資源簡介

第2章 第1節 植物細胞工程
【學習目標】
1.科學探究：通過利用植物組織培養技術培育菊花或其他植物幼苗并進行栽培，簡述植物組織培養技術的原理和過程。
2.科學思維：通過描述植物體細胞雜交技術的原理和過程，增強生命觀念，培養科學思維。
【課前預習15min】
一、細胞工程
1.原理方法： 學、分子生物學和發育生物學等多學科的原理和方法
2.操作水平： 、 或 水平
3.目的：獲得特定的細胞、組織、器宜、個體或其產品
4.分類：依據操作對象分 工程和 工程
二、細胞的全能性
1.定義：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生 或分化成其他 的潛能。
2.在生長發育過程中，細胞不能表現出全能性的原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會 。
三、植物組織培養：
1.定義：將 的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的 上，給予適宜的培養條件，誘導其形成 的技術。
2.植物組織培養過程
(1)流程
(2)植物激素中 和 是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，它們的 、 等都會影響植物細胞的發育方向。
(3) 生長素和細胞分裂素用量的比例影響植物細胞的發育方向
生長素用量與細胞分裂素用量的比值 結果
比值 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值 促進愈傷組織的形成
3. 植物組織培養過程需要注意的問題：
(1)實驗中使用的培養基和所有的器械都要 。接種操作必須在酒精燈 進行，并且每次使用后的器械都要 。
(2)接種時注意外植體的方向，不要 。
(3)脫分化誘導愈傷組織期間一般 光照，在后續的培養過程中，每日 給予適當時間和強度的光照。
四、植物體細胞雜交技術
1．概念：將 的植物體細胞，在一定條件下融合成 ，并把雜種細胞培育成新 的技術。
2．過程
3．植物體細胞雜交的原理
原生質體融合的過程利用了 ，雜種細胞發育成雜種植株利用了 。
4．意義：打破 、實現 ，培育植物新品種。
5.植物體細胞雜交后代的遺傳變化
項目 體細胞雜交　P1：2n(Aabb)與P2：2m(ccDd)
生殖類型 生殖
變異類型
染色體數
染色體組數
基因組成
五、植物繁殖的新途徑
1.植物繁殖的新途徑
(1)快速繁殖(微型繁殖) :優點是 地實現種苗的大量繁殖,也可保持優良品種的 。
(2)作物脫毒:可利用 區細胞進行組織培養獲得 。
2.作物新品種的培育:單倍體育種和突變體的利用
(1)單倍體育種
①原理：細胞的全能性和染色體變異。
②過程：
③優點: 遺傳, 育種年限, 節約大量人力和物力。
(2)突變體的利用
(1)原理：在植物的組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態，因此它們容易受到 和誘變因素(如 、化學物質等)的影響而產生突變。
(2)方法：篩選出有用的 ，培育新品種。
3．細胞產物的工廠化生產
①細胞產物種類:藥物、香料、色素等
②技術基礎: 技術
③培養階段: 階段
【牛刀小試】
(1)高度分化的成熟葉肉細胞不具有細胞的全能性( )
(2)植物種子萌發形成幼苗體現了植物細胞的全能性( )
(3)植物的每個細胞在植物體內和體外都能表現出細胞的全能性( )
(4)愈傷組織是外植體經脫分化和再分化后形成的( )
(5)無論脫分化還是再分化過程中均需提供光照( )
(6)利用物理法或化學法可以直接將兩個植物細胞誘導融合( )
【教學過程】
學習目標一：通過利用植物組織培養技術培育菊花或其他植物幼苗并進行栽培，簡述植物組織培養技術的原理和過程。（20min）
任務一：【探究·實踐·菊花的組織培養】
1.實驗原理：（1）植物細胞一般具有________。（2）在一定的______和______等條件的誘導下，已經分化的細胞可以經過______和______，形成______，長出芽和根，進而發育成完整的植株。（3）植物激素中______和____________是啟動細胞分裂、_________和_________的關鍵激素，它們的______、______等都會影響植物細胞的發育方向。
2.材料分析：（1）外植體：幼嫩的菊花莖段→容易誘導形成____________。（2）體積分數為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進行______。（3）質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進行______。（4）________：清洗外植體。（5）培養基：包括無機營養成分（水和無機鹽）、有機營養成分（蔗糖、氨基酸、維生素等）、特定濃度和比例的激素（主要是______和____________）。蔗糖的作用：提供______、調節_______。滅菌：______滅菌法。
