植物細(xì)胞工程生物

大一輪復(fù)習(xí)第51講課標(biāo)要求1.闡明植物組織培養(yǎng)的原理和過(guò)程。2.概述植物體細(xì)胞雜交的原理和過(guò)程。3.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。芽、根胚狀體脫分化再分化培養(yǎng)條件：①

；②營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)③適宜環(huán)境條件（溫度、PH、光等）④植物激素：

、

；遮光一定的光照愈傷組織

（外植體）目的：

。

試管苗目的：

。

。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

有利于細(xì)胞脫分化形成愈傷組織有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成無(wú)菌細(xì)胞分裂素生長(zhǎng)素離體的植物器官、組織或細(xì)胞等任務(wù)1

閱讀教材P34-37，完成以下模型：生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素結(jié)果植物組織培養(yǎng)過(guò)程中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的使用誘導(dǎo)生根誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)愈傷組織的形成[易錯(cuò)提醒]植物組織培養(yǎng)中先誘導(dǎo)

，再誘導(dǎo)

。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用任務(wù)2

結(jié)合教材P116附錄1，完成表格填寫：比值高比值低比值適中生芽生根一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：植物組織培養(yǎng)中所需的碳源一般為蔗糖，少數(shù)為葡萄糖和果糖，原因是什么？蔗糖既可提供充足的碳源，又可維持相對(duì)適中的滲透壓，而葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下，其造成的滲透壓可能過(guò)高。無(wú)菌水次氯酸鈉無(wú)菌水愈傷組織一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用任務(wù)3

閱讀教材P35-37探究·實(shí)踐，分析菊花的組織培養(yǎng)：生芽生根外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株作物脫毒選擇頂端分生組織快速繁殖單倍體育種選擇花藥進(jìn)行誘變突變體的利用分散后懸浮培養(yǎng)3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物新品種的培育1.植物繁殖的新途徑篩選一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用任務(wù)4

閱讀教材P39-41，梳理植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：快速繁殖具有什么優(yōu)點(diǎn)？高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；保持優(yōu)良品種的遺傳特性。馬鈴薯草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無(wú)性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差頂端分生區(qū)病毒極少，甚至無(wú)毒（如莖尖、根尖)植物組織培養(yǎng)脫毒苗明顯提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：作物脫毒具有什么優(yōu)點(diǎn)？一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子；思考：?jiǎn)伪扼w育種具有什么優(yōu)點(diǎn)？單倍體育種能明顯縮短育種年限。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：突變體的利用具有什么優(yōu)點(diǎn)？產(chǎn)生新基因，大幅改良某些性狀。外植體愈傷組織細(xì)胞懸液脫分化振蕩分散懸浮培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物提取一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：為什么要進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)呢？初生代謝是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)，因此在整個(gè)生命過(guò)程中它一直進(jìn)行著，例如，糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等；次生代謝不是生物生長(zhǎng)所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。外植體愈傷組織細(xì)胞懸液脫分化振蕩分散懸浮培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物提取一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用思考：為什么要進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)呢？生產(chǎn)速度快，產(chǎn)量高。分析植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用長(zhǎng)春新堿(VCR)是夾竹桃科植物長(zhǎng)春花中提取出的一種生物堿，具有高抗腫瘤活性。如圖為長(zhǎng)春新堿(VCR)工廠化生產(chǎn)流程：關(guān)鍵能力提升回答下列問(wèn)題：(1)獲得高產(chǎn)細(xì)胞時(shí)，選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是什么？莖尖、幼葉部位的細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(2)植物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需要用酶解法將愈傷組織分離成

，加入培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液進(jìn)行培養(yǎng)。(3)植物細(xì)胞培養(yǎng)要在無(wú)菌條件下進(jìn)行的原因是什么？培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，這些微生物會(huì)和外植體爭(zhēng)奪培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且產(chǎn)生大量對(duì)植物細(xì)胞有害的物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。單個(gè)細(xì)胞①去壁原因：

。②方法：

。③相關(guān)酶溶液：

。細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）酶解法纖維素酶和果膠酶溶液1.為什么要去除細(xì)胞壁?用什么方法可以去除細(xì)胞壁?2.上述酶溶液中一般加入一定濃度的無(wú)機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？使溶液有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過(guò)多而漲破去壁去壁融合再生新壁脫分化再分化移栽A細(xì)胞A原生質(zhì)體B細(xì)胞B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁愈傷組織雜種植株二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)任務(wù)1

閱讀教材P36-38，分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過(guò)程：②方法：①理論基礎(chǔ)：3.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的原理是什么？方法有哪些?融合完成的標(biāo)志是什么？細(xì)胞膜具有流動(dòng)性物理方法：化學(xué)方法：電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法使用方便，融合頻率高缺點(diǎn)：有一定的毒性對(duì)某些細(xì)胞不適用（如卵細(xì)胞）對(duì)細(xì)胞無(wú)毒害作用，操作簡(jiǎn)便，可重復(fù)性好優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)去壁去壁融合再生新壁脫分化再分化移栽A細(xì)胞A原生質(zhì)體B細(xì)胞B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁愈傷組織雜種植株植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)去壁去壁融合再生新壁脫分化再分化移栽A細(xì)胞A原生質(zhì)體B細(xì)胞B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁愈傷組織雜種植株若只考慮兩兩融合4.獲得的所有細(xì)胞一定是需要的雜交細(xì)胞嗎？不一定，有三類：①未融合的細(xì)胞②兩兩融合的細(xì)胞③多細(xì)胞融合體AAABBB篩選AB二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原生質(zhì)體融合技術(shù)的原理是：

