生物复习导学提纲（三）

生物选修三复习导纲提纲（三）专题二细胞工程植物细胞工程【课前导学】一、基础知识1．细胞工程的操作水平为_______________，其目的是按照人们的意愿来_________________________________________________________________________。2．用箭头和文字写出植物组织培养的过程：___________________________________________________________________________________________________________________________。3．植物组织培养所用细胞为___________的细胞，必须形成__________________才算完成，该过程包括__________________两阶段，其中一定不需要光照的为_________阶段，一定需要光照的为_________阶段。组织培养的原理为___________________________。植物体内的某个细胞不能进一步发育成一个植株的原因是________________________________。4．植物组织培养所需条件__________________________________________________(三个)，所用培养基为____________培养基(物理状态)，其成分包含__________________________________________________________________________(四大类)；培养基中加入激素的种类有___________________________________，激素的作用为________________________________________。5．用箭头和文字写出植物体细胞杂交的过程：该过程中去掉细胞壁的方法用_____________________________酶；诱导融合的方法有物理法(离心、振动、电激)、化学法(聚乙二醇)；终点是杂种细胞吗?应该是_____________。该育种方法的最大优点是_______________________________________(与基因工程育种优点相同，一定记准了)。6．植物繁殖的新途径有__________________、____________________、_________________(三条)；获取细胞产品如蛋白质、药物、香料等从__________________提取，制作人工种子则需培养到_____________阶段。【总结归纳】（一）植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽→植物体。(1)该过程体现了细胞的全能性，已分化细胞具有全能性的原因是每一个细胞都含有该物种全部的遗传物质。(2)全能性高低的比较：受精卵(最高)>卵细胞(精子)>体细胞；植物体细胞>动物体细胞；胚胎干细胞>其它干细胞>体细胞说明：卵细胞和精子是已分化的细胞，而受精卵和胚胎干细胞未分化；动物体细胞全能性目前只表现出细胞核全能性。3．过程比较4．植物组织培养过程中注意的问题(1)该过程从繁殖方式上应为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分裂，包含脱分化和再分化两个阶段。(2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞，故细胞内无叶绿体，不能进行光合作用，只能以现成有机物来提供物质和能量；其代谢方式为异养、需氧；有细胞壁，有大液泡，故仍可进行质壁分离；该过程进行有丝分裂，故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞；愈伤组织为脱分化后形成的细胞，故应视为无分化的细胞(同受精卵一样，未分化)。(3)获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织；制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。【迁移拓展】同一个体不同部位的细胞形态、功能不同的原因。如人的唾液腺细胞和胰岛B细胞，两种细胞形态、功能不同。列表比较如下：说明：①两种细胞中都既含有控制淀粉酶合成的基因，又含有控制胰岛素合成的基因，同时含有其他全部基因，只是基因的选择性表达使不同细胞中某些基因打开，转录并合成相应蛋白质，另一些基因处于关闭状态。②同一个体不同部位所有细胞基因相同的原因是这些细胞都是由受精卵一个细胞经有丝分裂形成的（二）植物体细胞杂交1．概念：用来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。2．原理：膜的流动性和细胞的全能性。3．过程：该图是两种不同品种的植物细胞A、B进行细胞融合的过程。C：用酶解法去掉细胞壁，获得原生质体的过程，所用酶为纤维素酶和果胶酶；D：在诱导剂的作用下进行诱导融合，先进行膜的融合，再进行核的融合，最后形成杂种细胞E，E细胞有三种(AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要进行筛选)；常用的诱导方法---物理法：离心、振动、电刺激；化学法：聚乙二醇(PEG)G：表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成；F：表示进行组织培养。4．该技术的目的植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株特征：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．该技术在育种上应用时最大的优点：克服远缘杂交的不亲和障碍。6．该技术培育过程中注意的问题若上图中A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体为2X+2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，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。该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，因为只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交未有此过程。7．未解决的问题目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲代的优良性状，如番茄——马铃薯。【迁移拓展】人工种子形成及其结构人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所产生的体细胞胚或具有能发育成完整植株的分生组织(如胚状体、芽和茎段等)，包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒。人工种子具备类似天然种子的基本结构和功能，主要由三部分组成(如右图)：(1)胚状体(分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构。(2)供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳。(3)具有保护作用的“人工种皮”。人工种子优点：①可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；②保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；③节约粮食，减少种子的使用；④可以控制添加一些物质：如加入除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。【典例反馈】例1、据图回答下列问题：(1)过程①②是用_____________处理细胞的细胞壁，后经③过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成_____________种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。④是_____________的过程，与此过程密切相关的细胞器是_____________。(2)在⑤过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_____________。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证_____________。(3)若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应含_____________条染色体，还必须用_____________来处理幼苗，才能得到可育的番茄——马铃薯植株，此时体细胞中含有_____________条染色体。(4)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为_____________倍体。例2、通过植物组织培养技术，可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物体(1)紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，不再需要经过②_______________过程，且哪项条件是不需要的_______。