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【全程复习策略】2015届高考生物大一轮 专题2.1 细胞工程 植物细胞工程配套精讲课件 新人教版选修3


专题2 细胞工程

2.1 植物细胞工程

考纲 考情

三年9考

高考指数:★★★★☆ Ⅱ

植物的组织培养

【知识梳理】 一、细胞工程的概念理解 项 目 内 容

原理、方法
操作水平 工程目的 工程特点

r />细胞生物学 和___________ 分子生物学 ___________ 细胞水平 或细胞器水平 _________ 遗传物质 或获得细胞产品 改变细胞内的_________ 定向性:按照人的意愿 远缘杂交不亲和 的障碍 广泛性:克服了_______________





植物细胞工程 和动物细胞工程 _____________

二、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

发育成完整生物体的潜能 。 有_______________________
遗传信息 。 2.物质基础:细胞内含有本物种全部的_________ 3.体内细胞全能性不表达的原因:基因在特定的时间和空间 选择性表达 ,形成不同的组织、器官。 条件下___________

三、植物组织培养技术 细胞的全能性 。 1.原理:_____________ 2.概念理解 植物器官、组织、细胞 培养对象:离体的_____________________ 无菌 、人工配制的培养基、相关_____ 激素 等 培养条件:_____ 愈伤组织 、丛芽,最终形成_________ 完整植株 培养结果:产生_________ 3.操作流程: 外植体
脱分化 _____

愈伤组织 _________

再分化 _____

根、芽或胚状体→试管苗。

四、植物体细胞杂交技术 不同种 的植物体细胞,在一定条件下融合成 1.概念:将_______ 杂种细胞 ,并把杂种细胞培育成___________ 新的植物体 的技术。 _________ 2.操作流程:

3.流程分析: 细胞壁 获得具有活力的原生质体,用到的酶 (1)过程a为去除_______ 纤维素酶和果胶酶 。 是_________________ 细胞膜具有一定的流 (2)过程b是原生质体的融合,其原理是___________________ 动性 。 _____ (3)诱导b融合的两种方法:

离心、振动、电激 等; 物理法包括_________________ 聚乙二醇(PEG) 作为诱导剂。 化学法一般用______________

细胞壁 。 (4)过程c是原生质体融合后再生出_______

植物组织培养 技术,其原理是_____________ 细胞的全能性 。 (5)过程d是_____________ 克服了远缘杂交不亲和的障碍 。 4.意义:___________________________

五、植物细胞工程的实际应用 微型繁殖 、作物脱毒、_________ 人工种子 。 1.植物繁殖新途径:_________ 单倍体 育种、_______ 突变体 的利用。 2.作物新品种的培育:_______ 3.细胞产物的工厂化生产:细胞产物有蛋白质、脂肪、 药物 、香料和生物碱等。 糖类、_____

【盲点判断】 1.(2012·江苏高考T22A)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体 现细胞全能性。 (√)

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

性。

(×) (×)

3.(2013·四川高考T1A)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过

程中,不会发生细胞的增殖和分化。

4.愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。( × )

5.利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融 合。 (×) (×)

6.用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能 性。

7.再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。
(×)

(√)

8.在植物组织培养过程中,可以提取愈伤组织,经过人工薄膜 包装得到人工种子。

【盲点判断点拨】
1.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗的过程体现了已经分化的细胞 发育成完整个体的潜能,所以能体现细胞的全能性。 2.在生物的生长发育过程中,细胞并不表现出全能性,原因是 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,形成不同的组织、 器官。植物细胞表现出全能性的首要条件是离体。 3.诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程是植物组织培养的过程,

经过脱分化和再分化阶段,此过程中既有细胞增殖又有细胞分
化。

4.外植体通过脱分化过程形成愈伤组织,然后经过再分化过程 形成胚状体或丛芽。 5.植物细胞外面有一层细胞壁,这层细胞壁阻碍着细胞间的杂 交,因此,在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶

和果胶酶去除这层细胞壁,获得原生质体后,再进行融合。
6.用酶解法获得的原生质体仍具有该生物生长、发育、遗传、 变异的全部遗传物质,并不会失去全能性,仍能培育成新植株。

