《2018-2019學(xué)年高中生物 專題2 細(xì)胞工程 2.1 植物細(xì)胞工程 2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)教學(xué)案（含解析）新人教版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中生物 專題2 細(xì)胞工程 2.1 植物細(xì)胞工程 2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)教學(xué)案（含解析）新人教版選修3.doc（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) 1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。 2．植物組織培養(yǎng)的基本過程： 外植體愈傷組織叢芽或胚狀體完整植株 3．植物體細(xì)胞雜交的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞的全能性。 4．去除細(xì)胞壁制備原生質(zhì)體用到的酶是纖維素酶和果膠酶。 5．人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有物理法(離心、振動、電激)和化學(xué)法(聚乙二醇處理)。 6．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)克服了不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 一、細(xì)胞工程的概念 二、細(xì)胞的全能性 1．含義：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。 2．物質(zhì)基礎(chǔ)：細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 3．植物細(xì)胞全能性表達(dá)條件：具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；處于離體狀態(tài)；提供一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜外界條件。 三、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1．理論基礎(chǔ) 植物細(xì)胞的全能性。 2．基本過程 圖中①過程為脫分化，②過程為再分化，A表示愈傷組織，B表示叢芽或胚狀體。 3．胡蘿卜的組織培養(yǎng)[填圖] 　 四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1．概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 2．過程[據(jù)圖填空] (1)過程①為去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。 (2)過程②為原生質(zhì)體的融合，人工誘導(dǎo)的物理法包括離心、振動、電激等，化學(xué)法一般用聚乙二醇作誘導(dǎo)劑。 (3)過程③為融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁，這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。 (4)過程④為脫分化，過程⑤為再分化。 3．意義：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 1．下列生物技術(shù)不屬于細(xì)胞工程領(lǐng)域的是(　　) A．植物組織培養(yǎng)技術(shù)　　　B．轉(zhuǎn)基因技術(shù) C．克隆技術(shù) D．植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 解析：選B　細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上進(jìn)行的操作。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作對象為基因，即DNA分子水平上的操作技術(shù)，屬于基因工程。 2．植物組織培養(yǎng)的理論根據(jù)是(　　) A．培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)全面 B．細(xì)胞的全能性 C．細(xì)胞的分裂 D．細(xì)胞的分化 解析：選B　植物細(xì)胞只有保持其全能性，才能發(fā)育成完整的植株，因此，植物組織培養(yǎng)的理論根據(jù)是細(xì)胞的全能性。 3．細(xì)胞的全能性是指(　　) A．已經(jīng)分化的細(xì)胞全部能進(jìn)一步分化 B．已經(jīng)分化的細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能 C．細(xì)胞既能分化，也能恢復(fù)到分化前的狀態(tài) D．細(xì)胞具有全面的生理功能 解析：選B　細(xì)胞的全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 4．植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指(　　) A．植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過程 B．未成熟的種子經(jīng)過長期培養(yǎng)，長出幼苗的過程 C．植物的器官、組織或細(xì)胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程 D．取植物的枝芽培育成一株新個體的過程 解析：選C　植物細(xì)胞的脫分化就是讓已分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞——愈傷組織的過程。 5．植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果是(　　) A．產(chǎn)生雜種植株 B．產(chǎn)生雜種細(xì)胞 C．原生質(zhì)體融合 D．