；植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是：

。去壁去壁融合再生新壁脫分化再分化移栽植物細(xì)胞融合技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)A細(xì)胞A原生質(zhì)體B細(xì)胞B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁愈傷組織雜種植株5.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了哪兩種技術(shù)？對(duì)應(yīng)的原理是什么？細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物細(xì)胞的全能性二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)不同物種之間存在著天然的生殖隔離，利用傳統(tǒng)的有性雜交的方法很難得到雜種后代。科學(xué)家采用體細(xì)胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。關(guān)鍵能力提升1.植物體細(xì)胞雜交實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)分別是什么？分別是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。2.將圖中的甲和乙兩種細(xì)胞去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪幾種融合細(xì)胞？符合要求的雜種細(xì)胞是哪種？可以形成3種融合細(xì)胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。3.二倍體番茄和二倍體馬鈴薯體細(xì)胞雜交得到的“番茄—馬鈴薯”有多少個(gè)染色體組，是幾倍體？有四個(gè)染色體組，是四倍體。A.需要用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液對(duì)外植體進(jìn)行消毒B.過(guò)程①表示脫分化，脫分化后外植體細(xì)胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能C.過(guò)程②表示再分化，再分化過(guò)程應(yīng)先誘導(dǎo)愈傷組織生根，后再誘導(dǎo)其

生芽D.過(guò)程①需提供充足光照，過(guò)程②需在黑暗條件中進(jìn)行一、過(guò)教材1.如圖為植物組織培養(yǎng)的流程圖，下列相關(guān)敘述正確的是√E.過(guò)程①②與細(xì)胞中基因的選擇性表達(dá)有關(guān)F.培養(yǎng)基中需添加一定量的葡萄糖以利于調(diào)節(jié)滲透壓和提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)G.提高培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素間含量的比值可促進(jìn)愈傷組織分化

出根H.組培苗移植前需用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基，經(jīng)煉苗后再移栽大田√√外植體先用酒精消毒30s，然后立即用無(wú)菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無(wú)菌水清洗2～3次，A錯(cuò)誤；再分化過(guò)程應(yīng)先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根，C錯(cuò)誤；誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照，后續(xù)再分化過(guò)程中每日需給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成，D錯(cuò)誤；植物組織培養(yǎng)過(guò)程中添加的糖類是蔗糖，目的是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓，F(xiàn)錯(cuò)誤；提高培養(yǎng)基中細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素間含量的比值可促進(jìn)愈傷組織分化出芽，G錯(cuò)誤。2.下列有關(guān)植物體細(xì)胞雜交的說(shuō)法，正確的是A.用果膠酶和膠原蛋白酶去除愈傷組織的細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體B.可以利用滅活的病毒對(duì)原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合C.融合的原生質(zhì)體再生出新的細(xì)胞壁與高爾基體有關(guān)D.體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株細(xì)胞中具有來(lái)自親本的2個(gè)細(xì)胞核E.植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁F.可據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的數(shù)目、形態(tài)來(lái)鑒定雜種細(xì)胞G.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的植株表現(xiàn)出雙親的所有性狀H.利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育出白菜—甘藍(lán)，說(shuō)明兩物種間不存在生

殖隔離√√√植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，故用果膠酶和纖維素酶去除愈傷組織的細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，A錯(cuò)誤；滅活病毒可以誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合，不能用于誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合，B錯(cuò)誤；體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株細(xì)胞中具有來(lái)自親本的遺傳物質(zhì)，只有1個(gè)細(xì)胞核，D錯(cuò)誤；由于基因間的相互作用，利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的雜種植株，不一定能同時(shí)表現(xiàn)出兩個(gè)親本的全部性狀，G錯(cuò)誤；利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育出白菜—甘藍(lán)，打破了生殖隔離，二者間存在生殖隔離，H錯(cuò)誤。3.下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的敘述，正確的是A.利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀B.利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，獲得具有抗病毒的新品種C.次生代謝物是植物生命活動(dòng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)D.細(xì)胞工廠化生產(chǎn)是為了提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量E.植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性F.植物細(xì)胞培養(yǎng)的方式幾乎不受季節(jié)、天氣等因素的限制G.用二倍體植株的配子與體細(xì)胞雜交能縮短三倍體無(wú)子果實(shí)培育年限√√√利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，可以獲得含病毒極少甚至不含病毒的植物，但該植物并不能抗病毒，B錯(cuò)誤；次生代謝物不是植物生命活動(dòng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，C錯(cuò)誤；細(xì)胞工廠化生產(chǎn)主要是通過(guò)細(xì)胞增殖從而提高次生代謝物的總量，不是提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量，D錯(cuò)誤；植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是細(xì)胞增殖，E錯(cuò)誤；二倍體植株的配子與體細(xì)胞雜交形成的三倍體植株可以較快形成無(wú)子果實(shí)，因此能縮短培育年限，G正確。二、過(guò)高考(經(jīng)典高考題)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過(guò)程如圖所示：用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有_______。步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是___________________________________________。

全能性層細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)愈傷組織形成和從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是___________________________________________________________________________