7.原生质体融合的结果是形成新的细胞,对于植物细胞而言, 原生质体融合后,并未形成一个完整的细胞,只有再生出细胞 壁,才能构成完整细胞。 8.人工种子是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,经过人工薄膜包装得到的。

【网络概览】

考点一

植物组织培养和植物体细胞杂交

1.植物组织培养: (1)实验原理:离体的植物组织、器官、细胞表现出植物细胞的 全能性,发育成新个体。

(2)操作流程:

(3)脱分化和再分化的比较: 内容 过程 形成体 特点 脱分化 外植体→愈伤组织 排列疏松、无规则、高度 液泡化的薄壁细胞 a.离体 b.适宜的营养 c.生长素/细胞分裂素的 比例适中 d.不需光 再分化 愈伤组织→胚状体 有根、芽

条件

a.离体 b.适宜的营养 c.生长素/细胞分裂素的 比例高或低,分别诱导生 根或生芽 d.光照

(4)注意事项。 ①选材:根尖、茎尖、形成层等最容易诱导脱分化。

②无菌:培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不仅会与培
养物争夺营养,而且还会产生大量对培养物有害的物质。

2.植物体细胞杂交:

(1)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电激等;化学 法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

(2)细胞融合完成的标志:新的细胞壁生成。
(3)植物体细胞杂交的终点:培育成杂种植株,而不是形成杂 种细胞。 (4)杂种植株的特征:具备两种植物的遗传特征。原因是杂种 植株中含有两种植物的遗传物质。

(5)杂种植株的染色体组成和基因型。 ①分析方法:体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染 色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 ②实例:若一植物细胞含有2X条染色体,2个染色体组,基因 型为Aabb,另一植物细胞含有2Y条染色体,2个染色体组,基 因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体数为

2X+2Y,基因型为AabbccDd。
(6)意义:植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍,大

大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。

【高考警示】

植物组织培养原理和过程的剖析
(1)全能性大小比较:不同细胞体现全能性能力的大小不同, 具体表现为:受精卵>生殖细胞>体细胞,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。 (2)植物组织培养过程对激素的要求: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 (生 根或生芽)。

(3)植物组织培养过程对碳源的要求:植物组织培养中用到的
有机碳源一般为蔗糖,用葡萄糖也可以,但后者的成本高。

【通关典题】

1.(植物组织培养)(2014·广州模拟)如图表示胡萝卜的韧皮部
细胞通过无菌操作接入试管后,在一定的条件下,形成试管苗 的培育过程。请据图回答下列问题。

(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营
养物质包括 和小分子有机物,激素包括细

胞分裂素和
(2)此过程依据的原理是 进行的分裂方式是 外,还进行细胞

两类植物激素。
。A和B阶段主要 ,B阶段除了细胞分裂 等。 进行 。

(3)此过程要无菌操作,主要是指对 灭菌消毒。B阶段需要光照,原因是

(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这

是基因

的结果。

【解题指南】解答本题时特别关注以下两点:

(1)植物组织培养的培养基成分中营养成分和激素的种类。
(2)植物组织培养的过程中需要无菌操作,脱分化过程中不需

要光照,但再分化过程中需要光照。

【解析】(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和

激素。营养物质包括无机物和小分子有机物,激素包括细胞分
裂素和生长素两类植物激素。 (2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。 A是脱 分化过程,B是再分化过程,两者均进行有丝分裂,B阶段除了 细胞分裂外,还进行细胞分化等。

(3)植物组织培养过程需要无菌操作,主要是指对培养基进行

灭菌消毒。再分化阶段需要光照,原因是在此过程中芽发育成
叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这 是基因选择性表达的结果。

答案:(1)无机物 生长素 (2)植物细胞的全能性 有丝分裂 分化 (3)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 条件

(4)选择性表达

【互动探究】本题图中A阶段和B阶段对细胞分裂素和生长素的

要求分别是什么?
提示:在A阶段,即脱分化阶段,生长素/细胞分裂素的值相对 适中;在B阶段,即再分化阶段,生长素/细胞分裂素的值高或 低,则分别诱导生根或生芽。

2.(植物体细胞杂交)(2014·徐州模拟)下面为“番茄-马铃薯” 的培育过程示意图,请据图回答问题。

(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可

育的杂种植株?为什么?



