資源簡(jiǎn)介

2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)學(xué)案
【預(yù)習(xí)新知】
（一）植物組織培養(yǎng)技術(shù)
1．細(xì)胞工程：是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過__________或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。
2．細(xì)胞的全能性：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生__________的潛能。
3．植物組織培養(yǎng)：是指將________的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成________的技術(shù)。
4．植物組織培養(yǎng)的流程：接種________，誘導(dǎo)________，誘導(dǎo)________，誘導(dǎo)________，移植成活五個(gè)過程。
5．菊花的組織培養(yǎng)
(1)實(shí)驗(yàn)原理
①植物細(xì)胞一般具有________。
a．在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過________，轉(zhuǎn)變成________的細(xì)胞，進(jìn)而形成________。
b．愈傷組織能重新分化成________等器官，該過程稱為________。
②植物激素中________和____________是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素。將愈傷組織接種到含有特定激素的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化成________，長(zhǎng)出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟
①外植體的消毒：將流水充分沖洗后的外植體(幼嫩的莖段)用________消毒30 s，然后立即用________清洗2～3次；再用________溶液處理30 min后，立即用無(wú)菌水清洗2～3次。
②外植體的分割：用________將外植體切成0.5～1 cm長(zhǎng)的小段。
③接種：在酒精燈火焰旁，將外植體的________插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。
④培養(yǎng)：將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于________ ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。
⑤轉(zhuǎn)移培養(yǎng)：培養(yǎng)15～20 d后，將生長(zhǎng)良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)________的培養(yǎng)基上。長(zhǎng)出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)________的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成________。
⑥移栽。
（二）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
1．概念：將 ，在一定條件下 ，并把雜種細(xì)胞培育成 的技術(shù)。
2．過程
(1)去壁：用 去除植物細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。
(2)人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法
①物理法： 等。
②化學(xué)法：聚 、 等。
3．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。
4．意義：打破生殖隔離、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。
【鞏固訓(xùn)練】
1.研究人員利用甲、乙兩種二倍體植物的各自優(yōu)勢(shì)，通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育兼有兩種植物優(yōu)勢(shì)且耐鹽的目的植株，其實(shí)驗(yàn)流程如下圖，a~e表示不同操作。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.通過a操作獲得完整且有活性的原生質(zhì)體，主要利用了纖維素酶和果膠酶的高效性
B.b操作可使用聚乙二醇促進(jìn)兩種原生質(zhì)體的膜融合，以獲得未分化狀態(tài)的雜種細(xì)胞
C.d操作所用培養(yǎng)基應(yīng)添加一定濃度的鈉鹽，且生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素用量比值小于1
D.甲、乙植株是兩個(gè)不同物種，因此通過該技術(shù)培育出的目的植株會(huì)表現(xiàn)出高度不育
2.植物組織培養(yǎng)的不同階段均涉及對(duì)光照的控制。下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.脫分化過程通常需要避光，有利于愈傷組織的形成和生長(zhǎng)
B.再分化過程通常需提供光，無(wú)光條件下形成的試管苗一般為黃化苗
C.在有光照的條件下培養(yǎng)植物組織，培養(yǎng)基中無(wú)需添加有機(jī)物成分
D.光既是培養(yǎng)物光合作用的能量來(lái)源，也是調(diào)節(jié)培養(yǎng)物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)
