一轮复习人教版细胞工程第1课时（59张）课件

第1课时植物细胞工程考点一植物细胞工程的基本技术

考点二植物细胞工程的应用经典真题·明考向内容要求学业要求1.阐明植物组织培养是在一定条件下,将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织,并重新分化,最终形成完整植株的过程2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞,继而培育成新植物体的技术3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率4.利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗,并进行栽培①结合生活或生产实例,举例说出细胞工程及相关技术的基本原理(生命观念)②针对人类生产或生活的某一需求,在细胞工程中选取恰当的技术和方法,尝试提出初步的工程学构想,进行简单的设计和制作(生命观念、科学探究)必备知识梳理

重点难点突破

命题角度例析考点一植物细胞工程的基本技术一、细胞工程的概念分析1.原理和方法:细胞生物学、分子生物学和

。

2.操作水平:细胞器水平、细胞水平或

水平。

3.目的:有目的地获得特定的

、组织、器官、

或其产品。

必备知识梳理发育生物学组织细胞个体二、植物细胞的全能性1.概念:细胞经

后,仍然具有产生

或分化成

的潜能。

2.根本原因:一般情况下,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的

。必备知识梳理分裂和分化完整生物体其他各种细胞全部遗传信息4.体内细胞未表现全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件下

。

材料离体的细胞、组织或器官培养基种类齐全、比例合适的营养物质及一定的

外界条件

①无菌操作

②光照:诱导愈伤组织期间一般不需要光照,在后续培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照

3.表达所需条件:必备知识梳理植物激素选择性表达三、植物组织培养技术1.概念:将

的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成

的技术。

2.原理:

。

3.流程:接种外植体→诱导

→诱导

→诱导

→移栽成活。

必备知识梳理离体完整植株植物细胞的全能性愈伤组织生芽生根

必备知识梳理酒精酒精次氯酸钠无菌水必备知识梳理培养皿无菌滤纸1/3~1/2必备知识梳理愈伤组织生根必备知识梳理四、植物体细胞杂交技术1.概念:指将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成

,并把

培育成新植物体的技术。

2.原理:

、

。

3.关键技术:植物体细胞杂交、

。

必备知识梳理杂种细胞杂种细胞细胞膜的流动性植物细胞的全能性植物组织培养4.操作流程:①去壁:对应图中

过程,即去除

,获得具有活力的原生质体,用到的酶是

。

必备知识梳理a细胞壁纤维素酶和果胶酶

必备知识梳理b电融合法离心法聚乙二醇(PEG)融合法高Ca2+—高pH融合法再生出细胞壁植物组织培养5.意义:在打破

,实现

杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。

必备知识梳理生殖隔离远缘【长句表达】(1)在生物的生长发育过程中,有些细胞并未表现出全能性的原因是

。

(2)脱分化是指_______________________________________________________________________________________________。

(3)植物组织培养时,用于脱分化的培养基不适用于再分化,原因是

。

(4)植物体细胞杂交技术可能不会按照人们的意愿表达出双亲的优良性状,其原因可能是

。必备知识梳理在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性表达

在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化细胞的过程培养基中植物激素的用量比值不同不同物种的基因在表达时相互干扰,从而不能有序表达【易错辨析】(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。(

)(2)为获得无菌培养物,外植体要消毒处理后才能接种培养。(

)(3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(

)(4)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。(

)(5)再生出细胞壁是植物体细胞融合成功的标志。(

)×必备知识梳理[解析]植物细胞必须处于离体状态才能表现出全能性。√×[解析]愈伤组织是外植体通过脱分化形成的。×[解析]用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体仍然具有全能性。√【教材拾遗】(1)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。[教材