(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段 是 称为 的细胞器为 ⑤涉及的细胞分裂方式为 ,依据的原理是 ,其中过程②

技术,与过程③密切相关的具有单层膜结构 ,过程④相当于 。 ,过程

(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体,则“番茄-马铃 薯”属于 倍体植株。

(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物 组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术,将柴油树 细胞培养进行到 (填字母编号)阶段即可。

【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点: (1)植物体细胞杂交的过程分为植物体细胞融合和植物组织培 养两个阶段。 (2)植物体细胞杂交过程中染色体数目变化和染色体数目变异 的联系。

【解析】(1)番茄和马铃薯属于两种植物,存在生殖隔离,不

能通过有性杂交产生后代。
(2)过程②是把a、b两个原生质体融合在一起,所以称为原生 质体融合。过程③是在融合的原生质体外再生一层细胞壁,而 细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组 织,所以④为脱分化。 (3)“番茄-马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。 (4)柴油是植物细胞的代谢产物,要实现其工业化生产需将柴

油树细胞培养到愈伤组织,然后进行提取。

答案:(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离

(2)植物组织培养 植物细胞的全能性 原生质体融合
高尔基体 (3)六 脱分化 有丝分裂

(4)e

【解题金手指】 植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型的分析 (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若得到的是一种植物的性状,但是效果得到加强,则是同种 细胞融合的结果。

【加固训练】 通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、 乙高产),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:

(1)B是

,D是具有

优良性状的幼芽。D长
。 技术,形成愈

成的幼苗需要选择的原因是 (2)由C形成植株的过程利用了 伤组织需要经过

过程,愈伤组织形成D需要经过 条件下进行。 。

过程。整个培养过程要在 (3)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,如________

,尽管如此,这项新技术
在 等方面取得的重大突破

还是震撼人心的。

【解析】(1)两个原生质体经PEG诱导后融合,再生出细胞壁后 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 结构和试管苗,并非每个细胞都能表达出耐盐性状,需要利用 含盐培养基进行选择。

(2)C细胞是杂种细胞,形成植株需要植物组织培养过程,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,所以无菌操作非常重要。

(3)植物细胞融合时,核质应该都进行融合,当细胞壁再生时, 说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。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍,但让 杂合子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。

答案:(1)融合的原生质体 耐盐

有耐盐高产和耐盐不高产两种
(2)植物组织培养 脱分化 再分化 无菌

(3)再生出新的细胞壁 状

不能按照人的意愿表达两个亲本的性

克服远缘杂交不亲和的障碍

考点二

植物细胞工程的实际应用

1.人工种子:

(1)获取方法: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,用人工薄膜包装。

(2)优点。 ①解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问 题。 ②固定杂种优势:天然种子由于遗传上具有因减数分裂引起的

重组现象,因而会造成某些遗传性状的改变,而人工种子则可
以完全保持优良品种的遗传特性。

③快速高效的繁殖方式:天然种子在生产上受季节、气候和地
域的限制,而人工种子不受这些条件的限制,而且快捷高效。

④可控制植物的生长发育与抗逆性:针对植物种类和土壤条件, 在人工种子的包裹中还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。 ⑤用人工种子播种可以节约粮食。

2.突变体的利用和单倍体育种:

(1)突变体的利用。
①原理:在植物的组织培养过程中,由于细胞一直处于不断的 分生状态,易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的 影响而发生突变。 ②选择:根据突变体的性状筛选出符合人们需要的突变体,进 而进行植物组织培养,从而得到新品种。

(2)单倍体育种(以突变体Aa为例):

【高考警示】
植物组织培养过程中成分的利用选择 (1)细胞产物的获取:利用植物组织培养技术生产细胞产物时, 并不需要获得相应个体,只需将外植体培养到愈伤组织,从愈 伤组织中获取产物。 (2)人工种子的营养来源。 ①人工种子的获取并不需要获得相应个体,只需将外植体培养

至胚状体阶段。
②人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。

③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,以利于胚状体生长发育成幼苗。

【通关典题】 1.(人工种子)(2014·吉林模拟)人工种子是人们模仿天然种子 的结构制造出来的生命有机体,它能像种子一样萌发生长,长

成植物。人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似
于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中, 便成了所谓的“人工种子”。

(1)人工种子依据的原理是 利用了 技术。

,培育胚状体

(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构?