3.方法步驟
（1）消毒
①用______擦拭雙手和超凈工作臺臺面。②外植體→流水沖洗→酒精消毒______→立即用______清洗2～3次→次氯酸鈉溶液處理______→立即用______清洗2～3次。
（2）外植體切段
將消過毒的外植體置于______的培養皿中→用____________吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。
（3）接種
在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入____________的培養基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養瓶上作好標記。注意：接種時注意外植體的______，不要______！
（4）脫分化
將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養瓶置于____________℃的培養箱中培養。在培養過程中，定期觀察和記錄____________的生長情況。注意：該過程一般不需要_____，有______易形成維管組織，不易形成愈傷組織。
（5）再分化
培養15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉接到____________的培養基上→長出芽后→將其轉接到____________的培養基上，進一步誘導形成______。注意：注意順序，先誘導生______，再誘導生______；該過程每日需要給予適當時間和強度的______！
（6）移栽培養
移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養箱內生長幾日。用流水清洗掉根部的______后，將幼苗移植到______的蛭石或珍珠巖等環境中，待其長壯后再______入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。
4.結果分析與評價（見答案）
（1）接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統計有多少外植體被污染，有多少能正常生長，試分析它們被污染的原因。
（2）你培養出愈傷組織了嗎？如果培養出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經歷了多少天？這些愈傷組織進一步分化出芽和根了嗎？
（3）觀察外植體的分化情況，填好結果記錄表，并及時分析結果。
（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？
5.進一步探究
（5）若想探究生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響，則應如何設計對照實驗？
①空白對照：不加任何激素；
②實驗組1：生長素用量與細胞分裂素用量的比值______1；
③實驗組2：生長素用量與細胞分裂素用量的比值______1；
④實驗組3：生長素用量與細胞分裂素用量的比值______1。
特殊的植物組織培養——花藥離體培養：該過程涉及的生殖方式是____________，經秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為____________。
6．植物組織培養過程中應注意的問題
(1)接種時注意外植體的方向，應將外植體的形態學下端插入培養基，不能倒插。
(2)培養一株完整的試管苗，必須先進行生芽培養，再進行生根培養。如果順序顛倒，先誘導生根，就不好誘導生芽了。
(3)菊花植物組織培養中，愈傷組織的形成一般不需要光照，而在后續的培養過程中，需要一定量的光照。
(4)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養生長，出瓶后一定要注意保溫、保濕。
(5)試管苗的光合作用能力弱，在移栽前應給予較強光照閉瓶煉苗，以促進幼苗向自養苗轉化。
【評標】題組一　植物組織培養技術
1.下列有關細胞全能性的敘述,不正確的是 (　　)
A.受精卵在自然條件下能發育成完整個體,因此全能性最高
B.生物體內的體細胞由于細胞分化,全能性不能表達
C.小麥種子萌發長成新植株體現了細胞全能性
D.植物細胞在一定條件下通過組織培養形成完整植株的過程表現出全能性
2.(2021江蘇南京期中)下列關于植物組織培養的敘述中,錯誤的是 (　　)
A.其原理是植物細胞的全能性 B.必須在無菌條件下進行
C.一般用液體培養基進行培養 D.再分化的過程中需要一定光照
3.(2022山東濟南一中月考)在植物激素的作用下,接種于培養基中的外植體往往會發生“脫胎換骨”的變化。下列關于植物組織培養過程的敘述,錯誤的是 (　　)
①離體組織細胞愈傷組織胚狀結構植物體
②離體組織細胞胚狀結構愈傷組織植物體
③離體組織細胞愈傷組織根和芽植物體