3.研究者通過體細(xì)胞雜交技術(shù)，探索利用條斑紫菜和擬線紫菜培育雜種紫菜。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A. 從食用紫菜的動(dòng)物消化道內(nèi)提取蛋白酶，用于去除細(xì)胞壁
B. 原生質(zhì)體需在低滲溶液中長(zhǎng)期保存，以防止過度失水而死亡
C. 檢測(cè)原生質(zhì)體活力時(shí)可用苯酚品紅或甲紫溶液處理，活的原生質(zhì)體被染色
D. 聚乙二醇促進(jìn)原生質(zhì)體融合后，以葉綠體顏色等差異為標(biāo)志可識(shí)別雜種細(xì)胞
4.如圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖，下列敘述正確的是( )
A.秋水仙素可以抑制著絲粒分裂從而誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍
B.過程②都需提供光照條件誘導(dǎo)愈傷組織合成葉綠素
C.過程③的培養(yǎng)基中需添加較高濃度的細(xì)胞分裂素以利于根的分化
D.過程④培育的試管苗為純合子，與親本基因型可能不同
5.植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中常添加蔗糖，植物細(xì)胞利用蔗糖的方式如圖所示。
下列敘述正確的是( )
A.轉(zhuǎn)運(yùn)蔗糖時(shí)，共轉(zhuǎn)運(yùn)體的構(gòu)型不發(fā)生變化
B.使用ATP合成抑制劑，會(huì)使蔗糖運(yùn)輸速率下降
C.植物組培過程中蔗糖是植物細(xì)胞吸收的唯一碳源
D.培養(yǎng)基的pH值高于細(xì)胞內(nèi)，有利于蔗糖的吸收
6.“白菜—甘藍(lán)”是用植物細(xì)胞工程的方法培育出來(lái)的蔬菜新品種，它具有生長(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)和易于儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn)。如圖是“白菜—甘藍(lán)”的雜交過程示意圖，下列說(shuō)法正確的是( )
A.上述培育過程中包含有絲分裂、細(xì)胞分化和減數(shù)分裂
B.融合完成的標(biāo)志是細(xì)胞核融合，并進(jìn)一步形成愈傷組織
C.誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的常用方法有PEG融合法、滅活的病毒誘導(dǎo)法等
D.若原生質(zhì)體A、B均含有兩個(gè)染色體組，則理論上雜種植株為四倍體
7.如圖為煙草植物組織培養(yǎng)過程的流程圖。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.對(duì)過程①獲取的根組織塊應(yīng)做較徹底的滅菌處理
B.從根細(xì)胞到幼苗形成的過程說(shuō)明植物根細(xì)胞具有全能性
C.過程③表示脫分化，其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)
D.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中不需要加入有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
8.如圖為植物細(xì)胞工程的過程示意圖，下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.圖中過程⑤需使用植物激素誘導(dǎo)再分化形成愈傷組織
B.圖中所有過程均需要在無(wú)菌、無(wú)毒以及避光的條件下進(jìn)行
C.過程⑧形成的幼苗要經(jīng)過一定處理，并待其長(zhǎng)壯后再移栽入土
D.圖中各種外植體經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得的植株的基因型都相同
9.紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)的一種次生代謝物，具有高抗癌活性，利用植物細(xì)胞工程可實(shí)現(xiàn)紫杉醇的工廠化生產(chǎn)。研究人員研究并繪制了兩種紅豆杉愈傷組織細(xì)胞搖瓶培養(yǎng)過程中紫杉醇含量變化曲線圖。下列敘述正確的是( )
A.培養(yǎng)過程中搖瓶的目的是增加培養(yǎng)液中CO2含量
B.紅豆杉外植體經(jīng)脫分化過程即可形成愈傷組織
C.35d后紫杉醇產(chǎn)量下降可能與細(xì)胞數(shù)量增多有關(guān)
D.東北紅豆杉比云南紅豆杉更適合用于紫杉醇
10.關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的操作，下列敘述錯(cuò)誤的是( )
A.菊花組織培養(yǎng)過程中，從外植體的分割到煉苗都需要在無(wú)菌條件下進(jìn)行
B.接種后的材料需要在一定的溫度下培養(yǎng)，并每天光照一定的時(shí)間
C.繼代培養(yǎng)時(shí)需對(duì)培養(yǎng)瓶口進(jìn)行酒精消毒，打開瓶蓋，瓶口過火焰
D.用無(wú)菌水多次沖洗，放在無(wú)菌紙或滅菌培養(yǎng)皿中待用
參考答案
1.答案：C
解析：A、植物細(xì)胞的細(xì)胞壁的主要成分為纖維素和果膠，利用纖維素酶和果膠酶專一性獲得完整且有活性的原生質(zhì)體，A錯(cuò)誤；
B、b操作可使用聚乙二醇促進(jìn)兩種原生質(zhì)體的膜融合，獲得的是已分化的雜種細(xì)胞，B錯(cuò)誤；
C、通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育兼有兩種植物優(yōu)勢(shì)且耐鹽的目的植株，d為再分化，所用培養(yǎng)基應(yīng)添加一定濃度的鈉鹽，且生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素用量比值先小于1（促進(jìn)芽的分化）后大于1（促進(jìn)根的分化），C正確；
D、甲、乙植株是兩個(gè)不同物種，目的植株含有甲、乙的全部染色體，可正常進(jìn)行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子產(chǎn)生后代，D錯(cuò)誤。