选择性必修3P35](2)接种时注意外植体的方向,不要倒插。[教材

选择性必修3P36](3)一般来说,容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养。[教材

选择性必修3P37]必备知识梳理1.脱分化和再分化的比较重点难点突破比较内容脱分化再分化

过程外植体→愈伤组织愈伤组织→幼苗

形成体特点不定形的薄壁组织团块有根、芽需要条件

a.离体

b.适宜的营养

c.生长素与细胞分裂素的比例适中

d.不需要光照

a.离体

b.适宜的营养

c.生长素与细胞分裂素的比例高或低,诱导生根或生芽

d.光照2.植物激素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用这两类激素,会得到不同的实验结果重点难点突破(2)当同时使用这两类激素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向重点难点突破重点难点突破3.植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化若一植物细胞(甲)含有2x条染色体、2个染色体组,基因型为Aabb,另一植物细胞(乙)含有2y条染色体、2个染色体组,基因型为ccDd。(1)植物体细胞杂交①染色体组数=两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株,有几个染色体组就称为几倍体。③甲、乙经体细胞杂交形成的新植株为异源四倍体,其体细胞中有(2x+2y)条染色体、4个染色体组,基因型为AabbccDd。由此得出:两个细胞融合成一个细胞,染色体数、基因型和染色体组数都采用直接相加的方法。重点难点突破(2)植物有性杂交有性杂交的子代细胞中,染色体数为x+y、基因型为AbcD或abcD或Abcd或abcd,即先减半再相加。角度一考查植物组织培养技术❶

[2021·辽宁抚顺一模]下列关于植物组织培养的叙述,错误的是(

)A.用于植物组织培养的外植体就是指离体培养的植物器官或组织B.植物组织培养时,常常需要添加植物激素,但是菊花茎段的组织培养比较容易,可以不必添加植物激素C.培养基中添加蔗糖的目的只是提供营养物质D.用茎尖进行组织培养获得的脱毒苗不会或者极少带病毒C命题角度例析[解析]

用于植物组织培养的外植体就是指离体培养的植物器官或组织,外植体应选择分裂旺盛的部分,如根尖、茎尖等,A正确;植物组织培养时,常常需要添加植物激素,比如生长素和细胞分裂素,但是菊花茎段的组织培养比较容易,可以不必添加植物激素,B正确;培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压,C错误;茎尖位于植物分生区附近,病毒极少,甚至无病毒,因此,若要获得脱毒苗,一般选取植物体的茎尖组织进行培养,D正确。命题角度例析❷培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示,下列叙述错误的是(

)A.胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗,是因为植物细胞具有全能性B.步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是形成层容易诱导形成愈伤组织C.步骤⑤要进行照光培养,其作用是诱导叶绿素的形成D.步骤⑤和步骤⑥的培养基中所需的生长素和细胞分裂素的比例不同C命题角度例析[解析]

利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗,这是因为植物细胞具有全能性,A正确;形成层容易诱导形成愈伤组织,因此步骤③切取的组织块中要带有形成层,B正确;步骤⑤脱分化需要进行避光培养,步骤⑥再分化需要照光培养,C错误;步骤⑤脱分化和步骤⑥再分化培养基中细胞分裂素和生长素的含量、比例不同,D正确。命题角度例析角度二考查植物体细胞杂交❸

[2021·北京朝阳区二模]中华猕猴桃原产我国长江中下游,抗寒能力弱;狗枣猕猴桃原产俄罗斯,耐低温,但果实小。将两种猕猴桃原生质体进行融合,得到果大且抗寒的杂种植株。以下分析错误的是(

)A.此项技术体现了植物细胞具有全能性B.两原生质体融合成功的标志是再生出新的细胞壁C.用PEG促进两个亲本的原生质体融合D.杂种植株和两个亲本不存在生殖隔离D命题角度例析[解析]

两种猕猴桃原生质体融合形成杂种细胞,杂种细胞经过脱分化和再分化获得杂种植株,这体现了植物细胞具有全能性,A正确;原生质体融合成功的标志为再生出新的细胞壁,B正确;植物体细胞杂交,去除细胞壁以后,可以用PEG促进两个亲本的原生质体融合,C正确;杂种植株是两种猕猴桃经过植物体细胞杂交技术培育的新物种,不同物种之间一般是不能相互交配的,故杂种植株和两个亲本可能存在生殖隔离,D错误。命题角度例析❹

[2022·山东青岛期末]通过植物细胞工程技术,可利用甲高产不耐盐、乙低产耐盐的两种二倍体植物培育高产耐盐的杂种植株,实验流程如图所示。下列叙述错误的是(

)A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中处理B.②到③的过程中,杂种细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强C.由④到目的植株需进一步筛选的原因是④中含有高产不耐盐品种D.目的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,且植株可育C命题角度例析[解析]