④離體組織細胞愈傷組織根和芽植物體
A.②④　　B.③④　　C.①③　　D.①④
4.(2022湖北華中師大附中期中改編)菊花組織培養的過程如圖所示,下列敘述錯誤的是 (　　)
幼嫩的菊花莖段消毒接種愈傷組織試管苗移栽
A.①過程需要用酒精和次氯酸鈉溶液對莖段進行消毒
B.②過程將消過毒的外植體隨意插在誘導愈傷組織的培養基上即可
C.④過程需要誘導生芽和誘導生根兩種不同成分的培養基
D.⑤過程移栽前需要先打開培養瓶的瓶蓋讓試管苗適應外界環境
5.(2022山東菏澤一中月考)下圖表示四倍體蘭花葉片植物組織培養的過程,下列相關敘述不正確的是 (　　)
四倍體蘭花葉片愈傷組織胚狀體蘭花植株
A.通過消毒和無菌操作避免①②過程發生雜菌污染
B.需生長調節物質調控①②過程的細胞分裂和分化
C.細胞全能性表達前提是①過程,體現在②③過程
D.此蘭花的花藥離體培養所得植株為二倍體植株
6.(2022山東濟南一中月考)成功獲得原生質體是植物體細胞雜交技術的基礎。下列關于原生質體的敘述,錯誤的是(　　)
A.理論上原生質體具有全能性 B.原生質體的融合依賴于細胞膜的流動性
C.原生質體在適宜條件下能再生出細胞壁 D.原生質體包括細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質
7.(2022河北衡水二中期中改編)“白菜—甘藍”幼苗的培養過程如圖所示,下列有關說法錯誤的是 (　　)
A.雜種細胞與愈傷組織細胞中遺傳物質相同
B.聚乙二醇可誘導原生質體的融合及雜種細胞細胞壁的再生
C.獲得原生質體可用纖維素酶和果膠酶處理體細胞
D.愈傷組織形成“白菜—甘藍”幼苗需添加一定量的植物激素
8.(2021北京豐臺期中改編)亞麻籽油富含α-亞麻酸,α-亞麻酸可以在人體內合成有助于大腦發育的DHA。研究人員用射線處理亞麻使其染色質鈍化破壞后,獲得原生質體,然后與未經輻射處理的小麥原生質體融合,獲得具有亞麻優良基因的改良小麥雜種植株。下列分析不正確的是 (　　)
A.亞麻和小麥原生質體融合可采用物理法,如電融合法、離心法、高Ca2+—高pH融合法
B.改良小麥雜種植株的形成需要經過脫分化和再分化等培養過程
C.該育種方法打破了兩物種間的生殖隔離,實現了遠緣雜交
D.改良小麥雜種植株的染色體上可能整合了含亞麻有益基因的染色體片段
【回標】9.(2022吉林長春外國語學校段考)利用植物體細胞雜交技術獲得了“番茄—馬鈴薯”雜種植株,實驗過程如圖所示,遺憾的是該雜種植株并非是想象中的地上長番茄、地下結馬鈴薯的“超級作物”。請回答下列問題。
(1)材料中所用到的植物體細胞雜交技術應用了原生質體融合和　　　　　　技術,后者的理論基礎是　　　　　　　　　。
(2)圖中①步驟是用　　　　　　　　去除植物細胞壁,分離出有活力的原生質體。
(3)圖中②過程原生質體兩兩融合時,可出現　　　　種融合細胞,要促進雜種細胞分裂生長,培養基中應有　　　　和　　　　兩類植物激素。
(4)由雜種細胞培育成試管苗,需要經過雜種細胞的④　　　　和⑤　　　　過程。
學習目標二：通過描述植物體細胞雜交技術的原理和過程，增強生命觀念，培養科學思維。（20min）
任務一：描述植物體細胞雜交技術的原理和過程
分析植物體細胞雜交技術流程圖，回答下列問題：
1．植物體細胞雜交的基本過程
(1)過程①為去除細胞壁獲得具有活力的原生質體，所用到的酶是纖維素酶和果膠酶。
(2)過程②是 的融合，其原理是細胞膜的 ，人工誘導的物理法包括 等；化學法包括 和 等。
(3)過程③是原生質體融合后再生出 ，過程④是 技術。
2．在植物體細胞雜交過程中，原生質體融合的過程利用的生物學原理是細胞膜的流動性，雜種細胞發育成雜種植株利用的生物學原理是 。
3．植物體細胞融合形成雜種細胞是否標志著植物體細胞雜交技術的完成？（見答案）
只考慮兩兩融合，原生質體A和B可以形成幾種融合細胞？哪種融合細胞才是符合要求的？
5．從結果上看雜種植株在遺傳上有何特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？
6．從新品種培育的角度分析，植物體細胞雜交技術最大的優點是什么？
【注意】1．植物體細胞雜交過程中的要點剖析
(1)細胞融合體現細胞膜的流動性；雜種細胞發育成雜種植株體現植物細胞的全能性。
(2)與傳統有性雜交相比，植物體細胞雜交具有的優越性
①克服植物遠緣雜交不親和的障礙；
②打破物種之間的生殖隔離；
③擴大遺傳重組的范圍。
(3)植物體細胞雜交的培養基中要添加蔗糖且濃度略大于植物細胞質濃度，原因是蔗糖溶液不僅為原生質體提供營養，而且還能維持一定的滲透壓，使原生質體保持正常的形態。
(4)體細胞融合后，培養基中的細胞有三類：①未融合的細胞(A和B)；②兩兩融合的細胞(AA、BB和AB)；③多細胞融合體。只有AB型細胞是我們需要的雜種細胞，因此還應有一個篩選過程。
2．體細胞雜交過程中涉及的遺傳知識
(1)從生殖類型上看，植物體細胞雜交技術沒有生殖細胞的形成和結合，屬于無性生殖，變異類型屬于染色體數目的變異，形成的是異源多倍體，由于含有兩個親本的遺傳物質，因此理論上應具有兩個親本的遺傳性狀。