形成愈傷組織 解析：選A　植物體細(xì)胞雜交包括經(jīng)植物細(xì)胞融合獲得雜種細(xì)胞和經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成雜種植株兩個階段，其結(jié)果是產(chǎn)生了具有兩種植物遺傳特性的雜種植株。 1．細(xì)胞具有全能性的原因 一般生物體的每一個細(xì)胞都包含該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成為完整個體的潛能。 2．細(xì)胞全能性大小的比較 (1)植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞(動物細(xì)胞只有細(xì)胞核具有全能性)。 (2)受精卵＞生殖細(xì)胞(精子、卵細(xì)胞)＞體細(xì)胞。 (3)體細(xì)胞：分化程度低的＞分化程度高的；細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的＞細(xì)胞分裂能力弱的；幼嫩的細(xì)胞＞衰老的細(xì)胞。 3．植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件 (1)離體狀態(tài)。 (2)營養(yǎng)物質(zhì)：種類齊全、比例合適。 (3)植物激素：生長素、細(xì)胞分裂素。 (4)外界條件：適宜的溫度、pH和光照(愈傷組織的形成和生長需要避光培養(yǎng)，分化培養(yǎng)需見光)等。 (5)無菌操作。 [題組沖關(guān)] 1．下列植物組織細(xì)胞，在條件適宜的情況下，最易表達(dá)其全能性的是(　　) A．莖韌皮部細(xì)胞　　　　 　B．葉肉細(xì)胞 C．受精卵 D．根尖分生區(qū)細(xì)胞 解析：選C　細(xì)胞的全能性由大到小依次是受精卵、生殖細(xì)胞、體細(xì)胞。 2．下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過程是(　　) A．玉米種子萌發(fā)長成新植株 B．小鼠骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞 C．小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株 D．胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株 解析：選D　種子萌發(fā)長成植株是由幼體到成體的正常生長發(fā)育過程，雖有細(xì)胞分化，但不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性；骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞，僅僅是細(xì)胞分化的過程，沒有形成完整的個體，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性；花粉離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株，經(jīng)歷了細(xì)胞分化，體現(xiàn)了花粉(生殖細(xì)胞)的全能性，沒有體現(xiàn)體細(xì)胞的全能性；胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株體現(xiàn)出體細(xì)胞的全能性。 1．植物組織培養(yǎng)的過程 (1)外植體：用于植物組織培養(yǎng)的離體的植物器官、組織或細(xì)胞。 (2)脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。 (3)愈傷組織：細(xì)胞排列疏松且無規(guī)則、高度液泡化、呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞團(tuán)。 (4)再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)，又可以重新分化出根或芽等器官的過程。 2．植物組織培養(yǎng)技術(shù)的注意事項 (1)外植體的選擇與制備： ①外植體的選擇：外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的不同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相對比較容易，而植物的莖、葉和成熟的組織較難。 ②制備外植體首先要消毒，其次要選取有形成層的部分，因為形成層細(xì)胞易脫分化。 (2)無菌操作： 植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵是避免微生物的污染，所有實驗用具要嚴(yán)格滅菌，接種過程要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作。 (3)光照的控制： 對于植物組織培養(yǎng)來說，光照條件非常重要。在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要避光培養(yǎng)，有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織(如果是在光照條件下，容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織)。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時，一定要有光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。 (4)植物激素的使用： 生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。兩類激素的濃度、使用的先后順序及用量的比例等都會影響實驗結(jié)果。 3．