2018-2019學年高中生物 第二章 克隆技術(shù) 第4課時 植物的克隆學案 浙科版選修3.doc

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第4課時　植物的克隆 知識內(nèi)容 要求 考情解讀 植物的克隆 b 1.簡述植物細胞全能性的含義和植物組織培養(yǎng)的程序。 2.舉例說明植物細胞全能性的體現(xiàn)。 3.簡述植物細胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng)的方法和意義。 4.簡述植物原生質(zhì)體獲得的方法及植物細胞工程的概念、操作過程和應(yīng)用。 5.簡述多途徑的植物克隆實踐。 一、植物細胞全能性和植物組織培養(yǎng) 1．植物細胞的全能性 (1)概念：植物體的每個生活細胞都具有遺傳上的全能性，因而都具有發(fā)育成完整植株的潛能。 (2)全能性的體現(xiàn) ①植物體的每個生活細胞，即使是已經(jīng)高度成熟和分化的細胞，都保持了恢復到分生狀態(tài)的能力，都具有遺傳上的全能性。 ②由于不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間遺傳性的差異，細胞全能性的表達程度大不相同。 ③植物細胞的全能性更容易體現(xiàn)，植物的組織培養(yǎng)比動物更方便。 (3)全能性下降的原因 ①在長期培養(yǎng)中，培養(yǎng)物的胚胎發(fā)生和器官形成能力下降的可能原因有染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產(chǎn)生等，而且其結(jié)果是不可逆的。 ②細胞或組織中激素平衡被打破，或細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變。 ③隨著時間推移，由于其他各種原因產(chǎn)生了缺乏成胚性的細胞系。 2．植物組織培養(yǎng) (1)理論基礎(chǔ)：植物細胞全能性。 (2)一般程序：配制半固體培養(yǎng)基→獲取消毒的植物組織塊→組織培養(yǎng)，獲得愈傷組織(創(chuàng)傷組織)→以適當配比的營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑誘導愈傷組織，直到再生出新植株。 (3)愈傷組織：在創(chuàng)傷表面形成一種由相對沒有分化的活的薄壁細胞團組成的新生組織。 (4)胚性細胞的特征：將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養(yǎng)可以分散成單細胞。這種單細胞細胞質(zhì)豐富、液泡小而細胞核大。 (5)用纖維素酶和果膠酶水解細胞壁，可以獲得分離的植物細胞原生質(zhì)體，用適當方法培養(yǎng)原生質(zhì)體，也可以獲得新植株。 助學巧記　 細胞全能性大小的分析 (1)體細胞全能性與細胞分化程度：分化程度低的>分化程度高的。 (2)體細胞全能性與細胞分裂能力：分裂能力強的>分裂能力弱的。 (3)不同類型細胞的全能性：受精卵>生殖細胞>體細胞。 (4)不同生物細胞的全能性：植物細胞>動物細胞。 探究1——實例分析 1．分析實例是否體現(xiàn)了細胞的全能性并給出原因。 (1)植物花藥離體培養(yǎng)獲得植株。 答案　是?；ㄋ庪x體培養(yǎng)獲得單倍體植株，體現(xiàn)了花藥細胞的全能性。 (2)利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)紫草素。 答案　否。發(fā)育成完整生物個體才能體現(xiàn)細胞的全能性，而生產(chǎn)紫草素只是將紫草細胞培養(yǎng)成愈傷組織。 (3)紫色糯性玉米種子培育成植株。 答案　否。種子的胚已是新植物的幼體，發(fā)育成完整植株的過程，相當于植物長大。 2．配子(卵和精子)中染色體數(shù)比正常體細胞減少了一半，配子是否還有全能性？為什么？ 答案　有。因為體細胞中染色體成對存在，配子染色體數(shù)雖減半，但仍含有完整的染色體組，具有控制生物性狀的全部基因。 探究2——實驗探究 煙草植株的植物組織培養(yǎng)如圖所示。完善圖示內(nèi)容，思考回答相關(guān)問題： 1．理論基礎(chǔ)——植物細胞的全能性 物質(zhì)基礎(chǔ)：生物體的體細胞通過有絲分裂形成的子細胞與母細胞(受精卵)核內(nèi)的基因相同，即生物體的每一個細胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。 2．操作程序 (1)半固體培養(yǎng)基的配制：配制含有適當營養(yǎng)物質(zhì)、植物生長調(diào)節(jié)劑的含0.7%～1%瓊脂的培養(yǎng)基，倒在滅菌試管中凝固成半固體。 (2)小組織塊(即外植體)的切?。簭南镜母?、莖或葉上切取。 (3)愈傷組織的獲得：植物組織塊切口處的細胞在創(chuàng)傷的刺激下發(fā)生脫分化成為分裂的細胞。在創(chuàng)傷表面形成一種由相對沒有分化的活的薄壁細胞團組成的新生組織，即為愈傷組織。 (4)新植株的再生 ①誘導愈傷組織：通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑的適當配比，使其產(chǎn)生出芽和根的頂端分生組織，并由此再生出新的植株。 ②將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養(yǎng)分散成單細胞，再在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)發(fā)育成胚狀體，進而發(fā)育成新的植株。 3．