(2)體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞，不管染色體、基因組還是染色體組都是兩親本之和。若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為異源四倍體，其體細胞中染色體數為(2x＋2y)條，含4個染色體組，基因型為AabbccDd。
(3)培育雜種植株的過程中，遺傳物質的傳遞不遵循孟德爾遺傳定律，只有進行有性生殖的生物經減數分裂形成配子時才符合遺傳定律，而體細胞雜交沒有上述過程。
【評標】題組一　植物繁殖的新途徑
1.(2022遼寧錦州黑山中學月考)下列屬于植物的微型繁殖技術的是 (　　)
A.蘭花的芽尖組織培育成蘭花幼苗 B.水稻種子萌發并長成新個體
C.扦插的葡萄枝長成新個體 D.柳樹芽發育成枝條
2.某二倍體藥用植物甲(染色體組成為MM)含有有效成分A,二倍體藥用植物乙(染色體組成為NN)含有有效成分B。科研小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物,設計了如下實驗流程。據圖分析錯誤的是(　　)
A.過程①的處理利用了酶的專一性
B.過程②常使用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑
C.過程②③獲得的染色體組成為MMNN的融合細胞是最理想的細胞
D.通過過程⑥培養獲得的植株都能合成有效成分A和B
3.(2022遼寧沈陽八十三中期初)草莓是人們經常食用的一種水果,有較高的營養價值。草莓是無性繁殖的作物,長期種植會使病毒積累在體內,使其產量降低、品質下降。下圖是利用植物組織培養技術培育草莓脫毒苗的流程,請據圖回答:
外植體→①愈傷組織→②胚狀體→脫毒苗→草莓植株
(1)外植體能夠形成幼苗所依據的原理是　　　　　　　　　　。培育脫毒苗時,一般選取 　　　　作為外植體,其依據是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)研究表明,多倍體草莓產量高于二倍體,利用植物組織培養技術獲得多倍體草莓的方法有兩種:一是使用 　　　　(藥劑)處理草莓的愈傷組織,再經培養獲得多倍體植株;二是利用物理或化學方法誘導草莓體細胞融合,再經培養獲得多倍體植株。
得分 扣分
閱卷得分 審題規范（強化審題） 思維（析題）規范 呈現（答題）規范
采點計分 審題時間(3) 審清設問（標號化） 審讀材料、情境（標注化） 析題時間(2) 角度步驟要點（角度化） 特別注意事項（對號化） 答題時間(4) 書寫卷面(清晰化) 學科術語(術語化)
【回標】
題組二　作物新品種的培育
4.(2022山東日照月考)植物細胞工程的應用取得了顯著的社會效益和經濟效益,以下技術和相應優點的對應關系中正確的是(　　)
A.微型繁殖技術——打破生殖隔離 B.單倍體育種——利于獲得突變體
C.植物體細胞雜交技術——精準控制成體性狀 D.植物細胞培養——不占用耕地,幾乎不受季節限制
5.(2021安徽肥東二中月考)如圖是某二倍體植物通過花藥進行單倍體育種的過程示意圖,下列敘述正確的是 (　　)
A.圖中過程②涉及細胞的分裂和分化,細胞進行有絲分裂
B.秋水仙素能促進著絲粒分裂,導致細胞染色體數目加倍
C.圖中③過程為了促進生芽,可增加培養基中細胞分裂素的比例
D.應將煉苗后的試管苗移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質上
6.(2022山東鄆城月考)應用植物組織培養技術,不僅可實現種苗的快速繁殖、培育脫毒植株,還可加快作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實驗流程,回答下列問題:
莖段愈傷組織挑選生長的愈傷組織耐鹽植株
(1)愈傷組織是由離體的莖段經　　　　過程形成的,此時愈傷組織細胞　　　　(填“具有”或“不具有”)細胞的全能性。
(2)對愈傷組織進行了兩次處理,用γ射線不直接處理莖段而是處理愈傷組織的原因是　　　　;
處理2中添加的物質X為　　　　。
(3)愈傷組織細胞經過　　　　(填“脫分化”或“再分化”)形成耐鹽植株。
(4)植物組織培養技術也被廣泛應用于其他作物的育種中。在培育“白菜—甘藍”雜種植株、三倍體無子西瓜中,必須用到植物組織培養技術的是　　　　　　　　。
得分 扣分
閱卷得分 審題規范（強化審題） 思維（析題）規范 呈現（答題）規范
采點計分 審題時間(3) 審清設問（標號化） 審讀材料、情境（標注化） 析題時間(2) 角度步驟要點（角度化） 特別注意事項（對號化） 答題時間(4) 書寫卷面(清晰化) 學科術語(術語化)
題組三　細胞產物的工廠化生產
7.(2022山東棗莊月考)人參是重要的藥用植物,常以根入藥,過度采挖導致人參資源枯竭,而人工栽培周期長,研究表明,可采用植物組織培養的方式培養人參不定根,用以滿足市場需求。據圖分析下列說法錯誤的是 (　　)
外植體愈傷組織不定根