生長素和細(xì)胞分裂素的使用順序及用量的比例對實驗結(jié)果的影響 (1)使用順序不同，結(jié)果不同： 使用順序 實驗結(jié)果 先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素 有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化 先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素 細(xì)胞既分裂又分化 同時使用 分化頻率提高 以上關(guān)系可簡記為：先“生”，分裂不分化；后“生”分裂又分化；同“使”分化頻率高 (2)用量的比例不同，結(jié)果也不同： 生長素/細(xì)胞分裂素的比值 作用效果 比值高時 促進(jìn)根的分化、抑制芽的形成 比值低時 促進(jìn)芽的分化、抑制根的形成 比值適中 促進(jìn)愈傷組織的形成 以上關(guān)系可簡記為：“高根低芽中愈傷” [題組沖關(guān)] 3．下圖為某二倍體植株花藥中未成熟的花粉在適宜培養(yǎng)基上形成完整植株的過程。有關(guān)敘述正確的是(　　) A．過程①②表示脫分化，過程③表示再分化 B．過程①②需要避光，過程③需要光照 C．過程①②③說明花粉細(xì)胞具有全能性 D．過程③獲得的完整植株自交后代不會發(fā)生性狀分離 解析：選C　過程①表示脫分化，過程②表示再分化，過程③表示誘導(dǎo)生根和細(xì)胞增殖；過程①需要避光，過程②③需要光照，以利于芽中形成葉綠素；過程③獲得的單倍體植株具有高度不育的特點。 4．(海南高考)甲、乙兩名同學(xué)分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物?；卮鹣铝袉栴}： (1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體，在一定條件下進(jìn)行組織培養(yǎng)，均能獲得試管苗，其原理是_______________________________________________________。 (2)甲、乙同學(xué)在誘導(dǎo)愈傷組織所用的培養(yǎng)基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到________________________________________________________________________。 若要用細(xì)胞作為材料進(jìn)行培養(yǎng)獲得幼苗，該細(xì)胞應(yīng)具備的條件是________________(填“具有完整的細(xì)胞核”“具有葉綠體”或“已轉(zhuǎn)入抗性基因”)。 (3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結(jié)果，該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的，這兩種激素是________________。A中的愈傷組織是葉肉細(xì)胞經(jīng)________形成的。 (4)若該種植物是一種雜合體的名貴花卉，要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉，可用組織培養(yǎng)方法繁殖，在培養(yǎng)時，________(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉粒作為外植體，原因是___________________________________________。 解析：(1)植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用細(xì)胞作為材料進(jìn)行培養(yǎng)獲得幼苗，細(xì)胞必須具有完整的細(xì)胞核，才具有發(fā)育為個體的一整套完整遺傳信息。(3)影響植物組織培養(yǎng)的兩種主要激素是細(xì)胞分裂素和生長素。愈傷組織是葉肉細(xì)胞經(jīng)脫分化形成的。(4)由于花粉粒的基因型與體細(xì)胞的基因型不同，組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株，導(dǎo)致不能保留親本性狀。 答案：(1)綠色葉片和白色花瓣的細(xì)胞具有全能性，在一定條件下能發(fā)育成完整的植株　(2)葡萄糖、果糖　具有完整的細(xì)胞核　(3)細(xì)胞分裂素、生長素　脫分化　 (4)不能　對雜合體的植株來說，其體細(xì)胞的基因型相同，而花粉粒的基因型與體細(xì)胞的基因型不同。用花粉粒進(jìn)行組織培養(yǎng)得到的花卉基因型不同于原植株 1．植物體細(xì)胞雜交的原理 原生質(zhì)體融合的過程利用了細(xì)胞膜的流動性，雜種細(xì)胞發(fā)育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的全能性。 2．植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較 名稱 植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交 原理 植物細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜具有一定的流動性和植物細(xì)胞的全能性 過程 選材 選取根尖、莖尖、形成層部位 最容易誘導(dǎo)脫分化 不同植物細(xì)胞融合后 形成的雜種細(xì)胞 技術(shù) 操作 脫分化、再分化等 除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合 關(guān)系 植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜 3．植物體細(xì)胞雜交過程中雜種細(xì)胞類型及檢測方法 (1)誘導(dǎo)產(chǎn)物(假設(shè)用于雜交的兩種植物細(xì)胞分別為A、B) ①未融合的細(xì)胞：A和B。 ②兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB和AB。 ③多細(xì)胞融合體。 (2)檢測方法：對誘導(dǎo)產(chǎn)物中的細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，然后根據(jù)得到的植物性狀進(jìn)行判斷。 植物性狀 結(jié)論 若只表現(xiàn)出一種植物的性狀 未融合細(xì)胞 若得到的是具有兩種親本性狀的植物 雜種植株 若得到的是兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得到加強(qiáng) 多細(xì)胞融合體 若得到的是一種植物的性狀，但是效果得到加強(qiáng) 同種細(xì)胞融合 [名師點撥]　與植物體細(xì)胞雜交技術(shù)有關(guān)的遺傳知識 (1)植物體細(xì)胞雜交過程中無有性生殖細(xì)胞的結(jié)合，屬于無性生殖。 (2)雜種植株的染色體來源于兩種植物，變異類型是染色體數(shù)目的變異，形成的是異源多倍體。 (3)由于含有兩個親本的遺傳物質(zhì)，因此理論上應(yīng)具有兩個親本的遺傳性狀。 (4)培育新品種的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾的遺傳定律。 [題組沖關(guān)] 5．下面為“番茄—馬鈴薯”的培育過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．獲得a、b細(xì)胞需要胰蛋白酶和果膠酶 B．誘導(dǎo)a、b細(xì)胞融合的化學(xué)試劑一般用秋水仙素 C．a(chǎn)、b細(xì)胞融合為c細(xì)胞的原理是細(xì)胞膜具有流動性 D．d、e、f過程表示植物的組織培養(yǎng)過程，e、f分別為脫分化和再分化 解析：選C　植物體細(xì)胞在雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體；a、b細(xì)胞融合為c細(xì)胞的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動性，誘導(dǎo)a、b細(xì)胞融合的化學(xué)試劑一般是聚乙二醇，d、e分別為脫分化和再分化。 6．如圖是植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據(jù)圖分析回答： (1)圖中所示過程的原理有：_________________________________________。 (2)圖中的①過程是____________________________________________。 (3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是______________________________________，其產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi)__________(細(xì)胞器)有關(guān)。 (4)③和④過程分別是__________和__________的過程。則該雜種植株有______個染色體組。 (5)該技術(shù)的最顯著優(yōu)勢是：_________________________________。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交過程中有原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B的融合過程，其原理是細(xì)胞膜具有流動性；將雜種細(xì)胞培育成新的個體，其原理是植物細(xì)胞具有全能性。(2)圖中的①過程是去除植物細(xì)胞壁，制備原生質(zhì)體。(3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，植物細(xì)胞壁的形成與高爾基體有關(guān)。(4)雜種細(xì)胞通過脫分化形成愈傷組織，再經(jīng)再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個二倍體的細(xì)胞融合成的雜種細(xì)胞培育成的新個體，含有四個染色體組。(5)植物體細(xì)胞雜交可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 答案：(1)細(xì)胞膜具有流動性、植物細(xì)胞具有全能性(缺一不可)　(2)(去壁)制備原生質(zhì)體　(3)形成新的細(xì)胞壁　高爾基體　(4)脫分化　再分化　四　(5)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 [方法規(guī)律] 體細(xì)胞雜交后細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目、染色體組數(shù)目及基因型的判斷 體細(xì)胞雜交即兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞，不管染色體、基因型還是染色體組都是兩親本之和。若一植物細(xì)胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細(xì)胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為異源四倍體，其體細(xì)胞中染色體為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd。 [隨堂基礎(chǔ)鞏固]　 1．植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的必要條件是(　　) A．給予適宜的營養(yǎng)和外界條件 B．導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因 C．脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件 D．將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi) 解析：選C　高度分化的植物細(xì)胞處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)和外界條件下才能表現(xiàn)全能性。 2．下列有關(guān)愈傷組織細(xì)胞的敘述，不正確的是(　　) A．細(xì)胞壁薄、分裂旺盛 B．細(xì)胞具有較高的全能性 C．由高度分化的植物細(xì)胞經(jīng)脫分化和分裂形成 D．細(xì)胞有葉綠體，能進(jìn)行光合作用 解析：選D　愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞；愈傷組織是由離體的植物組織經(jīng)脫分化和分裂形成的，細(xì)胞具有較高的全能性；在無光條件下培養(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織無葉綠體。 3．在離體的植物器官、組織或細(xì)胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件一般是不需要的(　　) A．