标全国卷新课标全国卷) )请回答请回答: :(1)(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该
36、技术可以保持品种的保持品种的, ,繁殖种苗的速度繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养, ,最终能够形成完整的植最终能够形成完整的植株株, ,说明该叶肉细胞具有该植物的全部说明该叶肉细胞具有该植物的全部。(2)(2)把试管苗转接到新的培养基上时把试管苗转接到新的培养基上时, ,需要在超净工作台上进需要在超净工作台上进行行, ,其原因是避免其原因是避免的污染。的污染。(3)(3)微型繁殖过程中微型繁殖过程中, ,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗苗, ,而与而与 配比适宜时可促进配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管
37、苗的生长芽的增殖。若要抑制试管苗的生长, ,促使愈伤组织产生和生促使愈伤组织产生和生长长, ,需要使用的生长调节剂是需要使用的生长调节剂是( (脱落酸、脱落酸、2,4-D)2,4-D)。(4)(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后间后, ,单株鲜重和光合作用强度的变化如下图。据图分析单株鲜重和光合作用强度的变化如下图。据图分析, ,随着随着培养基中蔗糖浓度的增加培养基中蔗糖浓度的增加, ,光合作用强度的变化趋势是光合作用强度的变化趋势是, ,单株鲜重的变化趋势是单株鲜重的变化趋势是。据图判断。据图判断, ,培养基中培养基中
38、不含蔗糖时不含蔗糖时, ,试管苗光合作用产生的有机物的量试管苗光合作用产生的有机物的量( (能、不能、不能能) )满足自身最佳生长的需要。满足自身最佳生长的需要。(5)(5)据图推测据图推测, ,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力能力, ,应应( (降低降低, ,增加增加) )培养基中蔗糖浓度培养基中蔗糖浓度, ,以以便提高试管苗的自养能力。便提高试管苗的自养能力。【解析【解析】(1)(1)植物微型繁殖技术可以保持品种的遗传特性植物微型繁殖技术可以保持品种的遗传特性, ,具有具有繁殖速度快的特点。依据的原理是植物细胞的全能性。繁殖速度快的特
39、点。依据的原理是植物细胞的全能性。(2)(2)植物组织培养过程中应避免微生物的污染植物组织培养过程中应避免微生物的污染, ,操作过程需在超操作过程需在超净工作台上进行。净工作台上进行。(3)(3)生长素具有促进生根的作用生长素具有促进生根的作用, ,与细胞分裂素配比适宜时可促与细胞分裂素配比适宜时可促进芽的增殖。进芽的增殖。2,4-D2,4-D具有促进愈伤组织产生和生长的作用。具有促进愈伤组织产生和生长的作用。(4)(4)根据图示根据图示, ,光合作用的强度随蔗糖浓度的增加而下降光合作用的强度随蔗糖浓度的增加而下降, ,单株单株鲜重随蔗糖浓度的增加鲜重随蔗糖浓度的增加, ,先增加随后下降。培养
40、基中不含蔗糖先增加随后下降。培养基中不含蔗糖时时, ,试管苗光合作用产生的有机物的量不能满足自身最佳生长试管苗光合作用产生的有机物的量不能满足自身最佳生长的需要。的需要。(5)(5)在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力, ,应降低蔗应降低蔗糖浓度糖浓度, ,以提高试管苗的自养能力。以提高试管苗的自养能力。答案答案: :(1)(1)遗传特性快遗传信息遗传特性快遗传信息(2)(2)微生物微生物(3)(3)生根细胞分裂素生根细胞分裂素2,4-D2,4-D(4)(4)逐渐减小先增加后下降不能逐渐减小先增加后下降不能(5)(5)降低降低4.(20134.(
41、2013南京模拟南京模拟) )下图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃下图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育薯叶细胞杂交培育“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”植株的过程植株的过程, ,请回答下列问请回答下列问题。题。(1)(1)过程使用了过程使用了酶酶, ,以使植物原生质体相互分离以使植物原生质体相互分离, ,此处使用的溶液浓度较大此处使用的溶液浓度较大, ,以保证植物细胞会发生以保证植物细胞会发生, ,以保护原生质体不被破坏以保护原生质体不被破坏; ;在动物细胞培养技术中在动物细胞培养技术中, ,使细胞分离使细胞分离开来的酶是开来的酶是。(2)(2)过程过程在化学药剂在化学药剂的作用下