A.人參不定根培養中有脫分化和再分化過程 B.過程①必須照光培養以增加有機物來源
C.過程②中需要生長素所占比例大于細胞分裂素 D.需要檢測獲得的不定根中有效成分如人參皂苷的含量
8.(2022北京四十三中期中)紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內的一種次生代謝物,具有高抗癌活性。如圖表示工廠化生產紫杉醇的過程,相關敘述錯誤的是 (　　)
外植體愈傷組織液體懸浮振蕩培養懸浮傳代培養提取、檢測紫杉醇
A.從大量紅豆杉屬植物樹皮中提取紫杉醇會破壞植物資源
B.只能用紅豆杉屬植物的樹皮作外植體才能獲得紫杉醇
C.振蕩培養利于細胞充分接觸營養,增加溶解氧量
D.可利用培養的動物細胞來檢測紫杉醇的抗癌活性
【知識建構】
【隨堂檢測】
題組一　植物組織培養技術
1.(2022山東鄆城月考)如圖是植物組織培養的過程,相關說法錯誤的是 (　　)
外植體愈傷組織長出叢芽生根移栽成活
A.外植體若是月季的花粉,則經培養后獲得的植株為單倍體
B.過程①一般不需要光照,后續培養中每日需給予適當時間和強度的光照
C.外植體若是菊花的根尖組織,因細胞中沒有葉綠體,故培養成的新植株葉片為無色
D.過程②和③接種的培養基中植物激素的比例不同
2. (2022山東省名校聯盟質量檢測)某生物興趣小組成員以西瓜5天齡幼苗子葉為外植體進行相關實驗研究,得到如圖所示的實驗結果。下列相關敘述正確的是 (　　)
A.實驗開始前應對培養基和西瓜幼苗子葉進行滅菌處理
B.西瓜幼苗子葉細胞脫分化形成愈傷組織的過程中細胞已經發生分化
C.暗處理時間的長短對細胞脫分化率和再分化率的影響均不大
D.圖示結果表明,西瓜幼苗子葉經誘導形成胚狀體的最適暗處理時間是1~2周
題組二　植物體細胞雜交技術
3.(2022山東濟南月考)植物體細胞雜交過程中細胞融合的方式有對稱融合和非對稱融合。對稱融合是將兩個物種的兩個完整的原生質體融合在一起,由于兩個物種的全套基因組合在一起,有用基因和不利基因共處于一個雜種植株中,往往需要多次回交才能去除雜種植株中的不利基因。非對稱融合是將一個物種的部分染色體和細胞質與另一個物種的一個完整原生質體融合在一起,可以較好地減少不利基因的重組,所得雜種植株只需較少次數的回交就可以達到改良作物的目的。下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.植物體細胞雜交可以克服有性雜交的不親和性,打破物種之間的生殖隔離
B.對稱融合方式中兩個植物細胞完成融合的標志是兩個細胞核融合形成一個細胞核
C.在非對稱融合過程中,可以利用物理射線、化學試劑等方式去除部分染色體
D.在進行植物體細胞雜交之前,必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁
4.(不定項)(2022山東師范大學附中月考改編)如圖是“白菜—甘藍”雜種植株的培育過程。下列說法正確的是 (　　)
A.去壁過程中需用纖維素酶和果膠酶溶液處理獲得原生質體,溶液的滲透壓可略大于細胞液滲透壓
B.植物體細胞雜交過程中,需用不同濃度的細胞分裂素和生長素培養雜種細胞
C.最終得到的植株相對于白菜、甘藍,發生了染色體數目變異,因此不具有可育性
D.與傳統的有性雜交相比,植物體細胞雜交技術的優越性在于實現了遠緣雜交
【課后作業】1.復習作業：依托本節課學案，整理本節課重難點及相關題型。
2.練習作業：見下頁習題。
3.預習作業：依托下節課學案熟悉相關知識點，勾畫重難點，寫出困惑。
題組一　
5.(2022山東菏澤一中月考)研究發現甘蔗莖尖經適當溫度處理后組織培養獲得的幼苗脫毒效果更好。下列相關敘述錯誤的是 (　　)
A.甘蔗莖尖與其他成熟組織相比病毒含量更低
B.推測②過程的溫度導致部分病毒失去活性
C.過程③④均屬于再分化,培養基A和B中的植物激素比例不同
D.獲得的脫毒苗與原甘蔗苗相比細胞核遺傳物質發生了改變
6.(2022河北石家莊辛集中學期中)辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫藥工業等領域。辣椒素的獲得途徑如圖,下列說法不正確的是 (　　)
A.過程①②分別表示脫分化和再分化過程
B.獲得辣椒素的兩條途徑都反映了植物細胞的全能性
C.兩條途徑分別利用了植物組織培養和植物細胞培養技術
D.脫毒苗的獲得利用了芽尖等分生區病毒極少或無病毒的特點
題組二　7.(2022遼寧朝陽第二高級中學月考改編)利用相關工程技術可以獲得抗線蟲病的“蘿卜—油菜”雜種植株,已知蘿卜具有抗線蟲病基因,而油菜容易被胞囊線蟲侵染造成減產。科研人員以蘿卜和油菜為親本進行體細胞雜交,以獲得抗線蟲病的雜種植株,具體操作流程如圖所示。請回答下列問題:
(1)過程②細胞融合的基本原理是　　　　　　　　　　。融合結束形成雜種細胞的標志是　　　　　　　。
(2)原生質體培養液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的　　　　,維持原生質體完整性。圖中④過程將愈傷組織接種到含有　　　　　的培養基上,就可以誘導其　　　　過程,進而培育成雜種植株。