①是利用纤维素酶和果胶酶获取原生质体的过程,该过程需要在等渗溶液中进行,以维持原生质体的形态和功能,A正确;②到③的过程是融合细胞再生细胞壁的过程,而高尔基体与植物细胞壁的形成有关,故杂种细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强,B正确;④是筛选获得的具有耐盐特性的胚状体,但不能确定其是高产还是低产,故需要进一步筛选,C错误;甲、乙是二倍体植株,通过体细胞杂交技术获得的目的植株是四倍体,是可育的,D正确。命题角度例析考点二植物细胞工程的应用必备知识梳理

命题角度例析一、植物繁殖的新途径1.快速(微型)繁殖(1)概念:用于

优良品种的植物组织培养技术。

(2)优点:

。

2.作物脱毒(1)原理:植物顶端

附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。

(2)优点:脱毒作物在

和

方面明显优于没有脱毒的作物。

快速繁殖必备知识梳理保持优良品种的遗传特性;高效、快速地实现种苗的大量繁殖分生区产量品质二、作物新品种的培育1.单倍体育种(1)原理:植物细胞的

和

。

(2)过程必备知识梳理全能性染色体变异单倍体纯合子(3)优点①明显缩短

,节约大量人力和物力。

②所育品种的

容易显现。

2.突变体的利用(1)原理①植物组织培养过程中,培养细胞容易受到

和

的影响而产生

。

②植物细胞的

(由突变细胞培育到突变体植株)。

(2)应用:筛选出有用的

,培育新品种。

必备知识梳理育种年限隐性性状培养条件诱变因素突变全能性突变体三、细胞产物的工厂化生产1.(1)概念:利用

来获得目标产物的过程。

(2)植物细胞培养:在

条件下对

进行培养使其增殖的技术。

(3)目标产物:主要是植物细胞的

。

2.优点:不占用

,几乎不受

等的限制。

必备知识梳理植物细胞培养离体单个植物细胞或细胞团次生代谢物耕地季节、天气【长句表达】(1)次生代谢物是

。(2)通过植物组织培养技术获得的黑色马铃薯植株可以保持亲本优良特性,其原因是

。必备知识梳理植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物植物组织培养属于无性繁殖,遗传物质不发生变化【易错辨析】(1)以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。(

)(2)快速繁殖技术能保持亲本的优良遗传特性。(

)(3)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理不一致。(

)(4)单倍体植株是体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。(

)(5)突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理,而工厂化生产的细胞产物也是来自愈伤组织细胞。(

)×必备知识梳理√[解析]脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的,植物的茎尖病毒极少,甚至无病毒。但脱毒苗不具有抗病毒的基因,故不具有抗病毒的特点。√√√【教材拾遗】(1)初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。[教材

选择性必修3P41](2)次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。[教材

选择性必修3P41]必备知识梳理角度

考查植物细胞工程的应用❶

[2021·山东淄博二模]人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚和性细胞胚包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。下列有关人工种子的叙述,错误的是(

)A.人工种子的胚状体通过植物组织培养技术得到B.人工种皮、人工胚乳与正常种子相应结构的作用相似C.通过体细胞胚状体得到的植株,不能再进行有性生殖D.解决某些作物发芽率低、繁殖力差、结子困难等问题C命题角度例析[解析]

胚状体是植物组织培养中愈伤组织再分化得到的产物之一,A正确;人工种子的种皮、胚乳应与正常种子相应结构的功能类似,这样种子才能正常发芽生长,B正确;植物体细胞具有全能性,通过体细胞胚状体可得到完整的植株,其能进行有性生殖,C错误;制作人工种子就是为了解决某些作物发芽率低、繁殖能力差、结子困难的问题,D正确。命题角度例析❷

[2021·辽宁朝阳二模]甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交,成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中。相关叙述错误的是(

)A.形成杂种植株时,杂种细胞可以被直接诱导出芽、根B.细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁C.杂种细胞经过外源生长素和赤霉素的诱导,直接再分化成为杂种植株D.杂种植株含有控制甲青花菜优良性状的基因,并能通过父本进行传递C命题角度例析[解析]