消毒滅菌　　　　　　　 B．適宜的溫度 C．充足的光照 D．適宜的養(yǎng)料和激素 解析：選C　由于此階段形成的是愈傷組織，并沒有形成具有根、莖、葉的植物體，因此一般不需要光照。 4．植物體細(xì)胞雜交尚未解決的問題是(　　) A．去除細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體 B．將雜種細(xì)胞培育成植株 C．讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)親代的優(yōu)良性狀 D．尚未培育出屬間雜種植物 解析：選C　目前植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生的雜種植株并沒有完全表現(xiàn)出人們所需要的性狀。 5．如圖表示利用棉花葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體培養(yǎng)進(jìn)行遺傳改良的過程，據(jù)圖分析錯誤的是(　　) A．①過程需在適宜條件下用纖維素酶和果膠酶的混合物處理 B．②過程能定向誘導(dǎo)原生質(zhì)體產(chǎn)生優(yōu)良性狀的突變 C．③過程中葉肉細(xì)胞失去了其特有的結(jié)構(gòu)和功能 D．④過程需用適宜配比的生長素和細(xì)胞分裂素處理 解析：選B　紫外線照射可誘導(dǎo)原生質(zhì)體發(fā)生突變，但突變是不定向的。 6．驅(qū)蚊草散發(fā)的氣味可在一定范圍內(nèi)驅(qū)除蚊子，驅(qū)蚊草是由天竺葵體細(xì)胞和香茅草體細(xì)胞雜交而得到的。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述，錯誤的是(　　) A．培育方法屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 B．培育過程中要用纖維素酶、果膠酶、PEC等試劑或離心、振動、電激等方法 C．培育手段是植物體細(xì)胞雜交，它不同于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織和試管苗的形成 D．驅(qū)蚊草不能通過天竺葵和香茅草的有性雜交而獲得是因為不同物種間存在生殖隔離 解析：選C　驅(qū)蚊草是通過天竺葵體細(xì)胞和香茅草體細(xì)胞雜交而得到的，在此技術(shù)中仍需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，有愈傷組織和試管苗的形成過程。 7．科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄－馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定，科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，其培育過程如圖所示： (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有_____________________________________。 (2)過程①常用的酶是________________，細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是________________________。 (3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑________________誘導(dǎo)融合，在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細(xì)胞膜表面熒光的不同可觀察到________種不同的原生質(zhì)體，當(dāng)觀察到____________________________________時可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。 (4)過程③和過程④依次為________________，過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是________________。 (5)若番茄細(xì)胞中有m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞中有n條染色體，則“番茄－馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含______條染色體。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞的全能性。(2)過程①獲取原生質(zhì)體常用的酶是纖維素酶和果膠酶，植物原生質(zhì)體融合完成的標(biāo)志是形成了新的細(xì)胞壁。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑聚乙二醇(或PEG)誘導(dǎo)融合；在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細(xì)胞膜表面熒光的不同可觀察到5種不同的原生質(zhì)體；當(dāng)觀察到融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光時，可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。(4)過程③和過程④依次為脫分化和再分化，④再分化過程中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是生長素和細(xì)胞分裂素。(5)若番茄細(xì)胞中有m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞中有n條染色體，則“番茄－馬鈴薯”雜種細(xì)胞的染色體有m＋n條，在有絲分裂后期由于著絲點分裂導(dǎo)致染色體數(shù)加倍，此時細(xì)胞內(nèi)含2(m＋n)條染色體。 答案：(1)細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞的全能性　(2)纖維素酶和果膠酶　形成了新的細(xì)胞壁　(3)聚乙二醇(或PEG)　5　融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光(4)脫分化和再分化　生長素和細(xì)胞分裂素　(5)2(m＋n) [課時跟蹤檢測]　 一、選擇題 1．