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

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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(dòng)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(dòng)、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(gè)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(dòng)、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(duì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)體的潛能。 2．細(xì)胞全能性大小的比較 (1)植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞(動(dòng)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(gè)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(xiàng) (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(duì)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?yàn)樾纬蓪蛹?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(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)，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(dòng)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(huì)影響實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 (1)使用順序不同，結(jié)果不同： 使用順序 實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí) 促進(jìn)根的分化、抑制芽的形成 比值低時(shí) 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(huì)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(diǎn)。 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(shí)，________(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(gè)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(diǎn)撥]　與植物體細(xì)胞雜交技術(shù)有關(guān)的遺傳知識(shí) (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(gè)親本的遺傳物質(zhì)，因此理論上應(yīng)具有兩個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)性；將雜種細(xì)胞培育成新的個(gè)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(gè)二倍體的細(xì)胞融合成的雜種細(xì)胞培育成的新個(gè)體，含有四個(gè)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(dòng)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(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)，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(xiàng)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(cuò)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(cuò)誤的是(　　) A．培育方法屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)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(dòng)、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?yàn)椴煌锓N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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)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(shí)，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(diǎn)分裂導(dǎo)致染色體數(shù)加倍，此時(shí)細(xì)胞內(nèi)含2(m＋n)條染色體。 答案：(1)細(xì)胞膜的流動(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)，在自然條件下，通過細(xì)胞的分裂、分化形成完整的個(gè)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(cuò)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(dòng)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(gè)細(xì)胞長成1個(gè)個(gè)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(gè)體細(xì)胞含有2個(gè)染色體組，融合后形成的雜種細(xì)胞含有4個(gè)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(xiàng)不可行。A、D項(xiàng)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(xiàng)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(cuò)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(gè)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(huì)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(duì)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(shí)，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(gè)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(gè)體才能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。三個(gè)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(gè)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(cuò)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(shí)驗(yàn)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(jí)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(shí)，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(shí)，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(shí)，可能會(huì)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(dòng)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(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。請(qǐng)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(gè)原生質(zhì)體融合時(shí)，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(gè)原生質(zhì)體融合時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)間的變化如下圖所示，請(qǐng)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(huì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該推測，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)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(gè)ABA處理組，1個(gè)空白對(duì)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(shí)驗(yàn)進(jìn)程和取樣：實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)間：當(dāng)某3個(gè)樣品(重復(fù)樣)的________________________時(shí)，其對(duì)應(yīng)的ABA濃度為適宜濃度，對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)時(shí)間是適宜培養(yǎng)時(shí)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(shí)驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)實(shí)驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組，共5組；實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)?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(gè)樣品的“生物堿含量平均值最高”時(shí)，其對(duì)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　②75　 ③生物堿含量平均值最高