(3)過程②后,在顯微鏡下觀察融合的活細胞中有親本細胞的　　　　(填細胞器名稱)存在,這一特征可作為初步篩選雜種細胞的標志。對雜種植株進行　　　　接種實驗,可篩選出抗線蟲病的雜種植株。
(4)利用此項技術進行育種的最大優點是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)若油菜和蘿卜都是二倍體,則雜種植株為　　　　倍體,從理論上講,該雜種植株的育性為　　　　(填“可育”或“不育”)。
得分 扣分
閱卷得分 審題規范（強化審題） 思維（析題）規范 呈現（答題）規范
采點計分 審題時間(3) 審清設問（標號化） 審讀材料、情境（標注化） 析題時間(2) 角度步驟要點（角度化） 特別注意事項（對號化） 答題時間(4) 書寫卷面(清晰化) 學科術語(術語化)
【答案】
【自主預習】
一、1.細胞生物學2.細胞器、細胞或組織水平4. 植物細胞 動物細胞
二、 1. 整生物體 各種細胞 2. 選擇性地表達。
三、 1. 離體 人工配制的培養基 完整植株 2. (1) 脫分化 愈傷組織 再分化
(2) 生長素 細胞分裂素 (3)高 低 適中
3. (1)滅菌 火焰旁 滅菌 (2)倒插 (3)不需要 需要
四、1．不同來源 雜種細胞
2．纖維素酶、果膠酶 原生質體 電融合法、離心法等 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 融合的成功 雜種細胞 脫分化 再分化 植物組織培養
3．細胞膜的流動性 植物細胞的全能性
4．生殖隔離 遠緣雜交育種
5. 無性 染色體數目變異 2n＋2m 2＋2
五、1. (1)高效、快速 遺傳特性 (2)莖尖分生 脫毒苗
2. (1)①細胞的全能性和染色體變異。②單倍體植物 純合二倍體③穩定 縮短
(2)(1)培養條件 射線 (2)突變體
3．②植物細胞培養 ③愈傷組織
【牛刀小試】××××××
學習目標一任務一【探究·實踐·菊花的組織培養】
實驗原理：（1）全能性。（2）激素和營養 脫分化和再分化 胚狀體（3）生長素和細胞分裂素
、脫分化和再分化 濃度、比例
材料分析：（1愈傷組織。（2）消毒。（3）消毒。（4）無菌水（5）（主要是生長素和細胞分裂素）。
蔗糖的作用：提供能量、調節滲透壓。滅菌：濕熱滅菌法。
3.方法步驟
（1）消毒 ①酒精 30s 無菌水 30min 無菌水
（2）外植體切段 無菌 無菌濾紙
（3）接種 誘導愈傷組織 方向 倒插！
（4）脫分化 18～22 愈傷組織 光照，有光
（5）再分化 誘導生芽 誘導生根 試管苗 芽，根；光照！
（6）移栽培養 培養基 消過毒 移栽
4.結果分析與評價
（1）接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統計有多少外植體被污染，有多少能正常生長，試分析它們被污染的原因。
用于植物組織培養的培養基同樣適合某些微生物的生長，如一些細菌、真菌等的生長。培養物一旦受到微生物的污染，就會導致實驗前功盡棄，因此要進行嚴格的無菌操作。導致外植體被污染的原因可能有：培養基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。
（2）你培養出愈傷組織了嗎？如果培養出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經歷了多少天？這些愈傷組織進一步分化出芽和根了嗎？
觀察實驗結果，看看是否培養出了愈傷組織，記錄多長時間長出了愈傷組織。從剛接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時間。統計更換培養基后愈傷組織進一步分化成芽和根的比例和時間。
（3）觀察外植體的分化情況，填好結果記錄表，并及時分析結果。
做好統計和對照，填好結果記錄表，培養嚴謹的科學態度。從實驗的第一步開始就要做好實驗記錄，可以分組配制不同的培養基，如誘導愈傷組織的培養基、誘導生芽的培養基等，還可以進行不同配方的比較。
（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能夠正常生長嗎？
生根苗移栽技術的關鍵是既要充分清洗根系表面的培養基，又不能傷及根系。一般使用無土栽培的辦法。培養基質要提前消毒，可以向培養基質噴酒質量分數為5%的高錳酸鉀，并用塑料薄膜覆蓋12h。掀開塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的組培苗要在溫室過渡幾天，待其長壯后再移植到大田或盆中。可以在課后統計移栽的成活率，看看移栽是否合格。
5.進一步探究
等于1； 大于1； 小于1。 有性生殖，純合子。
評標 1.C　種子萌發長成植株是植物正常生長發育過程,不能體現細胞全能性,C錯誤。
2.C　植物組織培養依據的原理是植物細胞的全能性,A正確;植物組織培養需要在無菌條件下進行,避免雜菌污染,B正確;一般用固體培養基進行培養,C錯誤;再分化的過程中,每日需要給予適當時間和強度的光照,D正確。
