【生物】2019届一轮复习人教版专题82植物细胞工程教案

【生物】2019届一轮复习人教版专题82植物细胞工程教案

‎1．细胞工程 ‎（1）操作水平：细胞水平或细胞器水平。‎ ‎（2）目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物。‎ ‎2．植物细胞的全能性 ‎（1）概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。‎ ‎（2）原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。‎ ‎（3）全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。‎ ‎3．植物组织培养技术 ‎（1）原理：植物细胞具有全能性。‎ ‎（2）过程 ‎4．植物体细胞杂交技术 ‎（1）概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。‎ ‎（2）过程 ‎5．植物细胞工程的应用 ‎（1）微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。‎ ‎（2）作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。‎ ‎（3）培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。‎ ‎（4）作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。‎ ‎（5）细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。‎ 考向一 植物组织培养过程分析 ‎1．下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是 A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性 B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例 C．经过程①细胞的形态和结构发生了变化 D．过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖 ‎【参考答案】A 过程，需要液体培养基，D正确。‎ 技法提炼 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性 过程 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同的植物细胞 技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合 关系 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 ‎2．植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：‎ ‎（1）培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有____________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。‎ ‎（2）如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，要通过基因工程获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。‎ ‎（3）从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。‎ ‎①无丝分裂　②有丝分裂　③减数分裂　④原代培养　⑤传代培养　⑥植物体细胞杂交　⑦细胞融合　⑧脱分化　⑨再分化 ‎【答案】（1）植物组织培养　 植物细胞的全能性　 细胞分裂素、生长素　 灭菌　‎ ‎（2）愈伤组织　 胚状体　农杆菌转化 ‎（3）②⑧⑨‎ 的胚状体。学…科&网 考向二 植物体细胞杂交过程分析 ‎3．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是 A．除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶 B．通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导 C．杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁 D．愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程 ‎【参考答案】C ‎【试题解析】除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶；诱导植物原生质体融合不能用灭活的病毒；杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁；愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体属于再分化过程。‎ 解题技巧 植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法 ‎（1）诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：‎ ‎①未融合的细胞：A和B。‎ ‎②两两融合的细胞：AA、BB和AB。‎ ‎③多细胞融合体。‎ ‎（2）检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物的性状进行判断。‎ ‎①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。‎ ‎②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。‎ ‎③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。‎ ‎④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。‎ ‎4．科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：‎ ‎（1）植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。‎ ‎（2）过程①常用的酶是____________________，细胞融合完成的标志是__________________。‎ ‎（3）植物原生质体融合过程常利用化学试剂____________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到__________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到______________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。‎ ‎（4）过程③和过程④依次为_______________________________________________________，过程④中的培养基常添加的植物激素是__________________________。[来源:]‎ ‎（5）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”‎ 细胞在有丝分裂后期含______条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于____________植株。‎ ‎【答案】（1）细胞膜的流动性、植物细胞的全能性　‎ ‎（2）纤维素酶和果胶酶　 再生出新的细胞壁　‎ ‎（3）聚乙二醇(或PEG)　 3　 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光 ‎（4）脱分化和再分化　 生长素和细胞分裂素　‎ ‎（5）2(m＋n)　 单倍体 体细胞有m＋n条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍；由配子发育成的个体均为单倍体。