42、会发生细胞融合的作用下会发生细胞融合; ;动动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是。(3)(3)过程过程属于脱分化属于脱分化, ,过程过程属于再分属于再分化化, ,细胞发生分化的根本原因是细胞发生分化的根本原因是 。(4)(4)过程过程的细胞工程技术是的细胞工程技术是 , ,其培养时选用的材料通常是分生组织其培养时选用的材料通常是分生组织, ,原因是原因是_ 。(5)(5)植物体细胞杂交的研究在植物体细胞杂交的研究在方面方面, ,取得了巨大突破。取得了巨大突破。【解析【解析】(1)(1)过程使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓度溶过程使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓
43、度溶液处理植物细胞液处理植物细胞, ,使植物细胞发生质壁分离使植物细胞发生质壁分离, ,从而保护原生质体从而保护原生质体不被破坏不被破坏, ,同时酶解细胞壁同时酶解细胞壁, ,分离得到原生质体。在动物细胞培分离得到原生质体。在动物细胞培养技术中养技术中, ,使细胞分离开来的酶是胰蛋白酶。使细胞分离开来的酶是胰蛋白酶。(2)(2)过程过程是诱导原生质体融合是诱导原生质体融合, ,常用的化学促融剂是聚乙二醇常用的化学促融剂是聚乙二醇, ,而用灭活的病毒促进细胞融合是动物细胞融合特有的方式。而用灭活的病毒促进细胞融合是动物细胞融合特有的方式。(3)(3)过程过程为脱分化为脱分化, ,过程过程为再分化
44、为再分化, ,愈伤组织由于基因选择愈伤组织由于基因选择性表达形成具有根、茎、叶的植物体。性表达形成具有根、茎、叶的植物体。(4)(4)过程过程为植物组织培养过程。植物组织培养时为植物组织培养过程。植物组织培养时, ,由于由于分生组织细胞分裂旺盛、全能性高分生组织细胞分裂旺盛、全能性高, ,因此常作为组织培养的因此常作为组织培养的材料。材料。(5)(5)植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍碍, ,实现不同物种间的基因交流。实现不同物种间的基因交流。答案答案: :(1)(1)纤维素酶和果胶质壁分离胰蛋白酶纤维素酶和果胶质壁分离胰蛋白酶(
45、2)(2)聚乙二醇可以使用灭活的病毒聚乙二醇可以使用灭活的病毒(3)(3)基因的选择性表达基因的选择性表达(4)(4)植物组织培养全能性高植物组织培养全能性高, ,易培养形成愈伤组织易培养形成愈伤组织(5)(5)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍5.(20135.(2013厦门模拟厦门模拟) )下图是植物体细胞杂交示意图下图是植物体细胞杂交示意图, ,请据此回请据此回答答: :(1)(1)图中完成植物体细胞融合的过程是图中完成植物体细胞融合的过程是( (填编号填编号) )。(2)(2)在在过程中过程中, ,可用的物理方法是可用的物理方法是。若在容器。若在容器中放置
46、若干中放置若干a a、b b结构结构, ,诱导完成且假设所有细胞都发生了融诱导完成且假设所有细胞都发生了融合合, ,然后经然后经过程过程, ,形成的形成的d d细胞的类型有细胞的类型有种种( (这这里仅考虑里仅考虑2 2个原生质体的相互融合个原生质体的相互融合),),从中选出从中选出进进行培养。行培养。(3)f(3)f称为称为, ,该植株具有该植株具有_。(4)(4)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中, ,遗遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律? ?为什么为什么? ?, ,_。【解析【解析】(1)(1)
47、植物体细胞杂交中细胞融合成功的标志是再生细植物体细胞杂交中细胞融合成功的标志是再生细胞壁胞壁, ,即即过程过程, ,因此完成融合的过程为因此完成融合的过程为过程。过程。(2)(2)常用于诱导融合的物理方法有振动、电激和离心常用于诱导融合的物理方法有振动、电激和离心; ;如果考虑如果考虑两两融合两两融合, ,杂种细胞应有杂种细胞应有aaaa、abab、bb 3bb 3种类型。种类型。(3)(3)杂种植株中含有两个不同物种的遗传物质杂种植株中含有两个不同物种的遗传物质, ,具有双亲的遗传具有双亲的遗传性状。性状。(4)(4)只有进行有性生殖的生物体在形成有性生殖细胞时才遵循只有进行有性生殖的生物体
48、在形成有性生殖细胞时才遵循孟德尔遗传规律。孟德尔遗传规律。答案答案: :(1) (1) (2)(2)振动、电激、离心振动、电激、离心 3 3 杂种细胞杂种细胞(3)(3)杂种植株杂种植株 双亲性状双亲性状(4)(4)不遵循不遵循 因为只有生物进行有性生殖的过程中因为只有生物进行有性生殖的过程中, ,才遵循孟才遵循孟德尔遗传规律德尔遗传规律, ,而植物体细胞杂交育种的过程不属于有性生殖而植物体细胞杂交育种的过程不属于有性生殖6.(20136.(2013杭州模拟杭州模拟) )白色链霉菌是一种放线菌白色链霉菌是一种放线菌, ,产生的链霉素产生的链霉素可抑制细菌细胞内的转录过程可抑制细菌细胞内的转录过