愈傷組織的脫分化(去分化)、再分化 (1)高度分化的植物器官、組織或細胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為植物細胞的脫分化，或者叫做去分化。 (2)脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。 4．在植物組織培養(yǎng)過程中，為什么要進行一系列的消毒、滅菌，并且要求無菌操作？ 答案　避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長。 5．若培養(yǎng)物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中是否會含有葉綠體？ 答案　培養(yǎng)物經(jīng)過誘導后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞，故愈傷組織中不會含有葉綠體。 6．植物組織培養(yǎng)中的脫分化階段，培養(yǎng)的組織細胞是自養(yǎng)型還是異養(yǎng)型？為什么？ 答案　脫分化過程中細胞營異養(yǎng)生活。因為此時細胞沒有葉綠體，并且一般要避光培養(yǎng)，無法進行光合作用。 例1　下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)技術(shù)的敘述中，錯誤的是(　　) A．培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質(zhì)的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B．培養(yǎng)基中的植物生長調(diào)節(jié)劑影響愈傷組織的生長和分化 C．離體器官或組織的細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胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型相同 答案　D 解析　植物組織培養(yǎng)技術(shù)既可對植物體細胞進行組織培養(yǎng)，也可對生殖細胞進行組織培養(yǎng)。假設(shè)某植株的基因型為Aa，取其根尖細胞離體培養(yǎng)形成的新植株基因型仍為Aa；若取該植株花藥細胞離體培養(yǎng)，形成的新植株基因型為A或a。 例2　(2017浙江莆田一中月考)下列關(guān)于植物細胞全能性的描述錯誤的是(　　) A．植物細胞的全能性比動物細胞更容易表達 B．不同種類的植物之間細胞全能性的表達程度不相同 C．同種植物的不同基因型個體之間細胞全能性的表達程度相同 D．某些植物的再生植株，多次繼代培養(yǎng)后會喪失細胞全能性的表達能力 答案　C 解析　高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的潛能，植物細胞的全能性比動物細胞更容易表達，A正確；植物種類不同，全能性的表達程度不同，B正確；同種植物不同基因型的個體之間，細胞全能性的表達程度也不相同，C錯誤；小麥、玉米和水稻等作物的一些品種或品系的培養(yǎng)細胞所誘導出的再生植株，在多次繼代培養(yǎng)后，會喪失細胞全能性的表達能力，D正確。 方法技巧　 植物細胞全能性表達的條件及下降原因 (1) 表達條件 (2) 下降原因 二、細胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng) 1．過程：單個植物細胞經(jīng)過培養(yǎng)基中成分的誘導，依次發(fā)育成細胞團、球形胚、心形胚和胚狀體，最后再生出完整的植株。 2．方法或措施：主要通過平衡的植物激素配比進行調(diào)控。 (1)適量的激動素和細胞分裂素配比，可誘導芽的分化。 (2)適量的吲哚乙酸及適當減除其他某些激素，可誘導生根。 3．意義 (1)可以在實驗室、試管等器皿中進行植物的受精過程和自受精卵進行的植物胚胎發(fā)育過程，以及調(diào)節(jié)控制這些過程的環(huán)境因素、遺傳基礎(chǔ)和分子及生理生化機理研究。 (2)可以進行遺傳工程的操作，完成與植物生長發(fā)育有關(guān)的重要基因或影響因素的研究。 (3)可以方便地通過實驗手段培育植物新品種。 例3　下列關(guān)于植物細胞工程的有關(guān)敘述，正確的是(　　) A．植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)物的胚胎發(fā)生和器官形成能力下降的可能原因有染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產(chǎn)生等，但其結(jié)果是可逆的 B．處于適當液體培養(yǎng)條件的單個植物細胞，經(jīng)過培養(yǎng)基中成分的誘導，可發(fā)生類似受精卵發(fā)育成胚的過程，即從單細胞依次到細胞團、心形胚、球形胚和胚狀體，最后再生出完整植株 C．植物組織培養(yǎng)中培養(yǎng)物缺乏成胚性細胞系的原因可能是細胞或組織中激素平衡被破壞，或細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變 D．植物器官培養(yǎng)方面，器官發(fā)生和形態(tài)建成主要是通過平衡的植物激素配比進行調(diào)控，適量的生長素和細胞分裂素配比可以誘導根的分化 答案　C 解析　植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)物的胚胎發(fā)生和器官形成能力下降的原因可能是染色體畸變、細胞核變異或非整倍體產(chǎn)生等，而且其結(jié)果是不可逆的，也可能是細胞或組織中激素平衡被破壞，或細胞對外源生長物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變，A錯誤，C正確；處于適當液體培養(yǎng)條件的單個植物細胞，經(jīng)過培養(yǎng)基中成分的誘導，可發(fā)生類似受精卵發(fā)育成胚的過程，即從單細胞依次到細胞團、球形胚、心形胚和胚狀體，最后再生出完整植株，B錯誤；植物器官培養(yǎng)方面，器官發(fā)生和形態(tài)建成主要是通過平衡的植物激素配比進行調(diào)控的，例如，適量的生長素和細胞分裂素配比可以誘導芽的分化，適量的生長素(吲哚乙酸)及適當減除其他某些激素可誘導生根，D錯誤。 