高三生物植物细胞工程一轮复习材料 编号83
植物细胞工程
班级 姓名 学号
用时:45分钟 满分: 100分 出题人: 刘先明 审题人尹铭福 使用时间:
一、学习目标：
1. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2. 列举植物细胞工程的实际应用。
3. 尝试进行植物组织培养。
二．学习重点和难点
1.教学重点（1） 植物组织培养的原理和过程。（2） 植物体细胞杂交的原理。
（3） 植物细胞工程应用的实例。
2.教学难点植物组织培养的实验。
三．基础知识梳理
（一）.植物组织培养技术
1、原理
步骤是：
2、条件是
思考：①生物体内细胞全能性的大小一样吗？
②细胞分化的过程遗传物质有丢失吗？
（二）．植物体细胞杂交技术
1.植物体细胞杂交的关键环节是 和
2.植物细胞去壁用的酶是
3.诱导原生质体融合的方法
思考：为什么番茄——马铃薯超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄，地下结马铃薯？
（三）.植物细胞工程应用的实例
1.植物繁殖的新途径
2.物新品种的培育
四、重难点突破、例题解析
考点一 细胞的全能性
分化的细胞具有全能性，可以从理论上分析细胞的来源 ——有丝分裂，形成的子细胞核应与受精卵的完全相同：含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因，应该具有全能性。实际上在体内分化的细胞没有表达出全能性，原因是基因的选择性表达。但离体培养时，脱离母体的限制，在一定条件下就能表达。
考点二 植物组织培养中的脱分化及再分化
植物组织中使用的外植体一般是高度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执行某种功能直至死亡。这些细胞在培养基上时会由原来的分化状态变成分生状态的细胞，分裂产生愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。这种转变在细胞的形态结构和生理生化上都会产生一系列变化。组织培养的研究表明分化细胞的脱分化需要两个条件。即创伤和外源激素。
当细胞脱分化形成愈伤组织后，经过一段时期的分裂，细胞群体变成不是一种细胞类型的均一群，又会产生分化，形成分化细胞或分生细胞团，由此再生成植物有两条途径：一是形成体细胞胚，通过体细胞胚形成再生植株；二是走器官发生的途径，分生组织在一定的诱导条件下重建芽的分生组织，分化出芽后再生根，成为完整的植株。
考点三 .植物体细胞杂交过程中筛选杂种细胞细胞的原因
番茄和马铃薯 的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中不仅有番茄——马铃薯杂种细胞，还有番茄细胞、马铃薯、番茄——番茄细胞、马铃薯——马铃薯细胞，而只有番茄——马铃薯杂种细胞才有同时具有双亲的遗传物质。
例题:现有甲、乙两个烟草品种（2N=48），其基因型分别为aaBB和Aabb，这两对基因们于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克斯时都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因（aa或bb）作用的结果。取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克斯光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：
（1）甲、乙两烟草品种花粉的基因型分别是 和 。
（2）将叶肉细胞制成原生质体时，使用 去除细胞壁；
（３）在细胞融合技术中，常用的促融剂是 。
（４）在大于800勒克斯光照下培养，有 种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由 的原生质体融合来的（这里只考虑2个原生质体的相互融合）。由于该细胞团发育成的植株自交后代中，在大于800勒克斯光照下出现不能生长的植株的概率是 。
五、巩固练习
1、 进行植物体细胞杂交，首先需要除去细胞壁。现提供以下材料和用具：白色洋葱鳞片叶、紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的盐酸、适宜浓度的蔗糖液、纤维素酶、果胶酶、蒸馏水和镊子，显微镜、载玻片、盖玻片等。请你从中选取合适的材料配制成合理的细胞壁分解液，并设计出检验它除去细胞壁的方法和步骤，预测和解释实验的结果。
(1)实验步骤：
①配制细胞壁分解液： 选取 配制成细胞壁分解液。这样选取的理由是 。
②检验细胞壁分解液除去细胞壁的方法：
第一步： 。
第二步： 。
第三步： 。
(2)实验结果的预测和解释：
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2、下图是植物细胞杂交过程示意图，请据图回答：
（1）植物体细胞杂交的第①步是去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体。目前此步聚最常用的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用 等分解植物的细胞壁。
（2）②过程的发生，必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合的物理方法是：利用 .