(3)如果外植体是植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分 离,①过程中可加入( A.蛋白酶 B.淀粉酶 ) C.果胶酶 D.胰蛋白酶 ;③表 。 。

(4)②过程表示脱分化过程,其实质是 示再分化过程,其实质是 (5)由人工种子萌发成的植株是否可育?

【解题指南】解答本题的突破点: (1)明确种子的结构分为种皮、胚和胚乳三部分。 (2)知道人工种子的形成,以及得到的人工种子的基因型。

【解析】(1)人工种子能发育成完整植株,说明其细胞内含有

个体发育所需要的全部遗传物质,因此依据的原理是细胞的全
能性,人工种子是经过植物组织培养技术得到的。 (2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用,同时又可以为胚 状体提供营养物质,所以可看成种皮及胚乳或子叶。 (3)使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶,因为植物细胞壁的 主要成分是纤维素和果胶。 (4)脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力,而再分化的实质是

基因的选择性表达。
(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。

答案:(1)植物细胞的全能性

植物组织培养

(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶

(3)C
(4)使细胞恢复分裂能力 (5)不一定 基因的选择性表达

【互动探究】
(1)如果经过①过程得到的细胞的基因型为DdTt,经图示过程 得到的人工种子是否可育?为什么? 提示:可育。若经过①过程得到的细胞的基因型为DdTt,则胚 状体的基因型为DdTt,属于二倍体,因此可育。

(2)若图中植物体的基因型为DdTt,利用花药离体培养得到的 “花粉胚”长成的植株可育吗?为什么? 提示:不可育。若植物体的基因型为DdTt,利用花药离体培养

得到的“花粉胚”长成的植株的基因型为DT、Dt、dT、dt,均
属于单倍体,因此不可育。

2.(单倍体育种)(2014·无锡模拟)如图是利用基因型为AaBb的 某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验的示意图,请分析 回答:

(1)在途径1、2、3中①②过程所采用的生物学技术是


(2)由途径1形成的植株B的可能基因型为
株B成熟时不可育的原因是

,植


(3)从植株A到植株C的培育过程,需要调控的植物激素至少 有 。

(4)一般情况下,相同发育程度的植株C与植株E的性状
。(填“相同”“不相同”或“不一定相 同”) (5)在相同条件和相同发育程度的情况下,植株D的表现型与植 株A相同的可能性为 。

【解题指南】解答本题的关键是明确两点: (1)植物组织培养的过程包括脱分化和再分化。 (2)植株的可育性与细胞内染色体组数之间的关系,如果细胞

内染色体组数为偶数,该植株可育;如果为奇数,该植株不可
育。

【解析】(1)途径1、2、3中①②过程是把植株A的部分组织培 养成一个植株的过程,故该过程属于植物组织培养。 (2)由途径1培养成的单倍体幼苗的基因型和花粉粒中生殖细胞 的基因型一样,即AB、Ab、aB、ab;由于植株B是单倍体,所 以植株减数分裂时染色体无法进行联会,不能形成正常的生殖

细胞。
(3)从植株A到植株C的过程属于植物的组织培养过程,需要的

激素有细胞分裂素和生长素。

(4)植株C是由基因型为AaBb的二倍体植物的叶肉细胞培育来的,
植株E是由花药壁培养来的,其基因型也为AaBb。

(5)植株A的基因型为AaBb,表现型为A_B_,自交产生的后代中
表现型为A_B_的个体占9/16。

答案:(1)植物组织培养
(2)AB、Ab、aB、ab 减数分裂时因无同源染色体,因而无法 进行正常联会,故不能形成正常的生殖细胞 (3)细胞分裂素与生长素 (4)相同 (5)9/16