故選C。
2.答案：C
解析：A、脫分化過程通常需要避光，有利于愈傷組織的形成和生長(zhǎng)，A正確；
B、再分化過程通常需提供光，無(wú)光條件下形成的試管苗一般為黃化苗，B正確；
C、在有光照的條件下培養(yǎng)植物組織，培養(yǎng)基中需添加有機(jī)物成分，C錯(cuò)誤；
D、光既是培養(yǎng)物光合作用的能量來(lái)源，也是調(diào)節(jié)培養(yǎng)物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)，D正確。
故選C。
3.答案：D
解析：A、去除植物細(xì)胞壁需要使用纖維素酶和果膠酶，A錯(cuò)誤； B、原生質(zhì)體需置于等滲溶液中，置于低滲溶液中，原生質(zhì)體會(huì)吸水漲破，B錯(cuò)誤；C、檢測(cè)原生質(zhì)體活力時(shí)可用苯酚品紅或甲紫溶液處理，死的原生質(zhì)體被染色，C錯(cuò)誤； D、聚乙二醇促進(jìn)原生質(zhì)體融合后，兩個(gè)細(xì)胞的葉綠體顏色有差異，可以以葉綠體顏色等差異為標(biāo)志可識(shí)別兩種細(xì)胞融合后的雜種細(xì)胞， D正確。故選：D。
4.答案：D
解析：A、秋水仙素可以抑制紡錘體的形成，但不能抑制著絲粒的分裂，A錯(cuò)誤;B、過程②為脫分化過程，該過程應(yīng)避光處理，B錯(cuò)誤;C、過程③是再分化過程，該過程的培養(yǎng)基中需添加較高濃度細(xì)胞分裂素以利于芽的分化，添加較高濃度的生長(zhǎng)素以利于根的分化，C錯(cuò)誤;D、過程④是經(jīng)花藥離體培養(yǎng)后獲得的植株，若親本植株基因型是AaBb，則花藥有AB、Ab、aB、ab，再經(jīng)植物組織培養(yǎng)等過程后，可能得到AABB、AAbb、aaBB、aabb等純合子，可能與親本基因型不同，D正確。
5.答案：B
解析：共轉(zhuǎn)運(yùn)體是轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在運(yùn)輸蔗糖過程中會(huì)發(fā)生構(gòu)型改變，A錯(cuò)誤；蔗糖的運(yùn)輸需要借助H+的順濃度的化學(xué)勢(shì)能，使用ATP合成抑制劑會(huì)抑制組織細(xì)胞內(nèi)的H+運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外，破壞了細(xì)胞內(nèi)外的H+濃度差，進(jìn)而影響蔗糖運(yùn)輸，B正確；植物組培的培養(yǎng)基中還有氨基酸等有機(jī)物也可以作為碳源，C錯(cuò)誤；培養(yǎng)基的pH高于細(xì)胞內(nèi)意味著H+濃度小于細(xì)胞內(nèi)，不利于蔗糖吸收，D錯(cuò)誤。
6.答案：D
解析：A、植物體細(xì)胞雜交屬于無(wú)性繁殖，細(xì)胞分裂方式不包括減數(shù)分裂，A錯(cuò)誤；B、植物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁，得到雜種細(xì)胞，并通過脫分化過程形成愈傷組織，B錯(cuò)誤；C、滅活的病毒誘導(dǎo)法是動(dòng)物細(xì)胞融合特有的方法，C錯(cuò)誤；D、若原生質(zhì)體A、B均含有兩個(gè)染色體組，則理論上雜種植株含有兩個(gè)親本的所有的遺傳物質(zhì)，為異源四倍體，D正確。
7.答案：B
解析：B、由植物細(xì)胞培養(yǎng)成完整個(gè)體體現(xiàn)植物細(xì)胞具有全能性,因此從根組織塊到幼苗形成的過程說(shuō)明植物根細(xì)胞具有全能性, B正確。
8.答案：C
解析：A、圖中⑤過程為脫分化形成愈傷組織的過程，此過程需要用一定濃度的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)，錯(cuò)誤;B、植物組織培養(yǎng)過程中，脫分化和再分化都需要無(wú)菌、無(wú)毒條件，形成幼苗后無(wú)須嚴(yán)格無(wú)菌條件，脫分化過程需要避光，再分化過程需要一定光照條件，促進(jìn)葉綠素形成，B錯(cuò)誤;C、過程⑧形成的幼苗需要經(jīng)過壯苗處理才能移栽入土，C正確;D、同一植株不同部位的細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得的植株基因型不一定相同，如雄蕊中花粉粒培養(yǎng)獲得的愈傷組織細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目是正常體細(xì)胞的一半，D錯(cuò)誤。
9.答案：B
解析：A、搖瓶培養(yǎng)可以增加溶氧量，有利于細(xì)胞與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)接觸，促進(jìn)細(xì)胞增殖，A錯(cuò)誤;
B、紅豆杉外植體經(jīng)脫分化過程即可形成愈傷組織，B正確;
C、35d后兩種紅豆杉中紫杉醇產(chǎn)量均下降，可能與培養(yǎng)液中代謝廢物積累等造成細(xì)胞數(shù)量減少有關(guān)，C錯(cuò)誤;
D、與東北紅豆杉相比，培養(yǎng)相同時(shí)間內(nèi)，云南紅豆杉細(xì)胞紫杉醇含量更高，故云南紅豆杉比東北紅豆杉更適合用于紫杉醇的提取，D錯(cuò)誤。
10.答案：A
解析：A、在移栽生根的菊花試管苗之前，應(yīng)先打開培養(yǎng)瓶的封口膜，讓試管苗在培養(yǎng)間生長(zhǎng)幾日，該過程為練苗，不是在無(wú)菌條件下進(jìn)行的，A錯(cuò)誤;
B、進(jìn)行菊花組織培養(yǎng)一般將溫度控制在18~22℃，并且對(duì)光照的控制為每天12小時(shí)光照，B正確;
C、繼代培養(yǎng)時(shí)需對(duì)培養(yǎng)瓶口進(jìn)行酒精消毒，打開瓶蓋，瓶口過火焰，防止雜菌污染，C正確;
D、用無(wú)菌水多次沖洗，放在無(wú)菌紙或滅菌培養(yǎng)皿中待用，防止雜菌污染，D正確。

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