下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述，不正確的是(　　) A．受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體，因此全能性最高 B．生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化，全能性不能表達(dá) C．卵細(xì)胞與受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性最高 D．植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性 解析：選C　受精卵是個體發(fā)育的起點，在自然條件下，通過細(xì)胞的分裂、分化形成完整的個體，所以受精卵的全能性最高；體細(xì)胞是由受精卵通過有絲分裂形成的，但由于細(xì)胞分化，基因在不同的細(xì)胞中選擇性表達(dá)，因而生物體內(nèi)的體細(xì)胞并沒有表現(xiàn)出全能性；卵細(xì)胞在一定條件下，全能性比體細(xì)胞高，但與受精卵不同，卵細(xì)胞的分化程度也很高；分化的植物細(xì)胞如果全能性要表達(dá)出來，需在一定條件下進(jìn)行離體培養(yǎng)。 2．下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述，錯誤的是(　　) A．培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B．培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素使用順序影響愈傷組織的生長和分化 C．離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織 D．同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織遺傳物質(zhì)相同 解析：選D　采用綠色開花植物的生殖器官部位(如花藥)進(jìn)行培養(yǎng)獲得的愈傷組織的遺傳物質(zhì)只有體細(xì)胞的一半。 3．如圖中的A、B為兩種二倍體植物，通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)形成C植株，③過程的原理及C含有的染色體組數(shù)分別是(　　) A．細(xì)胞膜的流動性　2　　　 B．細(xì)胞的全能性　4 C．細(xì)胞增殖　4 D．基因的選擇性表達(dá)　3 解析：選B　圖中③過程是由1個細(xì)胞長成1個個體，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性；另外此過程為兩種生物的體細(xì)胞進(jìn)行融合，每個體細(xì)胞含有2個染色體組，融合后形成的雜種細(xì)胞含有4個染色體組，為四倍體生物。 4．現(xiàn)有甲、乙兩種植株(均為二倍體純種)，其中甲種植株的光合作用能力高于乙種植株，但乙種植株很適合在鹽堿地種植。要利用甲、乙兩種植株各自的優(yōu)勢，培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株，有多種生物技術(shù)手段可以利用。下列采用的技術(shù)手段不可行的是(　　) A．利用植物細(xì)胞融合技術(shù)，可獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株 B．將乙種植株耐鹽基因?qū)爰追N植株的受精卵中，可培育出目的植株 C．兩種植株雜交后得到F1，取其花粉，進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)獲得目的植株 D．誘導(dǎo)兩種植株的花粉融合并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理，可培育出目的植株 解析：選C　甲、乙為不同物種，不同物種間存在生殖隔離，不能雜交或雜交產(chǎn)生的后代不育，所以C項不可行。A、D項均利用了植物細(xì)胞雜交技術(shù)，細(xì)胞雜交技術(shù)可以克服不同植物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，因此是可行的。B項是利用的基因工程技術(shù)，可以人為地讓目的基因在宿主細(xì)胞中表達(dá)，因此也是可行的。 5．甲種植物細(xì)胞(基因型為Aa)、乙種植物細(xì)胞(基因型為Bb)去掉細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)兩種細(xì)胞的原生質(zhì)體融合，形成單核的雜種細(xì)胞。則經(jīng)過組織培養(yǎng)得到的雜種植株是(　　) A．二倍體，基因型為AaBb B．二倍體，基因型為AAaaBBbb C．四倍體，基因型為AaBb D．四倍體，基因型為AAaaBBbb 解析：選C　雜種植株為四倍體，基因型為AaBb。 6．下圖為植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程，有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．乙試管中細(xì)胞全能性最高 B．丁試管中培育出的個體都是純合子 C．甲→乙的過程需要激素的刺激 D．甲→丁的細(xì)胞分裂都是有絲分裂 解析：選B　該過程為植物組織培養(yǎng)技術(shù)，能保持親本的優(yōu)良性狀；甲→乙為愈傷組織的形成過程，愈傷組織的形成需要激素的刺激；甲→丁只發(fā)生有絲分裂，不發(fā)生減數(shù)分裂；丁試管中是否為純合子取決于親本。 7．如圖為“番茄—馬鈴薯”雜種植株的培育過程，其中①～⑤表示過程，字母表示細(xì)胞、組織或植株。下列說法正確的是(　　) A．①表示低滲溶液中用酶解法處理植物細(xì)胞獲得原生質(zhì)體 B．e是一團(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞 C．可根據(jù)質(zhì)壁分離現(xiàn)象鑒別雜種細(xì)胞的細(xì)胞壁是否再生 D．