3.A　離體的植物器官、組織或細胞經過脫分化過程形成愈傷組織,愈傷組織經過再分化過程形成胚狀體或者根和芽,進一步發育成植株。
4.B　①過程需要用體積分數為70%的酒精和質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液對莖段進行消毒,A正確;②過程將外植體的1/3~1/2插入誘導愈傷組織的培養基中,注意外植體不要倒插,B錯誤;④過程需要誘導生芽和誘導生根兩種不同成分的培養基,主要是通過生長素和細胞分裂素的濃度、比例來調控,C正確;試管苗的光合作用能力較弱,需要逐步適應外界環境才能往大田移栽,故⑤過程移栽前需要先打開培養瓶的瓶蓋讓試管苗適應外界環境,D正確。
5.D　圖示為四倍體蘭花葉片植物組織培養的過程,其中①為脫分化,②為再分化,③表示生長發育。脫分化和再分化過程中要采取消毒和無菌操作,避免雜菌污染,A正確;脫分化和再分化過程需要添加植物激素來調控細胞的分裂和分化,B正確;細胞全能性表達的前提是①脫分化過程,愈傷組織通過②再分化過程形成胚狀體、胚狀體通過③生長發育過程發育成蘭花植株體現了細胞全能性,C正確;四倍體蘭花的花藥離體培養所得植株為單倍體植株,D錯誤。
6.D　原生質體是植物細胞去除細胞壁后剩余的結構,含有本物種生長發育所需的全套遺傳信息,理論上原生質體具有全能性,A正確;原生質層包括細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質,原生質體是植物細胞去除細胞壁以后剩余的結構,D錯誤。
7.B　雜種細胞形成愈傷組織為脫分化過程,此過程不改變細胞內的遺傳物質,所以雜種細胞與愈傷組織細胞中遺傳物質相同,A正確;聚乙二醇可誘導原生質體A和B的融合,但不能誘導植物細胞壁的再生,B錯誤;植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠,故可用纖維素酶和果膠酶對白菜和甘藍的體細胞進行去壁處理,C正確;愈傷組織形成“白菜—甘藍”幼苗為再分化過程,該過程需添加一定量的植物激素,如生長素和細胞分裂素,D正確。
8.A　人工誘導植物原生質體融合的方法基本可以分為兩大類——物理法和化學法,物理法包括電融合法、離心法等;化學法包括聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法,A錯誤。融合的雜種細胞培育成雜種植株要經過脫分化和再分化等培養過程,B正確。植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離,實現遠緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢,C正確。體細胞雜交過程中可能會發生基因轉移,改良小麥雜種植株的染色體上可能整合了含亞麻有益基因的染色體片段,D正確。
9.答案(1)植物組織培養　植物細胞的全能性　(2)纖維素酶和果膠酶　(3)3　細胞分裂素　生長素　(4)脫分化　再分化　
學習目標二
答案：1原生質體 流動性 電融合法和離心法 聚乙二醇融合法 高Ca2＋高pH融合法 細胞壁 植物組織培養 植物細胞的全能性
3．植物體細胞融合形成雜種細胞是否標志著植物體細胞雜交技術的完成？
提示：不是，細胞融合成功的標志是雜種原生質體再生出細胞壁形成雜種細胞，植物體細胞雜交完成的標志是培育出雜種植株，而不是形成雜種細胞。
4．只考慮兩兩融合，原生質體A和B可以形成幾種融合細胞？哪種融合細胞才是符合要求的？
提示：三種類型：AA、BB、AB；只有AB型才是符合要求的。
5．從結果上看雜種植株在遺傳上有何特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于何種變異？
提示：遺傳物質來自兩個親本，具有雙親的遺傳性狀；染色體數目增加，屬于染色體數目的變異。
6．從新品種培育的角度分析，植物體細胞雜交技術最大的優點是什么？
提示：克服了不同種植物遠緣雜交的障礙，使不同種植物雜交成為可能。
1.A將蘭花的芽尖組織經植物組織培養培育成蘭花幼苗,可以達到快速繁殖的目的,屬于植物的微型繁殖技術,A符合題意;水稻種子萌發并長成新個體、扦插的葡萄枝長成新個體均沒有利用植物組織培養技術,B、C不符合題意;柳樹芽發育成枝條,沒有發育為新個體,不屬于植物的微型繁殖技術,D不符合題意。
2.D由圖可知,①是去除植物細胞壁獲得原生質體的過程,由于植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠,根據酶的專一性,該過程需要用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁,A正確;②誘導植物原生質體融合的過程常使用聚乙二醇作為誘導劑,B正確;過程②③獲得的融合細胞c的染色體組成可能是MMMM、NNNN、MMNN,其中染色體組成為MMNN的融合細胞是最理想的細胞,C正確;通過過程⑥培養獲得的植株不一定都能合成有效成分A和B,D錯誤。