例4　(2018淳安中學檢測)從紅豆杉的樹皮和樹葉中提煉出來的紫杉醇屬于植物的次生代謝產(chǎn)物，它對多種晚期癌癥療效突出。下列有關(guān)紫杉醇獲取途徑的敘述錯誤的是(　　) A．從愈傷組織中分散得到的單細胞細胞質(zhì)豐富、液泡大且核也大 B．將愈傷組織培養(yǎng)成植株還是特定細胞系要通過平衡生長調(diào)節(jié)劑的配比進行調(diào)控 C．在選擇紅豆杉時除了要考慮其優(yōu)良性狀外還需考慮細胞全能性的表達能力 D．通過培養(yǎng)特定細胞系，可以實現(xiàn)對重要次生代謝產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn) 答案　A 解析　從愈傷組織中分散得到的單細胞屬于胚性細胞，特點是細胞核大、細胞質(zhì)豐富、液泡小，A錯誤；將愈傷組織培養(yǎng)成植株還是特定細胞系需要調(diào)節(jié)培養(yǎng)物中激素配比，B正確；選擇細胞進行培養(yǎng)，為增加成功概率需考慮其全能性表達能力，C正確；紫杉醇是細胞次生代謝產(chǎn)物，通過特定細胞系的培養(yǎng)，可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，D正確。 方法技巧　植物細胞培養(yǎng)的過程 大規(guī)模植物細胞培養(yǎng) ↓液體培養(yǎng)基 細胞篩選 ↓次生代謝產(chǎn)物含量高，生長迅速 單細胞無性繁殖系 ↓擴大培養(yǎng) 大量植物細胞 ↓ 分離有用物質(zhì) 三、原生質(zhì)體培養(yǎng)與植物細胞工程 1．植物原生質(zhì)體的獲得方法 在0.5～0.6 mol/L的甘露醇溶液環(huán)境(較高滲透壓)下用纖維素酶和果膠酶混合液處理根尖、葉片、愈傷組織或懸浮培養(yǎng)細胞，除去細胞壁，獲得球形的原生質(zhì)體。 2．植物細胞工程的操作過程 3．多途徑的植物克隆實踐 (1)將外源遺傳物質(zhì)(DNA)導入宿主細胞，可以培育出抗逆、高產(chǎn)及優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植株。 (2)植物細胞培養(yǎng)的其他多種研究和應(yīng)用廣泛開展。 思考　獲得重要次生代謝產(chǎn)物(如某些中藥)需要將外植體培養(yǎng)到哪個階段？ 答案　應(yīng)讓外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織，培養(yǎng)特定細胞系。 特別提醒　(1)獲取原生質(zhì)體時，加入高濃度高滲甘露醇溶液的作用是防止原生質(zhì)體吸水脹破。 (2)獲得次生代謝產(chǎn)物時，一般將細胞培養(yǎng)至愈傷組織階段即可，因此不涉及再分化過程。 (3)原生質(zhì)體培養(yǎng)成功的表現(xiàn)是細胞壁再生。 例5　(2017浙江紹興高二質(zhì)檢)如圖表示利用植物細胞工程對棉花進行改良的過程，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處理 B．②過程能定向改變原生質(zhì)體的遺傳特性 C．③過程需要通過液體懸浮培養(yǎng) D．④過程需用適宜濃度的生長調(diào)節(jié)劑處理 答案　C 解析?、龠^程需在適宜條件下用纖維素酶和果膠酶處理去掉細胞壁，獲得原生質(zhì)體，A正確；②過程為轉(zhuǎn)基因技術(shù)，能定向改變原生質(zhì)體的遺傳特性，B正確；③過程需要在固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，C錯誤；④過程需用適宜濃度的生長調(diào)節(jié)劑處理，促進根、芽的發(fā)育，D正確。 易混易錯　植物組織培養(yǎng)會涉及固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基。獲取愈傷組織都是在固體培養(yǎng)基上進行的，而獲取胚性細胞，需將原生質(zhì)體進行液體懸浮培養(yǎng)(液體培養(yǎng)基)。 例6　(2016浙江10月選考節(jié)選)某小組欲進行煙草原生質(zhì)體分離與培養(yǎng)的研究。請回答： (1)原生質(zhì)體的分離：在無菌條件下，取煙草無菌苗的葉片，放入含有0.5 mol/L甘露醇(維持較高滲透壓)的________________________混合液處理，經(jīng)過離心純化后獲得原生質(zhì)體。 (2)原生質(zhì)體的培養(yǎng)：將原生質(zhì)體進行培養(yǎng)，重新長出細胞壁，形成胚性細胞。此時，應(yīng)該________培養(yǎng)基中甘露醇濃度，以利于胚性細胞繼續(xù)培養(yǎng)形成細胞團，然后經(jīng)兩條途徑形成再生植株。途徑一：細胞團經(jīng)球形胚、______和胚狀體，最后發(fā)育成植株。途徑二：細胞團增殖為愈傷組織，然后在發(fā)芽培養(yǎng)基上誘導出芽，切割芽經(jīng)過生根后形成完整植株。上述發(fā)芽培養(yǎng)基中含量相對較高的激素是____________。胚性細胞的主要特點是________(A.液泡小、細胞核小　B．