植物有性雜交和體細(xì)胞雜交都能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 解析：選C　原生質(zhì)體在低滲溶液中會吸水漲破，應(yīng)將細(xì)胞置于等滲溶液中進(jìn)行酶解處理；e是植物細(xì)胞脫分化后形成的一種無特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞；質(zhì)壁分離是指原生質(zhì)層與細(xì)胞壁分離的現(xiàn)象，故可根據(jù)是否發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象來鑒定雜種細(xì)胞的細(xì)胞壁是否再生；植物有性雜交不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 8．從基因型為Aa的生物某植物營養(yǎng)器官中獲取細(xì)胞，顯微觀察如圖所示。下列對該圖示細(xì)胞的敘述不正確的是(　　) A．若將X細(xì)胞離體培養(yǎng)成完整植株，培養(yǎng)過程要用纖維素酶和果膠酶處理 B．將Y細(xì)胞離體培養(yǎng)成幼苗后用秋水仙素處理，所得植株可產(chǎn)生3種配子 C．將X和Y融合并經(jīng)組織培養(yǎng)形成的植株為四倍體 D．X和Z細(xì)胞的形態(tài)不同，但核DNA一般相同 解析：選A　植物體細(xì)胞雜交時，要用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞，使細(xì)胞壁溶解，原生質(zhì)體才能融合，如果用X細(xì)胞離體培養(yǎng)成植株，需經(jīng)過植物組織培養(yǎng)，不需要破除其細(xì)胞壁。將Y細(xì)胞離體培養(yǎng)成幼苗后用秋水仙素處理，所得植株(基因型為AAaa)可產(chǎn)生AA、Aa、aa 3種配子，比例為1∶4∶1。將X(Aa)和Y(Aa)融合并經(jīng)組織培養(yǎng)形成的植株為四倍體(AAaa)。X和Z細(xì)胞的形態(tài)不同，但都是由一個細(xì)胞受精卵發(fā)育而來，核DNA一般相同。 9．下圖表示四倍體蘭花葉片通過植物組織培養(yǎng)形成植株的過程，相關(guān)敘述正確的是(　　) A．①階段體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性 B．②階段需生長素而①階段需細(xì)胞分裂素 C．①階段細(xì)胞進(jìn)行脫分化 D．此蘭花的花藥離體培養(yǎng)所得植株為二倍體 解析：選C　圖中①階段是脫分化，②、③階段是再分化。已分化的細(xì)胞發(fā)育成完整個體才能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。三個階段都需生長素和細(xì)胞分裂素，只是二者比例不同。此蘭花的花藥離體培養(yǎng)所得植株雖然含兩個染色體組，但為單倍體。 10．如圖所示為白菜—甘藍(lán)的培育流程，下列敘述錯誤的是(　　) A．過程①用到的酶是纖維素酶和果膠酶 B．過程②常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇 C．經(jīng)過程④獲得的細(xì)胞的全能性提高 D．過程⑤細(xì)胞的全能性降低，最終失去全能性 解析：選D　過程①為去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶；過程②為誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，常用的化學(xué)試劑為聚乙二醇；雜種細(xì)胞是已經(jīng)分化的細(xì)胞，而愈傷組織細(xì)胞是未分化的細(xì)胞，所以愈傷組織細(xì)胞的全能性高于雜種細(xì)胞；無論是已分化的還是未分化的植物細(xì)胞都具有全能性。 二、非選擇題 11．利用體細(xì)胞雜交技術(shù)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(jié)馬鈴薯的“超級作物”。 (1)材料中所用到的植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了原生質(zhì)體融合和________________技術(shù)，該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是____________________。 (2)圖中①步驟所示用____________________除去植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體。 (3)圖中②過程細(xì)胞兩兩融合時，可出現(xiàn)________種融合細(xì)胞，要促進(jìn)雜種細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有________和________兩類激素。 (4)由雜種細(xì)胞培育成試管苗，需要經(jīng)過細(xì)胞的④__________和⑤__________過程。 (5)利用馬鈴薯和番茄的__________得到單倍體植株，然后取單倍體植株的細(xì)胞進(jìn)行體細(xì)胞雜交，再用______處理之后也可得到可育的“番茄—馬鈴薯”雜種植株。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交最終得到雜種植株，要應(yīng)用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。(2)細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此除去細(xì)胞壁時，為分離出有活力的原生質(zhì)體，利用酶的專一性，即用纖維素酶和果膠酶可以特異性地去除細(xì)胞壁。(3)甲、乙2種細(xì)胞融合時，可能會出現(xiàn)3種情況：甲、甲融合，乙、乙融合，甲、乙融合，其中甲、乙融合類型的細(xì)胞才是最終需要的雜種細(xì)胞，植物組織培養(yǎng)過程中需要使用的激素主要是生長素和細(xì)胞分裂素。(4)雜種細(xì)胞經(jīng)脫分化和再分化過程形成完整植株。(5)二倍體的單倍體植株一般不可育，需要用秋水仙素處理使染色體的數(shù)目加倍才可育。 