3.答案(1)植物細胞的全能性　莖尖(或芽尖或根尖)　植物頂端分生區附近(如莖尖)的病毒極少,甚至無病毒　(2)秋水仙素
4.D　
5.C　圖中過程②是脫分化,細胞通過有絲分裂實現細胞增殖,無分化過程,A錯誤;秋水仙素能抑制紡錘體的形成,在著絲粒分裂后,不能將染色體移向細胞的兩極,導致細胞染色體數目加倍,B錯誤;植物組織培養過程中需要添加生長素和細胞分裂素,其中生長素和細胞分裂素的比值高時促進根的分化,比值低時促進芽的分化,C正確;煉苗時將試管苗移植到含蛭石或珍珠巖的基質上培養,待其長壯后移栽到普通土壤即可,D錯誤。
6.答案　(1)脫分化　具有　 (2)愈傷組織細胞分裂能力強,易誘發突變　氯化鈉　(3)再分化　(4)“白菜—甘藍”雜種植株
7.B　圖中過程①表示外植體脫分化形成愈傷組織,過程②表示愈傷組織再分化形成不定根,人參不定根培養中有脫分化和再分化過程,A正確;脫分化過程一般不需要光照,再分化過程需要適宜的光照,B錯誤;生長素和細胞分裂素的比值高時,有利于根的分化,所以過程②中需要生長素所占比例大于細胞分裂素,C正確。
8.B　植物細胞的次生代謝物含量很低,從植物組織中提取會大量破壞植物資源(教材第41頁),A正確;植物組織培養的材料幾乎包括了植物體的各個部位,如莖尖、莖段、花瓣、根尖和花藥等,B錯誤;振蕩培養利于細胞充分接觸營養,增加溶解氧量,有利于細胞的增殖,C正確;紫杉醇可有效阻止癌細胞的增殖,具有抗癌作用,可利用培養的動物細胞來檢測紫杉醇的抗癌活性,D正確。
隨堂檢測1.C　由配子直接發育成的個體為單倍體,外植體若是月季的花粉,則經培養后獲得的植株為單倍體,A正確;誘導愈傷組織期間一般不需要光照,在后續的培養過程中,每日需要給予適當時間和強度的光照(教材第36頁),B正確;外植體若是菊花的根尖組織,根尖細胞中雖然沒有葉綠體,但其培養成的新植株葉片有葉綠體,因此培養成的新植株葉片為綠色,C錯誤;植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素,它們的濃度和比例都會影響植物細胞的發育方向(教材第35頁),故圖中過程②和③接種的培養基中植物激素的比例不同,D正確。
2.D　圖中隨著暗處理時間的增加,愈傷組織誘導率變化較小,胚狀體誘導率變化較大,則暗處理時間的長短對再分化率的影響較大,C錯誤。該實驗的外植體(西瓜幼苗子葉)需要進行消毒處理,而不是滅菌處理,A錯誤。脫分化是指已經分化的細胞失去其特有的結構和功能轉變成未分化的細胞,該過程中細胞沒有發生分化,B錯誤。由胚狀體誘導率的變化情況來看,在暗處理1~2周時誘導率較大,因此西瓜幼苗子葉經誘導形成胚狀體的最適暗處理時間是1~2周,D正確。
3.B　植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離,實現遠緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢(教材第38頁),A正確;對稱融合方式中兩個植物細胞完成融合的標志是雜種細胞再生出新的細胞壁,B錯誤;非對稱融合是將一個物種的部分染色體和細胞質與另一個物種的一個完整原生質體融合在一起,利用物理射線、化學試劑等方式可去除部分染色體,C正確;植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠,細胞壁會阻礙細胞間的雜交,因此在進行植物體細胞雜交之前,必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁,D正確。
4.ABD　去壁過程中,需要將兩種植物體細胞置于含纖維素酶和果膠酶的等滲溶液或略大于細胞液滲透壓的溶液中,以維持原生質體的正常生理狀態,否則原生質體可能會吸水漲破,A正確;植物體細胞雜交過程中,雜種細胞經組織培養培育成雜種植株,需用不同濃度的細胞分裂素和生長素處理,B正確;白菜和甘藍均為二倍體,“白菜—甘藍”雜種植株屬于異源四倍體,可育,C錯誤。
5.D　莖尖細胞含有的病毒極少或者無病毒,A正確;經過適當溫度處理脫毒效果更好,其原因可能是組織中的病毒經圖中溫度處理后部分或全部失活,B正確;過程③④所用的培養基中生長素和細胞分裂素的比例不同,C正確;獲得的脫毒苗與原甘藍苗相比細胞核遺傳物質未發生改變,D錯誤。
6.B　分析題圖,過程①形成愈傷組織,是脫分化過程;過程②中愈傷組織形成根、芽,是再分化過程。上面一種途徑是通過植物組織培養獲得脫毒苗,再從果實中提取相應的產物;下面一種途徑是采用植物細胞培養技術,實現工業化生產獲得大量的細胞產物。圖中下面一種獲得辣椒素的途徑沒有培養形成植株,不能反映植物細胞的全能性,B錯誤。植物頂端分生區附近的病毒極少,甚至無病毒,所以脫毒苗的獲得利用了芽尖等分生區病毒極少或無病毒的特點,D正確。
7.答案　(1)細胞膜具有一定的流動性　形成新的細胞壁　(2)滲透壓　植物激素(細胞分裂素和生長素)　再分化　(3)葉綠體　胞囊線蟲　(4)打破生殖隔離,實現遠緣雜交　(5)(異源)四　可育

展開更多......

收起↑