液泡大、細胞核大　C．液泡大、細胞核小　D．液泡小、細胞核大)。 (3)為了對煙草的某些性狀進行改良，分離得到兩種煙草的原生質(zhì)體后，通過______________________方法將它們的遺傳物質(zhì)組合在一起，經(jīng)培養(yǎng)獲得具有新性狀的再生植株。提取再生植株的DNA，采用________擴增相關(guān)基因，來鑒定遺傳物質(zhì)是否成功重組。 答案　(1)纖維素酶和果膠酶　(2)降低　心形胚　細胞分裂素　D　(3)原生質(zhì)體融合　PCR 解析　(1)去除植物細胞壁，獲得植物細胞的原生質(zhì)體，常用的方法是利用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞。(2)在獲取原生質(zhì)體時甘露醇是作為維持細胞膜內(nèi)外滲透壓平衡的穩(wěn)定劑使用的。其具體作用是提高滲透壓，防止水分滲入細胞內(nèi)部，造成細胞破裂。在原生質(zhì)體形成新細胞壁后，細胞壁有支持與保護作用，所以要降低甘露醇的濃度；由細胞團形成再生植株，途經(jīng)：從胚性細胞→細胞團→球形胚→心形胚→胚狀體，然后再生出完整的小植株；為快速誘導芽的分化，培養(yǎng)基中往往添加細胞分裂素；胚性細胞的特點是液泡小、細胞核大。(3)植物細胞工程中，利用原生質(zhì)體融合的方法獲得雜種細胞；體外擴增DNA技術(shù)常用的是PCR技術(shù)。 方法技巧　植物細胞培養(yǎng)、器官培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)的關(guān)系 1．下列有關(guān)細胞全能性的敘述，不正確的是(　　) A．卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高 B．大量的科學事實證明，高度分化的植物體細胞仍具有全能性 C．受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高 D．通過植物組織培養(yǎng)得到的試管苗，是植物細胞在一定條件下表現(xiàn)全能性的結(jié)果 答案　A 解析　卵細胞是高度分化的細胞，受精卵是未分化的細胞，受精卵在自然條件下能形成完整個體，全能性最高，A錯誤，C正確；高度分化的植物體細胞也具有全能性，B正確；植物細胞在一定條件下經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到再生植株，是細胞全能性的表現(xiàn)，D正確。 2．植物細胞培養(yǎng)是在植物組織培養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，下列有關(guān)植物細胞培養(yǎng)的敘述，不正確的是(　　) A．植物細胞培養(yǎng)技術(shù)的目的是為了獲得大量有生理活性的次級代謝產(chǎn)物 B．植物細胞培養(yǎng)技術(shù)快速、高效，不受季節(jié)、外部環(huán)境等條件的限制 C．利用生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)人參細胞，提取人參皂甙，用于生產(chǎn)保健藥品和美容護膚用品 D．植物細胞培養(yǎng)需要在一定的溫度、pH等條件下進行，但不需要進行無菌操作 答案　D 解析　植物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)一樣，整個培養(yǎng)過程必須在無菌條件下進行，否則培養(yǎng)基內(nèi)將長出許多雜菌與離體細胞爭奪營養(yǎng)與生存空間，影響細胞增殖和細胞次級代謝產(chǎn)物的獲得。A項所述為植物細胞培養(yǎng)的目的，B項為植物細胞培養(yǎng)的特點，C項為植物細胞培養(yǎng)的應(yīng)用。 3．(2018浙江名校協(xié)作體聯(lián)考)植物組織培養(yǎng)基中肯定沒有下列哪種物質(zhì)(　　) A．血清 B．生長素 C．無機鹽 D．蔗糖 答案　A 解析　植物組織培養(yǎng)基中通常含有植物激素(如生長素、細胞分裂素等)、無機鹽(維持滲透壓)、蔗糖(提供能量)等，不含有血清。 4．(2017舟山中學期中)下列有關(guān)高等植物原生質(zhì)體制備和培養(yǎng)的敘述，正確的是(　　) A．纖維素酶和果膠酶混合液可用于制備懸浮培養(yǎng)細胞的原生質(zhì)體 B．加入0.6 mol/L甘露醇的目的是保護纖維素酶和果膠酶 C．從不同植物組織分離得到的原生質(zhì)體大小、形狀相同 D．所有植物的愈傷組織經(jīng)原生質(zhì)體培養(yǎng)均可得到再生植株 答案　A 解析　植物細胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成，因此可以采用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞壁，獲得原生質(zhì)體，A正確；加入0.6 mol/L甘露醇的目的是防止原生質(zhì)體吸水脹破，B錯誤；不同植物組織分離得到的原生質(zhì)體大小、形狀存在差異，C錯誤；不同植株或基因型個體，細胞全能性存在差異，愈傷組織經(jīng)原生質(zhì)體培養(yǎng)不一定能得到再生植株，D錯誤。 5．(2017金華一中期末)下圖中的①②③代表通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育新植株的三條途徑，請回答： (1)外植體a、b、c來自同種植株，植株A、B、C中的細胞，全能性表達程度_______________(填“相同”或“可能不同”)。 (2)途徑②和③需要用到______________和________(填培養(yǎng)基的物理性質(zhì))培養(yǎng)基兩種。 (3)外植體c脫去細胞壁過程中需要加入適宜濃度的________(A.甘露醇　B．鹽酸　C．蒸餾水　D．氯化鈉)以保持一定的滲透壓。原生質(zhì)體培養(yǎng)成功標志著________技術(shù)又向前邁進了一步。 (4)通過大量培養(yǎng)特定細胞系，可以實現(xiàn)能產(chǎn)生重要__________(如某些中藥)的細胞的大量克隆和產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)。 答案　(1)可能不同　(2)液體培養(yǎng)基　固體(或半固體) (3)A　植物細胞工程　(4)次生代謝產(chǎn)物 解析　(1)不同植株，全能性存在差異，即使同種植株，基因型不同個體之間全能性也存在差異。(2)分析題圖可知，途徑②和③均借助了搖床，即進行液體懸浮培養(yǎng)，獲得單細胞，因此該途徑所用培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基。同時途徑②和③均涉及愈傷組織的獲得，需利用固體培養(yǎng)基(或半固體培養(yǎng)基)。(3)植物克隆工程中，去除植物細胞的細胞壁，獲得原生質(zhì)體，一般在高濃度甘露醇溶液中進行，使用高濃度甘露醇的目的是維持滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水脹破。原生質(zhì)體的培養(yǎng)成功，標志著植物細胞工程的進步。(4)通過培養(yǎng)大量特定細胞系，可以實現(xiàn)能產(chǎn)生重要次生代謝產(chǎn)物(如某些中藥)的細胞的大量克隆和產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)。 題組一　植物細胞的全能性 1．以下不能說明細胞全能性的是(　　) A．玉米花粉粒培育出植株 B．轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育出植株 C．燒傷病人的健康細胞培養(yǎng)出皮膚 D．用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個細胞培養(yǎng)成了可育的植株 答案　C 解析　細胞的全能性是指已分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。燒傷病人的健康細胞培養(yǎng)出皮膚，屬于器官水平的培養(yǎng)，沒有形成完整個體，因此不能說明細胞全能性。 2．下列有關(guān)植物細胞全能性的敘述，正確的是(　　) A．只有體細胞才具有發(fā)育成完整個體的潛能 B．由全能性誘導出的植株，在多次繼代組織培養(yǎng)后不會喪失全能性的表達能力 C．發(fā)育成完整個體所需的所有基因都存在于細胞核中 D．去除細胞壁的植物細胞不會失去全能性 答案　D 解析　植物體細胞、生殖細胞都具有發(fā)育成完整個體的潛能，A錯誤；由于不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間遺傳性的差異，細胞全能性的表達程度大不相同，如擬南芥、煙草和番茄等的培養(yǎng)細胞很容易再生出新植株，并能在多個世代中保持細胞全能性的表達，而小麥、玉米和水稻等作物的一些品種或品系的培養(yǎng)細胞誘導出的再生植株，在多次繼代培養(yǎng)后，會喪失細胞全能性的表達能力，B錯誤；植物細胞中的基因除了存在于細胞核中外，還有少量基因存在于細胞質(zhì)的線粒體和葉綠體中，C錯誤；去除細胞壁的植物細胞是原生質(zhì)體，可以再生細胞壁，仍具有全能性，D正確。 題組二　植物組織培養(yǎng) 3．下列屬于組織培養(yǎng)的是(　　) A．花粉培育成單倍體植株 B．芽發(fā)育成枝條 C．根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū) D．種子發(fā)育成完整的植株 答案　A 解析　植物組織培養(yǎng)的過程簡要概括為：離體的植物器官、組織或細胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，經(jīng)再分化形成根、莖、葉等器官，并進一步培育成完整的植株。花粉離體培養(yǎng)是組織培養(yǎng)的新技術(shù)，花粉細胞具有全能性；芽發(fā)育成枝條、根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)、種子發(fā)育成完整植株是正常的生長過程。 4．將無根的非洲菊幼苗轉(zhuǎn)入無植物激素的培養(yǎng)基中，在適宜的溫度和光照等條件下培養(yǎng)一段時間后，應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象是(　　) 答案　B 解析　細胞分裂素促進細胞分裂，誘導芽的分化；生長素可以促進不定根、側(cè)根的形成；此題中雖然培養(yǎng)基中沒有植物激素，但是植物幼苗葉片本身可以產(chǎn)生生長素，而細胞分裂素的產(chǎn)生部位是根尖，細胞分裂素不能產(chǎn)生，所以植物能夠在一段時間后長出少量的根而沒有出芽。 5．下圖是利用三倍體香蕉的莖尖培養(yǎng)脫毒香蕉植株的過程示意圖，下列敘述正確的是(　　) A．①～③過程中發(fā)生了有絲分裂和減數(shù)分裂 B．①階段需要生長素，而③階段僅需要細胞分裂素 C．①階段細胞增殖能力強，細胞分化速度快 D．X階段的細胞高度液泡化，排列疏松而無規(guī)則 答案　D 解析?、佟圻^程中只發(fā)生了有絲分裂，沒有發(fā)生減數(shù)分裂，A錯誤；③階段需要細胞分裂素、生長素，B錯誤；①階段僅有細胞增殖，沒有細胞分化，C錯誤；X是經(jīng)過①脫分化過程形成的愈傷組織，細胞高度液泡化，排列疏松而無規(guī)則，D正確。 