形成杂种植株时,杂种细胞可以被直接诱导出芽、根,A正确;杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志,B正确;杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导,脱分化形成愈伤组织,再分化形成胚状体,进一步成为杂种植株,C错误;甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状,杂种植株细胞核内含有控制甲青花菜优良性状的基因,精子中具备一半核基因,并可通过父本(精子)进行传递,D正确。命题角度例析经典真题·明考向❶[2021·北京卷]研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n=14)的优良性状导入普通小麦(2n=42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉,10天后只发现两个杂种幼胚,将其离体培养,产生愈伤组织,进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是(

)A.簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离B.培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化C.杂种植株减数分裂时染色体能正常联会D.杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株C经典真题·明考向[解析]

簇毛麦与小麦的后代在减数分裂时染色体联会紊乱,不可育,故二者之间存在生殖隔离,A正确;幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽,从而得到完整植株,B正确;杂种植株细胞内由于没有同源染色体,故减数分裂时染色体无法正常联会,C错误;杂种植株的染色体加倍后能获得可育植株,D正确。经典真题·明考向❷[2020·北京卷]为培育具有市场竞争力的无籽柑橘,研究者设计如下流程。相关叙述不正确的是(

)A.过程①需使用胰蛋白酶处理B.实现过程②依赖膜的流动性C.过程③需应用植物组培技术D.三倍体植株可产生无籽柑橘A经典真题·明考向[解析]

根据题意可知,该培育方法利用了花药离体培养技术和植物体细胞杂交技术,其中过程①为在杂交前去除植物细胞壁,植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,故该过程应用纤维素酶和果胶酶处理,A错误;过程②为原生质体间的融合,依赖于膜的流动性,B正确;❷[2020·北京卷]为培育具有市场竞争力的无籽柑橘,研究者设计如下流程。相关叙述不正确的是(

)A.过程①需使用胰蛋白酶处理B.实现过程②依赖膜的流动性C.过程③需应用植物组培技术D.三倍体植株可产生无籽柑橘A经典真题·明考向过程③为把杂种细胞培养成三倍体植株,需利用植物组织培养技术,C正确;三倍体植株进行减数分裂时同源染色体联会紊乱无法产生配子,故其可产生无籽柑橘,D正确。❸

[2020·天津卷]某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。据表回答:(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是

。

经典真题·明考向品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(μmol/L)生长素浓度(μmol/L)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3细胞分化程度低,容易诱导产生愈伤组织[解析]植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性,Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,是因为其细胞分化程度低,全能性较高,容易诱导产生愈伤组织。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是

阶段。

经典真题·明考向品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(μmol/L)生长素浓度(μmol/L)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ[解析]Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为诱导植物组织脱分化形成愈伤组织、诱导再分化形成芽和根的过程,愈伤组织为有分裂能力的薄壁细胞,分化程度较低,芽和根的分化程度均较高,三个阶段都发生了基因的选择性表达。(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol/L为梯度,设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为

μmol/L。

经典真题·明考向品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(μmol/L)生长素浓度(μmol/L)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3m1+1.0[解析]若参照品种B的激素配比,Ⅰ阶段细胞分裂素浓度为m1,以0.5μmol/L为梯度,设计5个浓度水平的实验,则这5个浓度应分别为(m1-1.0)μmol/L、(m1-0.5)μmol/L、m1μmol/L、(m1+0.5)μmol/L、(m1+1.0)μmol/L,则最高浓度为(m1+1.0)μmol/L。(4)Ⅲ阶段时,科研人员分别选用浓度低于或高于n3μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果,原因是处理幼芽时,选用低浓度生长素时的处理方法为

,选用高浓度生长素时的处理方法为

。

经典真题·明考向品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(μmol/L)生长素浓度(μmol/L)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3浸泡法(长时间处理)沾蘸法(短时间处理)[解析]生长素处理幼芽生根的方法有两种:浸泡法要求溶液的浓度较低,处理几小时至一天;沾蘸法指在浓度较高的药液中蘸一下(约5s)。(5)在

阶段用秋水仙素对材料进行处理,最易获得由单个细胞形成的多倍体。

经典真题·明考向品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(μmol/L)生长素浓度(μmol/L)Ⅰ诱导形成愈伤组织m1n1Ⅱ诱导形成幼芽m2n2Ⅲ诱导生根m3n3Ⅰ[解析]秋水仙素作用于正在分裂的细胞时,能够抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,从而使细胞内染色体数目加倍。Ⅰ阶段脱分化形成具有分裂能力的愈伤组织,处理该阶段更易获得由单个细胞形成的多倍