‎ ‎1．下列实例不能说明细胞具有全能性的是 A．皮肤被划破后，伤口重新愈合 B．转基因的玉米体细胞培养成髙产玉米 C．采用花药离体培养的方法获得单倍体植株 D．胡萝卜组织块经离体培养形成完整植株 ‎2．下列有关植物细胞工程技术的叙述中，错误的是 A．选取外植体时应尽量釆用植物的茎尖或根尖 B．切取一定大小的茎尖进行组织培养，有可能获得脱毒苗 C．插入培养基时需考虑茎段或根段的插入方向 D．脱分化和再分化过程需考虑不同激素的浓度比例，同时还需避光处理 ‎3．一种植物的叶落入潮湿的土壤后，可发育成一株完整的幼苗，这一过程涉及 ‎①呼吸作用、光合作用、激素调控 ‎②细胞分裂、脱分化、再分化、组织器官形成 ‎③DNA的复制、转录、蛋白质的合成 ‎④等位基因的分离、非等位基因的自由组合 A．①②③ B．①②③④‎ C．②④ D．①③‎ ‎4．拟采用“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的方法繁殖两种名贵花卉。下列有关叙述错误的是 A．消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害 B．在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞 C．出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果，受基因选择性表达的调控 D．诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂 ‎5．为使玉米获得抗除草剂性状，需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的 A．筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌 B．筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织 C．报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达 D．诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素 ‎6．如图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。有关叙述正确的是 A．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子 B．①②过程中都会发生细胞的增殖和分化 C．多倍体植株的培育必须经过如图所示过程 D．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 ‎7．紫草素具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述中，不正确的是 A．工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化 B．愈伤组织无法进行光合作用，需从培养基吸收有机物 C．紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外 D．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破 ‎8．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解。以下相关叙述不正确的是 A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用 B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性 D．人工种子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 ‎9．科研人员通过体细胞杂交培育食用菌新品种。‎ ‎（1）科研人员分别测定了杏鲍菇（A）和秀珍菇（B）单核菌株、双核菌株的生长速度和原生质体产量，结果如下表。学科%网 菌株 生长速度 ‎（cm/d）‎ 原生质体产量 ‎（107个/mL）‎ 菌株 生长速度 ‎（cm/d）‎ 原生质体产量 ‎（107个/mL）‎ 单核菌株A1‎ ‎0.28‎ ‎0.6‎ 单核菌株B1‎ ‎0.23‎ ‎3.0‎ 单核菌株A2‎ ‎0.22‎ ‎1.5‎ 单核菌株B2‎ ‎0.31‎ ‎0.9‎ 双核菌株A1‎ ‎0.85‎ ‎1.8‎ 双核菌株B1‎ ‎0.80‎ ‎0.3‎ 双核菌株A2[]‎ ‎0.71‎ ‎2.2‎ 双核菌株B2‎ ‎0.61‎ ‎0.3‎ 研究人员最终选择双核菌株A1和单核菌株B1作为亲本进行细胞融合，选择的理由是__________________________________________________。‎ ‎（2）利用酶解法去除细胞壁时，应严格控制酶的_________等条件，以提高原生质体产量并降低破损率。‎ ‎（3）科研人员将双核菌株A1的原生质体进行高温灭活，使其仅能生存而无法繁殖。将灭活后的双核菌株A1与未灭活的单核菌株B1的原生质体用_________试剂诱导融合。融合过程需要在_________的缓冲溶液中进行，以防止原生质体破裂。‎ ‎（4）科研人员将融合剂处理后的原生质体悬液涂布于培养基上进行筛选。‎ ‎①菌种遗传背景的差异会导致菌丝之间出现相互排斥，能够在培养基上观察到一条拮抗带。挑取_________两侧的一对菌株进行进一步筛选。‎ ‎②研究发现，双核菌丝在进行细胞分裂时，会形成一个喙状结构，称为锁状联合，而单核菌丝不出现。单核菌株B1与灭活的双核菌株A1形成的融合子能够出现双核化，也可观察到锁状联合。科研人员进行显微镜观察并从中选择_________的一对菌株，进行下一步筛选。‎ ‎③最终筛选出杂合菌株的方法是_________。‎ ‎10．如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“番茄—马铃薯”植株的过程，回答下列问题：‎ ‎（1）①②过程使用了__________酶，以使植物原生质体相互分离；此处使用的溶液浓度较大，以保证植物的细胞会发生__________，以保持原生质体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是__________。‎ ‎（2）过程③在化学药剂__________的作用下会发生植物原生质体的融合；动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是______________________________。[]‎ ‎（3）过程__________属于脱分化，过程__________属于再分化，细胞发生分化的根本原因是___________________________________。（前两空用图中的数字作答）‎ ‎（4）过程⑤⑥⑦的细胞工程技术是__________，其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是____________________。‎ ‎（5）植物体细胞杂交的研究在__________方面，取得了巨大突破，其育种的原理是__________。‎ ‎11．(2015·江苏卷)如图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是 A．胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织 B．该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂 C．可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源 D．包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏 ‎12．（2017·海南卷） 甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：‎ ‎（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是________________________________________________________。‎ ‎（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。‎ ‎（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是______________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经_______形成的。‎ ‎（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，___________（填 “能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是______________________________________________。‎ ‎1．【答案】A 题意。‎ ‎2．【答案】D ‎【解析】植物的茎尖或根尖的分生组织细胞分化程度低、全能性高，易脱分化，所以选取外植体时应尽量釆用植物的茎尖或根尖，A正确；植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，所以切取一定大小的茎尖进行组织培养，有可能获得脱毒苗，B正确；插入培养基时需考虑茎段或根段的插入方向，例如将菊花的茎段插入时不能倒插，因为倒插的茎段不易形成愈伤组织，C正确；决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养，D错误。‎ ‎3．【答案】A 错误。‎ ‎4．【答案】B ‎【解析】消毒是使用较为温和的物理或化学方法清除或杀灭除芽孢和孢子以外的病源微生物，使其数量减少达到无害化，因此消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害，A正确；愈伤组织细胞含有细胞壁，在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，不会诱导细胞融合，因此不能获得染色体加倍的细胞，B错误；外植体经细胞脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经再分化形成胚状体后，一般先形成芽，再形成根，而分化的实质是基因的选择性表达，C正确；诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂，D正确。‎ ‎5．【答案】C[]‎ ‎【解析】据图分析可知，质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，可以作为标记基因，因此筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌，A正确；根据提供信息可知，报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，因此筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织，B正确；由于基因是选择性表达的，因此报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中不一定都能正确表达，C错误；植物组织培养过程包括脱分化和再分化过程，两个过程都需要加入植物激素，D正确。‎ ‎6．【答案】A ‎【解析】利用此过程获得的试管苗的基因型与亲本的基因型相同，可能为杂合子，也可能为纯合子，A正确；①是脱分化过程，没有发生细胞分化，B错误；此过程采用的是植物组织培养技术，其依据的原理是细胞的全能性，多倍体植株的培育不需要采用植物组织培养技术，C、D错误。‎ ‎7．【答案】C ‎【解析】工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；愈伤组织不能进行光合作用，需从培养基吸收有机物，B正确；根据题干中“将细胞破碎后提取出紫草素”可知，紫草素在细胞内合成后不能分泌到细胞外，C错误；紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会涨破，D正确。‎ ‎8．【答案】B 地域的限制，D正确。学￥科%网 ‎9．【答案】（1）双核菌株A1生长速度快，单核菌株B1原生质体产量高 ‎（2）浓度和处理时间 ‎（3）PEG 等渗 ‎（4）①拮抗带（拮抗带） ②两侧菌株均有锁状联合 ③将上述有锁状联合的菌种分别与B1培养在同一培养基上，若出现拮抗带则该菌种为杂合菌株 ‎【解析】（1）根据表格分析，杏鲍菇中双核菌株A1的生长速度最快，双核菌株A2的原生质体产量最高；秀珍菇中双核菌株B1的生长速度最快，单核菌株B1的原生质体产量最高；综上，双核菌株A1生长速度快，单核菌株B1原生质体产量高，因此研究人员最终选择双核菌株A1和单核菌株B1作为亲本进行细胞融合。（2）利用酶解法去除细胞壁时，应严格控制酶的浓度和处理时间等条件，以提高原生质体产量并降低破损率。（3）将灭活后的双核菌株A1与未灭活的单核菌株B1的原生质体用PEG试剂诱导融合。融合过程需要在等渗的缓冲溶液中进行，以防止原生质体破裂。（4）①根据题意，在培养基上观察到一条拮抗带，挑取拮抗带两侧的一对菌株进行进一步筛选。②根据题意，科研人员进行显微镜观察并从中选择两侧菌株均有锁状联合的一对菌株，进行下一步筛选。③最终筛选出杂合菌株的方法是将上述有锁状联合的菌种分别与B1培养在同一培养基上，若出现拮抗带则该菌种为杂合菌株。‎ ‎10．【答案】（1）纤维素酶和果胶 质壁分离 胰蛋白酶 ‎（2）聚乙二醇 可以使用灭活的病毒 ‎（3）⑤ ⑥ 基因的选择性表达 ‎（4）植物组织培养 全能性高，易培养形成愈伤组织 ‎（5）克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 染色体变异 ‎【解析】（1）①②为去壁过程，该过程需要采用酶解法，即使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；此处使用的溶液浓度较大，以保证植物的细胞会发生质壁分离，以保持原生质体不被破坏。在动物细胞培养技术中，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使组织细胞分离开来。（2）③‎ 是诱导原生质体融合的过程，该过程可采用化学方法（聚乙二醇）；动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是可用灭活的病毒做诱导剂。（3）图中⑤为脱分化过程，⑥为再分化过程；细胞发生分化的根本原因是基因的选择性表达。（4）图中过程⑤⑥⑦为植物组织培养过程，其原理是植物细胞具有全能性；植物组织培养时选用的材料通常是分生组织，原因是分生组织的全能性高，易培养形成愈伤组织。（5）植物体细胞杂交的研究克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，取得了巨大突破，其育种的原理是染色体变异。‎ ‎11．【答案】C ‎【解析】A项错，胚状体是愈伤组织再分化得到的；B项错，海藻酸钠作为包埋的材料，不提供营养成分；C项对，在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，不仅为胚状体提供能量，而且是培养物渗透压的主要调节物；D项错，凝胶珠具有空间网状结构，不隔绝空气。‎ ‎12．【答案】（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。 ‎ ‎（2）葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 ‎ ‎（3）细胞分裂素、生长素 脱分化 ‎ ‎（4）不能 对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株 致不能保留亲本性状。‎