題組三　細胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng) 6．紫草素是紫草細胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。研究人員欲用植物組織培養(yǎng)技術(shù)通過培養(yǎng)紫草細胞生產(chǎn)紫草素。下列相關(guān)操作不合適的是(　　) A．對作為外植體的紫草葉片進行消毒處理既保證其活性也可減輕污染 B．培養(yǎng)基中要加入植物激素以保證已分化的植物細胞脫分化形成愈傷組織 C．調(diào)節(jié)植物激素的種類和比例以保證愈傷組織再分化為胚狀體 D．在培養(yǎng)細胞的過程中要不斷通入無菌空氣以保證氧氣的充足供應(yīng) 答案　C 解析　植物組織培養(yǎng)需要無菌無毒的條件，對作為外植體的紫草葉片進行消毒處理既可保證細胞活性也可減輕污染，A正確；決定植物脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，所以培養(yǎng)基中加入植物激素可以保證已分化的植物細胞脫分化形成愈傷組織，B正確；本題植物組織培養(yǎng)的目的是獲得細胞代謝產(chǎn)物，而不是完整植株，培養(yǎng)到愈傷組織階段就可以，C錯誤；植物細胞培養(yǎng)過程需要充足的氧氣，D正確。 7．植物組織培養(yǎng)，一般取植物的芽、莖尖或根尖的組織細胞進行培養(yǎng)。下列不屬于取材理由的是(　　) A．植物的芽、莖尖或根尖的組織細胞一般沒有病毒積累 B．植物的芽、莖尖或根尖的組織細胞具有較強的分裂能力，全能性高 C．植物的芽、莖尖或根尖的組織細胞的分化程度相對較低，容易脫分化 D．植物的芽、莖尖或根尖的組織細胞進行分裂形成了愈傷組織 答案　D 解析　進行植物組織培養(yǎng)時，一般選擇植物的根尖、莖尖或芽的組織細胞進行培養(yǎng)，是因為該部位的細胞一般沒有或者很少有病毒積累，且分裂能力較強，分化程度較低，全能性較高，A、B、C正確；除芽、莖尖或根尖外，植物其他細胞也能經(jīng)脫分化形成愈傷組織，D錯誤。 題組四　原生質(zhì)體培養(yǎng)與植物細胞工程 8．下列關(guān)于原生質(zhì)體培養(yǎng)和植物細胞工程的說法錯誤的是(　　) A．若要獲得玫瑰花的原生質(zhì)體需要用纖維素酶和果膠酶去掉細胞膜 B．利用植物細胞工程技術(shù)，可獲得抗病蟲害、抗干旱、抗鹽堿和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)作物新品種 C．在植物細胞工程中運用了基因工程技術(shù) D．原生質(zhì)體的培養(yǎng)結(jié)合基因工程操作，為遺傳學、植物生理學和細胞生物學問題提供了良好的研究系統(tǒng) 答案　A 解析　植物細胞經(jīng)過纖維素酶和果膠酶混合液去掉細胞壁后成為原生質(zhì)體，A錯誤；利用植物細胞工程技術(shù)，可獲得抗病蟲害、抗干旱、抗鹽堿和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)作物新品種，B正確；在植物細胞工程中運用了基因工程技術(shù)，C正確；原生質(zhì)體的培養(yǎng)結(jié)合基因工程操作，為遺傳學、植物生理學和細胞生物學問題提供了良好的研究系統(tǒng)，D正確。 9．下列有關(guān)植物克隆技術(shù)的敘述中，錯誤的是(　　) A．誘導某些植物的愈傷組織能使其直接發(fā)育成花芽 B．植物組織培養(yǎng)中通過調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)的配比可以實現(xiàn)器官發(fā)生和形態(tài)建成 C．植物愈傷組織通過液體懸浮培養(yǎng)能分散成單細胞，這種單細胞發(fā)育成胚狀體 D．通過大量培養(yǎng)特定細胞系，可以克隆出大量能產(chǎn)生重要次生代謝產(chǎn)物的細胞 答案　B 解析　誘導某些植物的愈傷組織能使其直接發(fā)育成花芽，如風信子，A正確；植物組織培養(yǎng)中主要通過平衡的植物激素配比實現(xiàn)器官發(fā)生和形態(tài)建成，B錯誤；植物愈傷組織通過液體懸浮培養(yǎng)能分散成單細胞，這種單細胞能發(fā)育成胚狀體，C正確；大量培養(yǎng)特定植物的細胞系，可實現(xiàn)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，D正確。 題組五　綜合應(yīng)用 10．下圖為獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的流程圖。據(jù)圖回答下列問題： (1)該過程先后涉及________技術(shù)和植物克隆技術(shù)，后者的技術(shù)基礎(chǔ)是________________，過程中兩次篩選的目的分別是篩選______________________________和抗蟲植株。 (2)下列關(guān)于Ti質(zhì)粒的敘述中，錯誤的是________。 A．含有DNA復制起點 B．具有限制性核酸內(nèi)切酶識別序列 C．是大腸桿菌擬核外的環(huán)狀DNA D．含有控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因 (3)圖中A是將含愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在________(儀器)上，通過________培養(yǎng)得到單細胞，這種單細胞依次到細胞團、球形胚、心形胚和[B]________，最后長成植株。 (4)下列關(guān)于圖中單細胞特征的敘述，錯誤的是________。 A．細胞質(zhì)豐富 B．液泡大 C．細胞核大 D．未分化 答案　(1)基因工程(轉(zhuǎn)基因)　植物組織培養(yǎng)　含目的基因的受體細胞　(2)C　(3)搖床　(液體)懸浮　胚狀體 (4)B 解析　(1)轉(zhuǎn)基因植物培育過程中涉及基因工程技術(shù)和植物克隆技術(shù)，植物克隆技術(shù)的基礎(chǔ)是植物組織培養(yǎng)，進行轉(zhuǎn)基因操作，將含有目的基因的重組DNA分子導入受體細胞后，需進行篩選，篩選含有目的基因的受體細胞。(2)質(zhì)粒上含有DNA的復制起點，利于質(zhì)粒DNA進行復制，A正確；質(zhì)粒上具有一個或多個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點，B正確；Ti質(zhì)粒是農(nóng)桿菌擬核外的環(huán)狀DNA，C錯誤；Ti質(zhì)粒能將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞的染色體上，其上含有控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因，D正確。(3)分析圖示可知，圖中A是將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上，通過液體懸浮培養(yǎng)得到單細胞，這種單細胞經(jīng)過培養(yǎng)基中成分的誘導，可以發(fā)生類似受精卵經(jīng)過卵裂、分化、器官發(fā)生和形態(tài)建成而發(fā)育成胚的過程，即從單細胞依次到細胞團、球形胚、心形胚和胚狀體，最后再生出完整植株。(4)單細胞具有細胞核大、核仁明顯、細胞質(zhì)豐富、液泡小、未分化等特點。 11．(2017余姚中學期中)卡那霉素和頭孢霉素都有抗菌作用，此外，卡那霉素還對葡萄細胞有抑制作用。研究人員將Barnase基因(雄性不育基因)轉(zhuǎn)入葡萄細胞，利用卡那霉素和頭孢霉素，通過植物克隆方法成功培育出大粒、無核的葡萄新品種。請回答： (1)構(gòu)建含Barnase基因、β-葡糖苷酸酶基因和卡那霉素抗性基因的重組質(zhì)粒，將其導入農(nóng)桿菌，在固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)形成__________以便鑒定是否混有雜菌，再用________將農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)移至LB________培養(yǎng)基中進行擴大培養(yǎng)。構(gòu)建重組質(zhì)粒需要用到的工具酶是__________________、__________________。 (2)將經(jīng)過________的幼嫩葡萄葉片切成小塊，浸入農(nóng)桿菌懸浮液中，4分鐘后取出(此時已有較多農(nóng)桿菌附著在葉片小塊上)并接種到固體培養(yǎng)基中。培養(yǎng)至第3天時，可以看到在葉片小塊周圍出現(xiàn)__________和大量菌落。這時再用頭孢霉素處理葉片小塊，其目的是__________(A.抑制葡萄細胞脫分化　B．促進葡萄細胞再分化 C．殺滅農(nóng)桿菌　D．促進農(nóng)桿菌生長)。 (3)將葉片小塊放入卡那霉素培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間后，轉(zhuǎn)移至生芽培養(yǎng)基中，待其長出________后，再轉(zhuǎn)移至生根培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)形成試管苗?？敲顾嘏囵B(yǎng)基起著________作用，植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是______________。 (4)在卡那霉素培養(yǎng)基中，由于轉(zhuǎn)化細胞對周圍的非轉(zhuǎn)化細胞有保護作用，獲得的試管苗中可能存在假的轉(zhuǎn)基因試管苗，因此還需對試管苗的__________________基因的表達產(chǎn)物進行生化檢測，才能鑒別出真正的轉(zhuǎn)基因試管苗。 答案　(1)單菌落　接種環(huán)　液體　限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶　(2)消毒　愈傷組織　C　(3)叢狀苗　篩選　植物組織培養(yǎng)　(4)β-葡糖苷酸酶 解析　(1)構(gòu)建含Barnase基因，β-葡糖苷酸酶基因和卡那霉素抗性基因的重組質(zhì)粒，抗性基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。在固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)農(nóng)桿菌形成單菌落，以便鑒定是否混有雜菌。構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。將菌種接種在液體培養(yǎng)基中需要用接種環(huán)接種。(2)將經(jīng)過消毒的幼嫩葡萄葉片切成小塊，以防止雜菌污染，離體植物組織或細胞在培養(yǎng)基中脫分化成愈傷組織。頭孢霉素有抗菌作用，用頭孢霉素處理葉片小塊，目的是殺滅附著在葉片上的農(nóng)桿菌。(3)將葉片小塊離體培養(yǎng)后，轉(zhuǎn)移到生芽培養(yǎng)基中，待其長出叢狀苗后再移栽?？敲顾睾皖^孢霉素都有抗菌作用，卡那霉素培養(yǎng)基起著篩選作用。植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是植物組織培養(yǎng)。