49、程, ,其细胞壁的主要成分是肽聚糖。其细胞壁的主要成分是肽聚糖。高产营养缺陷型白色链霉菌高产营养缺陷型白色链霉菌(A(A种种) )不能在缺乏赖氨酸的培养基不能在缺乏赖氨酸的培养基中正常生长中正常生长, ,但能耐受高渗透压的环境但能耐受高渗透压的环境; ;低产白色链霉菌低产白色链霉菌(B(B种种) )可以在缺乏赖氨酸的培养基中正常生长繁殖可以在缺乏赖氨酸的培养基中正常生长繁殖, ,但不能耐受高渗但不能耐受高渗透压的环境。有人将透压的环境。有人将A A、B B两种白色链霉菌进行细胞杂交两种白色链霉菌进行细胞杂交, ,获得获得了链霉素产量比野生菌株大了链霉素产量比野生菌株大5 56 6倍的新型菌种。
50、请回答下列问倍的新型菌种。请回答下列问题题: :(1)(1)利用白色链霉菌进行细胞融合时利用白色链霉菌进行细胞融合时, ,首先应使用首先应使用去去除菌体的细胞壁除菌体的细胞壁, ,获取原生质体。获取原生质体。(2)(2)实验室中实验室中, ,可以采用可以采用( (至少写出具体的两种至少写出具体的两种) )等多等多种方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质体融合。种方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质体融合。(3)(3)若原生质体均为两两融合若原生质体均为两两融合, ,可将融合杂交后的细胞置于可将融合杂交后的细胞置于_培养基中培养培养基中培养, ,就可筛选出符合人们要求的细胞就可筛选出符合人们要求的
51、细胞, ,该细胞为该细胞为_( (用字母表示用字母表示) )。若。若A A细胞中含有的细胞中含有的DNADNA为为M,BM,B细胞中含有的细胞中含有的DNADNA为为N,N,则杂交细胞中则杂交细胞中DNADNA数值为数值为。(4)(4)在选育出合适的菌种之后在选育出合适的菌种之后, ,要将其接种到发酵罐内发酵。在要将其接种到发酵罐内发酵。在发酵过程中发酵过程中, ,应及时检测菌数与产物浓度应及时检测菌数与产物浓度, ,同时要不断通入无菌同时要不断通入无菌空气。该过程中需要不断搅拌的原因空气。该过程中需要不断搅拌的原因, ,除了可提高溶氧外除了可提高溶氧外, ,还具还具有有等作用。等作用。【解析
52、【解析】(1)(1)利用白色链霉菌进行细胞融合时利用白色链霉菌进行细胞融合时, ,首先应去除菌体首先应去除菌体的细胞壁的细胞壁, ,获取原生质体获取原生质体, ,由于细菌的细胞壁成分是肽聚糖由于细菌的细胞壁成分是肽聚糖, ,所所以可以使用溶菌酶以可以使用溶菌酶( (或酶解法或酶解法) )去掉细胞壁。去掉细胞壁。(2)(2)实验室中实验室中, ,可以采用聚乙二醇、电激可以采用聚乙二醇、电激( (或离心、振动或离心、振动) )等多种等多种方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质体融合。方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质体融合。(3)(3)为了获得链霉素产量比野生菌株大为了获得链霉素产量比野生菌株大5
53、 56 6倍的新型菌种倍的新型菌种, ,可将可将融合杂交后的细胞置于缺乏赖氨酸的高渗培养基中培养融合杂交后的细胞置于缺乏赖氨酸的高渗培养基中培养, ,就可就可筛选出符合人们要求的细胞筛选出符合人们要求的细胞, ,该细胞为该细胞为A-B(A-B(用字母表示用字母表示) )。若。若A A细胞中含有的细胞中含有的DNADNA为为M,BM,B细胞中含有的细胞中含有的DNADNA为为N,N,则杂交细胞中则杂交细胞中DNADNA数值为二者的和数值为二者的和, ,即即M+NM+N。(4)(4)在发酵过程中不断通入无菌空气时需要不断搅拌的原因在发酵过程中不断通入无菌空气时需要不断搅拌的原因, ,除除了可提高溶
54、氧外了可提高溶氧外, ,还具有使菌种与营养物质还具有使菌种与营养物质( (培养液培养液) )充分接触充分接触等作用。等作用。答案答案: :(1)(1)溶菌酶溶菌酶( (或酶解法或酶解法) )(2)(2)聚乙二醇、电激聚乙二醇、电激( (或离心、振动或离心、振动) )(3)(3)缺乏赖氨酸的高渗缺乏赖氨酸的高渗 A-B M+NA-B M+N(4)(4)使菌种与营养物质使菌种与营养物质( (培养液培养液) )充分接触充分接触【易错提醒【易错提醒】由于对体细胞杂交理解不到位由于对体细胞杂交理解不到位, ,导致导致(3)(3)答案出错。答案出错。若两个不同品种的细菌细胞若两个不同品种的细菌细胞A A、B B进行融合进行融合,A,A含有含有DNADNA数为数为M,BM,B含含有有DNADNA数为数为N,N,则杂交细胞中则杂交细胞中DNADNA数为数为M+N,M+N,即采用直接相加的方法。即采用直接相加的方法。