答案：(1)植物組織培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性(和細(xì)胞膜的流動性)　(2)纖維素酶和果膠酶　(3)3　細(xì)胞分裂素　生長素　(4)脫分化　再分化　(5)花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 12．下圖表示通過二倍體植株甲(自花受粉植物)和植株乙培育植株A、B、C、D、E的過程，其中植株甲的基因型為AaBb，兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。請據(jù)圖回答： (1)植株A是________倍體，經(jīng)秋水仙素處理后獲得的植株B的基因型為________________________________________________________________________。 (2)植株C與植株甲表現(xiàn)型相同的概率為________。 (3)培養(yǎng)植株D的過程中，由離體細(xì)胞形成愈傷組織的過程稱為________。 (4)獲得植株E的過程稱為________________________技術(shù)，其過程中兩個原生質(zhì)體融合時，常用的誘導(dǎo)劑是________。 (5)植株A、D、E的培育過程中都需要采用的生物技術(shù)是____________技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是____________。植株A、B、C、D、E中可能與植株甲的基因型相同的是植株____________。 解析：(1)將二倍體植株甲的花粉經(jīng)過花藥離體培養(yǎng)得到的植株是單倍體植株A，其基因型可能是AB、Ab、aB、ab，因此用一定濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的幼苗之后，染色體數(shù)目加倍，其基因型為AABB或AAbb或aaBB或aabb。(2)植株C是植株甲自花受粉的后代，因此植株C與植株甲表現(xiàn)型相同的概率為3/43/4＝9/16。(3)由離體細(xì)胞形成愈傷組織的過程是脫分化。(4)植株E是由兩種不同的植物經(jīng)過植物體細(xì)胞雜交形成的新物種，兩個原生質(zhì)體融合時常用的誘導(dǎo)劑是聚乙二醇(PEG)。(5)植株A、D、E的培育都需要采用的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性，培養(yǎng)過程中一定要注意保證無菌條件，以防止雜菌污染導(dǎo)致培養(yǎng)失敗。植株D與植株甲的基因型一定是相同的，植株C中有一部分與植株甲的基因型相同。 答案：(1)單　AABB或AAbb或aaBB或aabb (2)9/16　(3)脫分化　(4)植物體細(xì)胞雜交　聚乙二醇(PEG)　 (5)植物組織培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性　C、D 13．(廣東高考)鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs，類似愈傷組織)生產(chǎn)生物堿的實驗流程如下： 在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時間的變化如下圖所示，請回答下列問題： (1)選用新生營養(yǎng)芽為外植體的原因是________________________，誘導(dǎo)外植體形成PLBs的過程稱________。 (2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長的優(yōu)勢體現(xiàn)在__________________，__________________，__________________。 (3)脫落酸(ABA)能提高生物堿含量，但會抑制PLBs的生長。若采用液體培養(yǎng)，推測添加適量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量。同學(xué)們擬開展探究實驗驗證該推測，在設(shè)計實驗方案時探討了以下問題： ①ABA的濃度梯度設(shè)置和添加方式：設(shè)4個ABA處理組，1個空白對照組，3次重復(fù)。因ABA受熱易分解，故一定濃度的無菌ABA母液應(yīng)在各組液體培養(yǎng)基________后按比例加入。 ②實驗進(jìn)程和取樣：實驗50天完成，每10天取樣，將樣品(PLBs)稱重(g/瓶)后再測定生物堿含量。如初始(第0天)數(shù)據(jù)已知，實驗過程中還需測定的樣品數(shù)為________。 ③依所測定數(shù)據(jù)確定適宜的ABA濃度和培養(yǎng)時間：當(dāng)某3個樣品(重復(fù)樣)的________________________時，其對應(yīng)的ABA濃度為適宜濃度，對應(yīng)的培養(yǎng)時間是適宜培養(yǎng)時間。 解析：(1)新生營養(yǎng)芽的細(xì)胞分化程度低，細(xì)胞分裂旺盛，易培養(yǎng)。PLBs類似于愈傷組織，由新生營養(yǎng)芽培養(yǎng)到愈傷組織的過程稱為脫分化。(2)從坐標(biāo)曲線可知，與黑暗條件下相比，光照條件下的PLBs生長速度快，原因可能是光照有利于葉綠素的形成，有利于細(xì)胞進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物。(3)①由于ABA受熱易分解，故應(yīng)將液體培養(yǎng)基先滅菌冷卻后，再按一定的比例加入ABA母液。②據(jù)題意可知，該實驗共設(shè)置4個實驗組和1個對照組，共5組；實驗50天完成，每10天取樣，初始數(shù)據(jù)已知，只需測5次，故5組樣品重復(fù)3次，共需測定的樣品數(shù)為253＝75。③依據(jù)實驗?zāi)康奶骄俊疤砑舆m量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量”可知，當(dāng)某3個樣品的“生物堿含量平均值最高”時，其對應(yīng)的ABA濃度為最適濃度。 答案：(1)新生營養(yǎng)芽的細(xì)胞分化程度較低，分裂旺盛　脫分化　(2)生長速度快　有利于 葉綠素的形成　進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物　(3)①滅菌冷卻?、?5　 ③生物堿含量平均值最高