【互动探究】题干中途径1和途径2的生殖方式相同吗?为什么? 提示:不相同。途径1属于有性生殖,途径2属于无性生殖。

【解题金手指】
依据不同的育种需求选择不同的育种方法 (1)杂交育种的选择依据:将两亲本的优良性状集中于同一个 生物体上。 (2)单倍体育种的选择依据:需要快速育种;如题 2途径1过程 中经秋水仙素处理幼苗,即可得到纯合植株。 (3)诱变育种的选择依据:需要大幅度改良某一性状。

(4)多倍体育种的选择依据:需要提高品种产量,提高营养物
质含量。

(5)植物微型繁殖技术的选择依据:需要短时间内大面积繁殖
某一品种的植物。

【加固训练】 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效。 如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。 (1)图中②为愈伤组织,通过B过程可最终产生新的植株,通过

C过程可产生大量细胞,则图中A、B、C分别表示的过程为
。 其中B过程的实质是 (2)对⑤的培养一般要采用 菌空气并进行搅拌,其目的是 。 培养基,并要不断通入无 。

(3)对⑤的培养可获得代谢产物——紫杉醇,但培养后期紫杉 醇产量下降,其原因包括 等。

(4)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药,可选用
编号)制成人工种子,该“种子”萌发的幼苗用

(填


理,可快速获得纯种植株,该植株的基因型为____________ 。

【解析】(1)图中①为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞 (外
植体),②为愈伤组织,③为试管苗(胚状体),④为植物体, ⑤为大量的红豆杉细胞;再分化的实质是细胞内基因的选择性 表达。(2)⑤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,在培养过程中通入无菌空气是为了保证细胞生长 过程中氧气的供应,不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接 触。(3)培养后期,由于细胞代谢产物的积累,以及营养物质

的消耗,导致细胞代谢减弱。(4)红豆杉的花药经培养可获得
单倍体,再经秋水仙素处理,可使染色体加倍,快速获得纯种

植株;如果亲本的基因型为DdTt,则获得的纯种植株的基因型
有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。

答案:(1)脱分化、再分化、有丝分裂 (2)液体

基因的选择性表达

保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触

(3)某些代谢产物的积累,营养物质的消耗
(4)③ 秋水仙素 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt

1.(2013·天津高考)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,

野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑
芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力。再利用此 原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融 合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。

据图回答下列问题: (1)过程①所需的酶是 (2)过程②后,在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在,这一特征可作为初步筛选杂种细 胞的标志。 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定 。

的渗透压,其作用是

。原生质体经过
再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。

(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和 植株的根尖,通过 、

、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下
观察比较染色体的形态和数目。

(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增,
得到两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的鉴定。下图是用

该引物对双亲及再生植株1~4进行PCR扩增的结果。据图判断,
再生植株1~4中一定是杂种植株的有 。

(6)对杂种植株进行 高抗性的杂种植株。

接种实验,可筛选出具有

【解题指南】解答本题需注意以下两点: (1)原生质体的制备:用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

(2)植物细胞有丝分裂装片的制作过程:解离、漂洗、染色、
制片。

【解析】本题综合考查了植物细胞工程、细胞分裂装片的制作 观察、PCR图谱的识别等相关内容,同时也考查了学生识图获

取信息的能力。
(1)过程①表示原生质体的制备,要用纤维素酶和果胶酶去除 植物细胞的细胞壁。 (2)用于融合的两个细胞,一个是黑芥苗的叶肉细胞,一个是 花椰菜的根细胞,其中供体细胞特有的结构是叶绿体,可通过 观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。

(3)原生质体没有细胞壁的保护,需要加入适宜浓度的甘露醇 以保证渗透压的稳定,以避免原生质体吸水或失水破坏原生质

体的完整性;原生质体通过细胞壁再生形成杂种细胞,进而形
成愈伤组织。 (4)分析再生植株染色体变异类型,需要制片观察再生植株细 胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体,制作装片的基本 程序是解离、漂洗、染色、制片。