等（至少写出两种）促使原质体融合；化学方法是：用 等试剂作为诱导剂诱导融合。
（3）③表示融合后的原生质体再产生样的细胞壁，新细胞壁的产生与细胞内________(细胞器)有密切关系。
（4）在④⑤过程中,细胞分裂的主要方式是有丝分裂,此种分裂方式的重要意义(或称特征)是___________。
（5）植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以 。
3、下图表示水稻（体细胞有24条染色体）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培养过程，已知水稻的基因型为AaBb。
（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得 和 小分子有机物等营养物质
（2）要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有 和 两类激素。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再发育成具根、茎和叶的植物体。这一过程必须给予光照，其原因是 利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
（4）试管苗的细胞中含有 条脱氧核苷酸链。
（5）培育出的试管苗可能出现的基因型有 。
（6）这种利用花药离体培养成的试管苗属于 体。要使它繁殖后代必须采取的措施是 。
（7）从细胞工程角度看这种育种方法叫 。
4、美国科学家将分离得到的成熟的胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成了完整的新植株。过程图解如下，回答与之有关的问题：
（1）科学家所用的这种生物技术叫做 。依据的理论基础是植物细胞具有 性。B过程称为_____________，C过程称为_________
（2）通过B过程产生的愈伤组织的细胞与根的韧皮部细胞在染色体的数目上是否相同？ ；染色体上所含的遗传物质是否相同？ ；细胞的形态结构是否相同？
5、下图是有关细胞工程的图解。请据图回答：
（1）下图是用萝卜根进行组织培养的某些过程示意图，
①请把组织培养的过程按正常顺序排列（以字母表示）_____________ 。
②图D上的细胞团是___________，它的特点是____________ 。
③图C的培养物的变化是____________。
④从原理上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是________ 的表现。
（2）下图表示细胞融合技术的一些过程。
①从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，必须用_________处理。
②若A、B细胞为植物细胞，那么这样的细胞已经用酶降解脱掉________。这种酶可 
能是_________酶，由此生成的A和B细胞称为____________。
6、请回答下列有关植物组织培养的几个问题
（1）离体植物组织和细胞培养常用的一种培养基是MS培养基，其主要成分中的大量矿质元素有 ，培养中常用的两种植物激素是 和 ，两者使用时的 、 、 等，都会影响实验的结果；
（2）植物组织培养的一般步骤为制备MS固体培养基 、外植体消毒、 、培养、移栽、栽培.
（3）图示植物组织培养的部分过程：
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①过程是 ，②过程是 ， A是
（4）组织培养过程中还需要维持一定的外界条件，一是要有适宜的 ，
二是 _________________________。
7.紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。图2－1记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过_________而获得的。这项技术的理论基础是___________。
（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现______________规律；影响紫草素产量的因素是_____________和_________________。
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（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________和_____________。
编号83［答案与提示］
思考：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
例题、（1）aB Ab （2）纤维素酶和果胶酶 （３）聚乙二醇 （４）2 甲、乙两品种 7/16
巩固练习
1、(1)①适宜浓度的蔗糖液，加入适量的纤维素酶和果胶酶
纤维素酶和果胶酶能高效、专一地水解细胞壁，适宜浓度的蔗糖液不会使原生质体过
度吸水而胀破
②第一步：滴适量的细胞壁分解液在载玻片水中央，用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片
叶表皮浸泡在其中。一段时间后，制得实验组装片
第二步：用适宜浓度的蔗糖液替代细胞壁分解液，其他操作与制作实验组装片相同，
制得对照组装片
第三步：在显微镜下观察比较实验组装片和对照组装片
(2)实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解掉。对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解
2、（8分）（1）纤维素酶、果胶酶（答出二者之一便可得分）
（2）离心、振动、电刺激（要求至少答出两种） 聚乙二醇
（3）高尔基体
（4）将亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中去
（5）克服远缘杂交不亲合的障碍
3、（10分）（1）水 无机盐 （2）生长素 细胞分裂素 （3）叶绿体（4）24（5）AB、Ab、aB、ab （6）单倍体 用秋水仙素处理幼苗
（7）植物的组织培养
4、（6分）（1）植物组织培养 全能性 脱分化 再分化 （2）相同 相同 不同
5、（1）.①BDCA （2分）②愈伤组织，未分化且较均一（2分） ③不同 ④细胞分化导致器官形成 ⑤细胞全能性
（2）①促融剂（如仙台病毒） ②细胞壁 纤维素酶和果胶酶 原生质体
6、（1） N、P、K、Ca、Mｇ、S 生长素 分裂素 浓度 使用的先后顺序 用量的比例
（2）接种、（3）脱分化 再分化 愈伤组织 （4）温度 无菌（环境）
7.（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性
（2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
（3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触