A．消毒灭菌B．适宜温度C．充足光照D．适宜养料和激素(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。图中的⑤相当于种子结构中的__________________，主要作用是________________________________________________________________。(3)为了有利于幼苗茁状成长，提高农作物产量，请设计两种对人工种子处理的方法_____________________________________________________________________________________。【课堂反馈】1．一个离体的植物细胞给予适宜的条件后可以经过多次分裂、分化直至发育成一个性成熟的植株。这种技术具有多种用途，但是不能 （）A．有选择地繁殖一种无病毒花卉 B．繁殖农作物中的优秀个体C．拯救濒临绝灭的植物 D．改变植物的基因型2．下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是（）A．花药、胚不能作为组织培养的材料B．植物细胞具有全能性C．外植体是指用于培养的植物组织或器官D．外植体可诱导出愈伤组织3、一杂合体植株（二倍体）的下列部分，经组织培养和秋水仙素处理后可获得纯合体的是A．根B．茎C．叶D．花粉（）4．科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基，获得了许多完整的植株。这些植株的特点是 （）A．彼此性状相似 B．变异频率较高 C．单倍体 D．都是纯合子5．如图为植物组织培养过程，有关说法不正确的是 （）A．B试管中细胞全能性最高B．D试管中培育出的个体都是纯合子C．A→B的过程不需要光照D．A→D的细胞分裂都是有丝分裂6．我国科学工作者曾将分别属于两个科的植物——烟草和菠菜成功杂交，从而获得一种新型的烟草品种。在此过程中，下列不是必需的是 （）A．杂交前要除去两种细胞的细胞壁B．原生质体融合后，要选出烟草一一菠菜融合细胞加以培养C．要诱导愈伤组织进行再分化D．原生质体融合前要先脱分化7、下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是 （）A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同8．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法：图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是FF1花药叶肉细胞F2Fn单倍体纯合高蔓感病植株与纯合矮蔓抗病植杂交纯合高蔓抗病植株转基因植株①加倍筛选导入抗病基因②③培养A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料C．过程③包括脱分化和再分化两个过程D．图中筛选过程不改变抗病基因频率9．以下不能说明细胞全能性的实验是 （）A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B．紫色糯性玉米种子培育出植株C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株10．月季组织培养选材部位最佳的是 （）A．幼嫩的花瓣 B．枝条基部的芽C．枝条中部的芽 D．幼嫩的叶11．将一粒花粉培育成幼苗，对它的茎尖用秋水仙素处理长大后该植株正常开花结果。该植株中染色体数目与其他各项不相同的细胞是 （）A．根细胞 B．叶细胞 C．花粉细胞 D．极核12．(多选)下列有关植物细胞工程应用的分析，正确的是 （）A．愈伤组织细胞分裂旺盛，经诱变处理，有利于获得突变个体B．利用茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗C．植物体细胞杂交技术可克服远缘杂交不亲和障碍，培育杂种植物D．利用细胞培养工业化生产人参皂甙，提高产量13．(多选)右图为植物组织培养的几个重要阶段，对图中信息解读正确的是 （）A．a过程需要纤维素酶和果胶酶B．经过b过程杂种细胞将形成细胞壁C．c是功能不同的细胞组成的愈伤组织D．d中幼苗分化需要植物激素的调节14．白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜—甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有。（2）为观察“白菜—甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的做临时装片，用染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是。（3）二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜—甘蓝”，这种变异属于。15、很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质，当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因(抗虫基因)转移到农作物中，以降低昆虫对农作物造成的危害。20世纪90年代，美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种。下图为这一转基因玉米的主要培育过程。(1)获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外，还可以。将目的基因与运载体结合时必须用酶和DNA连接酶。在基因工程中，常用的运载体有等，而作为运载体必须具备相应的条件，例如应具有以便进行筛选。(2)由转基因玉米细胞经过形成愈伤组织，然后发育成胚状体和试管苗。若要制备转基因玉米的人工种子，可选择上述实验过程中的再包裹合适的等。16、下图列举了几种植物的育种方式，请据图回答相关问题。（1）甲育种方式称为。（2）通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中c常常取用茎尖的原因是。（3）乙方式通常用射线处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原因是。（4）丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞，最常采用的方法是。在通过丙方式获得转基因植株的过程中，核心步骤是。（5）甲、丙两种育种方式与传统杂交育种相比，其优点是。17．在20世纪60年代，一些科学家就尝试将番茄和马铃薯杂交，试图培育出一种地上长番茄，地下结马铃薯的“超级作物”。科学家经过长期的实验，利用体细胞杂交技术获得了“番茄－马铃薯”杂种植株，实验过程如下图所示，遗憾的是该杂种植株并非是想像中的那种“超级作物”。(1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用到原生质体融合和技术，该技术的理论基础是。(2)图中①步骤所示植物细胞用法除去细胞壁，分离出有活力的原生质体。(3)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的④和⑤过程。(4)马铃薯是四倍体，番茄是二倍体，则杂种植株为异源倍体，从理论上讲，杂种植株的育性为。18．有人提出这样一种设想：如果能培育出一株既能在地上结番茄，又能在地下结马铃薯的植物，该有多好。(1)现有一株番茄A和一株马铃薯B，请写出培育“番茄一马铃薯”杂种植物的过程，分三步叙述。第一步：______________________________________________________________________；第二步：______________________________________________________________________；第三步：______________________________________________________________________。(2)培养的杂种植物在形态上表现为双亲特征，其根本原因是_______________________________________________________________________________________________________。(3)最终培育出的杂种植物是否可育?为什么？____________________________________________________________________________________________________________________。生物选修三复习导纲提纲（三）参考答案【课前导学】1．细胞水平或细胞器水平改变细胞内的遗传物质或获得细胞器的一门综合科学技术2．离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽→植物体。3．高度分化幼根和芽或完整的小植株脱分化、再分化脱分化再分化植物细胞的全能性特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择的表达出各种蛋白质4．离体、无菌、一定的营养物质、激