(5)根据图谱,花椰菜含有碱基对为300和600的DNA片段,黑芥 含有碱基对为1 000、1 300和1 500的片段,再生植株3只含有

长度为300和600的片段,与花椰菜一致,1、2、4既含有花椰
菜DNA片段,又含有黑芥DNA片段,为杂种植株。 (6)对杂种植株接种黑腐病菌,能正常生长的即为具有高抗性 的杂种植株。

答案:(1)纤维素酶和果胶酶 (2)叶绿体

(3)保持原生质体完整性

细胞壁
漂洗

(4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌

2.(2012·江苏高考)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研 究,请回答下列问题:

(1)2,4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导,对形态的发生有一定
的抑制作用。为促进愈伤组织再分化,在配制分化培养基时需 (填“升高”“保持”或“降低”)2,4-D的浓度。 (2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时, 出现具有分生能力的绿色芽点,但不能继续出芽,通常在培养 基中添加 ,以促进幼苗形成。

(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是 号) 。

(填下列序

①绿色芽点细胞排列松散
②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离 ③胚状体细胞中有叶绿体 ④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致

(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体,其叶绿素a与叶

绿素b的比值显著大于对照,叶绿素总量不变。某同学用
(填序号:①绿色;②红色;③蓝紫色;④黄色)光照

射突变体和对照叶片,检测到两者光合放氧速率差异不大。若
取等量色素提取液进行层析,会发现突变体第 带(自上而下)窄于对照组。 (5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻 种子的胚乳诱导愈伤组织,培育三倍体,需适时剔除胚,以免 胚的存在影响愈伤组织细胞的 有 。 ,还可避免再生苗中混 条色素

【解析】(1)2,4-D有利于细胞愈伤组织的形成,不利于愈伤 组织的再分化,因此分化培养基中应降低 2,4-D的浓度。

(2)出现具有分生能力的绿色的芽点,但不能继续出芽说明细
胞的分裂受到了阻碍,因此应添加适量的生长素。 (3)绿色芽点属于分生组织,细胞排列紧密;刚融合的杂交细 胞还没有形成大液泡,不能发生质壁分离;将单个细胞或组织 培养到胚状体时,需进行光照,说明此时胚状体中含有叶绿体; 分化的细胞具有不同的形态结构。

(4)叶绿素a和叶绿素b对绿光和黄光吸收较少,用这两种光照 射含叶绿素a和叶绿素b不同的叶片时,检测到的光合放氧速率

差异不大;叶绿素b位于色素带的最下方,突变体中叶绿素b的
含量下降,因此最下方的色素带变窄。 (5)在组织培养过程中胚更容易发育成愈伤组织,而且由胚发 育成的个体为二倍体。

答案:(1)降低 (2)适量的生长素 (3)③ (4)①④ 4

(5)增殖与分化 二倍体幼苗

3.(2014·杭州模拟)白色链霉菌是一种放线菌,产生的链霉素 可抑制细菌细胞内的转录过程,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(A种)不能在缺乏赖氨酸的培养基
中正常生长,但能耐受高渗透压的环境;低产白色链霉菌 (B种) 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 透压的环境。有人将A、B两种白色链霉菌进行细胞杂交,获得 了链霉素产量比野生菌株大5~6倍的新型菌种。请回答下列问 题:

(1)利用白色链霉菌进行细胞融合时,首先应使用



除菌体的细胞壁,获取原生质体。
(2)实验室中,可以采用 (至少写出

具体的两种)等多种方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质 体融合。 (3)若原生质体均为两两融合,可将融合杂交后的细胞置于 培养基中培养,就可筛选出符合人们要求的细胞, 该细胞为 (用字母表示)。若A细胞中含有的DNA数

为M,B细胞中含有的DNA数为N,则杂交细胞中DNA数值为


【解析】(1)利用白色链霉菌进行细胞融合时,首先应去除菌
体的细胞壁,获取原生质体,由于细菌的细胞壁成分是肽聚糖, 所以可以使用溶菌酶(或酶解法)去掉细胞壁。 (2)实验室中,可以采用聚乙二醇、电激(或离心、振动)等多 种方法诱导甲、乙两种白色链霉菌的原生质体融合。 (3)为了获得链霉素产量比野生菌株大 5~6倍的新型菌种,可 将融合杂交后的细胞臵于缺乏赖氨酸的高渗培养基中培养,就