(4)重組質(zhì)粒含有Barnase基因、β-葡糖苷酸酶基因和卡那霉素抗性基因，因此對試管苗的β-葡糖苷酸酶基因的表達產(chǎn)物進行生化檢測，就能鑒別出真正的轉(zhuǎn)基因試管苗。 12．(2016紹興期末調(diào)測)某研究小組欲應(yīng)用植物細胞工程技術(shù)，將已知序列抗鹽基因?qū)朐|(zhì)體培育抗鹽青蒿品種，使利用廢棄的鹽堿地規(guī)模化、基地化種植青蒿成為可能，培育過程如下圖所示。請回答： (1)在抗鹽品種培育時，可以用________方法得到目的基因，或者用________擴增目的基因，再用相同的限制性核酸內(nèi)切酶和__________________，使目的基因和載體DNA連接在一起，形成重組DNA分子。 (2)下列各項中，在制備葉片原生質(zhì)體時，要用到的是(　　) A．胰蛋白酶 B．植物生長調(diào)節(jié)劑 C．較高濃度的甘露醇 D．一定濃度的氯化鈣 (3)重組DNA分子通過c導入原生質(zhì)體，原生質(zhì)體經(jīng)培養(yǎng)再生出細胞壁，經(jīng)________過程形成愈傷組織。愈傷組織通過i過程，在適當配比的____________誘導下，再生出植株，也可以通過[f]____________分散成單細胞。 (4)下列關(guān)于該植物細胞工程技術(shù)的敘述，錯誤的是(　　) A．葉細胞具有遺傳上的全能性，因而能通過組織培養(yǎng)形成完整植株 B．可在培養(yǎng)基中加入一定量的NaCl，篩選出抗鹽細胞或植株 C．通過大量培養(yǎng)特定細胞系，可以實現(xiàn)對青蒿素的工業(yè)化生產(chǎn) D．細胞對外源生長物質(zhì)敏感性的改變，不會導致細胞全能性表達能力的降低 答案　(1)化學合成　PCR　DNA連接酶　(2)C　(3)脫分化　激素(或植物生長調(diào)節(jié)劑)　液體懸浮培養(yǎng) (4)D 解析　(1)由題意可知，抗鹽基因序列已知，因此可通過化學合成方法獲得目的基因，或用PCR擴增目的基因，然后利用相同的限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，使目的基因和載體DNA連接在一起，形成重組DNA分子。(2)制備原生質(zhì)體，一般在較高濃度的甘露醇溶液中(防止原生質(zhì)體吸水脹破)，在纖維素酶和果膠酶的作用下，去除植物細胞壁，獲得原生質(zhì)體，C項符合題意。(3)植物細胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，i過程為再分化，脫分化和再分化都需要在適當配比的激素(或植物生長調(diào)節(jié)劑)誘導下才能實現(xiàn)。愈傷組織可以經(jīng)再分化直接發(fā)育成植株，也可在液體培養(yǎng)基中，經(jīng)液體懸浮培養(yǎng)分散成單細胞，進而發(fā)育成胚狀體。(4)植物細胞理論上都具有全能性，能通過植物組織培養(yǎng)獲得完整植株，A正確；在植物克隆過程中，通過在培養(yǎng)基中加入一定濃度的NaCl，可以篩選出抗鹽細胞或植株，B正確；通過大量培養(yǎng)特定細胞系，可以獲得細胞的次生代謝產(chǎn)物，如紫草素、青蒿素等，C正確；細胞對外源生長物質(zhì)敏感性改變，會使培養(yǎng)物的胚胎發(fā)生和器官形成能力下降，即全能性的表達能力降低，D錯誤。 [自助加餐] 13．下圖表示基因型為AaBb的水稻的花藥通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的培育過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．愈傷組織是花粉細胞通過有絲分裂后形成的不規(guī)則的細胞團 B．在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得水、無機鹽和小分子的有機物等營養(yǎng)物質(zhì) C．為促進花粉細胞分裂生長，在培養(yǎng)基中應(yīng)加入適宜濃度的生長素等激素 D．試管苗可能出現(xiàn)的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb 答案　D 解析　花粉是通過減數(shù)分裂形成的，其基因型為AB或Ab或aB或ab，由花粉發(fā)育而來的個體未經(jīng)秋水仙素處理，是單倍體植株。 14．辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域。辣椒素的獲得途徑如圖所示。下列敘述中正確的是(　　) A．將高產(chǎn)細胞系放在0.5～0.6 mol/L的甘露醇溶液中可以獲得原生質(zhì)體 B．圖中獲得愈傷組織、脫毒苗和單細胞的培養(yǎng)基中都有凝固劑即瓊脂 C．②過程中，培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素用量的比值低時，有利于芽的分化 D．從愈傷組織分離出的單細胞，該細胞細胞質(zhì)豐富、液泡小、細胞核小 答案　C 解析　將高產(chǎn)細胞系放在0.5～0.6 mol/L的甘露醇溶液中，還需要加入纖維素酶和果膠酶才可獲得原生質(zhì)體，A錯誤；單細胞的培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，B錯誤；②過程為再分化，通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的用量實現(xiàn)，其中生長素含量高，主要誘導根的分化，細胞分裂素含量高，主要誘導芽的分化，C正確；愈傷組織分離出的單細胞的特點是細胞體積小、細胞核大、細胞質(zhì)豐富、液泡小，D錯誤。