可筛选出符合人们要求的细胞,该细胞为 A-B(用字母表示)。
若A细胞中含有的DNA数为M,B细胞中含有的DNA数为N,则杂交 细胞中DNA数值为二者的和,即M+N。

答案:(1)溶菌酶(或酶解法) (2)聚乙二醇、电激(或离心、振动)

(3)缺乏赖氨酸的高渗

A-B

M+N

【易错提醒】由于对体细胞杂交理解不到位,导致(3)答案出 错。若两个不同品种的细菌细胞A、B进行融合,A含有DNA数为 M,B含有DNA数为N,则杂交细胞中DNA数为M+N,即采用直接相 加的方法。

4.(2013·新课标全国卷Ⅱ)甲、乙是染色体数目相同的两种 二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究 小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题: (1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用

酶和

酶去除细胞壁,获得具有活力的

,再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞

进一步培养形成

组织,然后经过

形成


完整的杂种植株。这种培育技术称为

(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指________________

。假设甲与乙有性杂交的
后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原 因是 。

(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经 植物组织培养得到的 膜包装后可得到人工种子。 等材料用人工薄

【解题指南】解答本题需关注以下三点: (1)植物体细胞杂交过程包括酶解、原生质体融合、脱分化和

再分化、植物组织培养。
(2)杂种植株的可育判断(染色体联会是否正常)。 (3)人工种子的制备利用的是胚状体、不定芽、顶芽、腋芽外 面包上人工种皮获得。

【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。
(1)纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分,去除细胞壁常用

的方法是用纤维素酶和果胶酶处理。去除细胞壁后,得到原生
质体。诱导融合后,原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组 织,然后经过再分化形成完整的杂种植株。 (2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体, 多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊 乱,无法形成正常配子导致不育。 (3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽,包

裹上人工种皮即可形成人工种子。

答案:(1)纤维素 果胶

原生质体

愈伤

再分化(或分化) 植物体细胞杂交技术

(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 (其他合理答
案也可) 在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会 正常(其他合理答案也可) (3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)

5.(2014·汕头模拟)已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性,二 室(M)对多室(m)为显性,控制两对相对性状的基因分别位于两 对同源染色体上。育种工作者利用不同的方法进行了如下四组

实验。请据图回答问题。

(1)图Ⅰ过程培育植物体A主要应用了

的原

理。在植株上,番茄的韧皮部细胞通常无法分裂、分化形成

完整植株,原因是



(2)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验, 则Ⅱ过程中,从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是 分裂。培育植物体B的方法(Ⅱ)称为 。植物体C的基因型有 。

(3)要将植物的器官、组织、细胞培养成完整植株,必需的条 件是 。

在图中Ⅳ过程中,通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状,
根本原因是 。

(4)植物花粉离体培养形成的植株一定高度不育吗?为什么? 。

【解析】(1)图Ⅰ是植物组织培养的完整过程,运用的原理是

植物细胞的全能性。
(2)(3)图Ⅱ是由花粉细胞培养成单倍体,经秋水仙素处理,形

成纯合子的过程,称单倍体育种;图Ⅲ、Ⅳ是植物细胞杂交过
程,杂交细胞经过植物组织培养技术,发育为完整的植物个体, 所不同的是图Ⅲ所用的是经减数分裂产生的花粉,而图Ⅳ所用 的则是正常的体细胞。植物能表现出两个亲本的遗传性状,根 本原因是具有两个个体的遗传物质。 (4)植物花粉离体培养形成的植株不一定高度不育,主要是看 亲本的类型。

答案:(1)植物细胞全能性 细胞已经高度分化 (2)有丝 单倍体育种 YYmm或Yymm或yymm

(3)离体的植物器官、组织或细胞;一定的营养条件;植物激
素的刺激;无菌条件;适宜温度和一定光照(答对两个以上即 可) 具有两个亲本的遗传物质,是两个亲本基因选择性表达

的结果 (4)不一定。若亲本是四倍体,则离体花粉培育出的植株具有 同源染色体,可正常形成配子,是可育的


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