2.1 植物细胞工程-【帮课堂】2024-2025学年高二生物同步学与练（人教版2019选择性必修3）

第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 学习目标 1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。 2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 3.尝试进行植物组织培养。 学习重点：植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交技术的原理。 学习难点：植物组织培养的实验。 ～ 1.植物细胞工程的基本技术 （1）植物细胞工程的理论基础：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有 。 （2）植物组织培养技术：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给于 ，诱导其形成 的技术。 （3）植物组织培养的流程：接种外植体→ → → →移栽成活 2.菊花的组织培养实践 （1）植物细胞一般具有全能性。在一定的 条件下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变呈未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为 。 能重新分化成芽、根等器官，该过程称为 。植物激素中 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的 等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其在分化成 ，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 （2）方法步骤 ① ：用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。 ② ：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。 ③ ：在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 ④ 培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑤ 培养：培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 ⑥ ：移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长状后再移栽入土。每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 （3）植物细胞全能性表现的条件：① 的植物器官、组织、细胞；②一定的 诱导；③ 阶段一般不需要光照，有利于外植体脱分化产生 ；④ 阶段需要光照，有利于叶片内 的形成。 3.植物体细胞杂交技术 （1）过程：去细胞壁→ →再生出细胞壁→ →获得杂种植株 （2）关键技术 去细胞壁：（ 法）用 去除植物细胞壁，获得原生质体 （3）诱导原生质体融合的方法：物理法： 法、 等；化学法： 法、高Ca2+-高pH融合法等。 （4）原理： 。 （5）优势：打破 ，实现远缘杂交，培育植物新品种 4.植物细胞工程的应用包括： 的新途径（包括快速繁殖和 ），作物 （包括单倍体育种和 ），细胞 生产。 1.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。回答下面的问题： （1）植物组织培养过程中对光照有什么要求？ （2）植物组织培养中培养基中碳源是什么？作用是什么？ 2.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。 回答下列问题： (1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________。 (2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________________________________________________________。 (3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是_____________________________________________________________________。 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。 (4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是_______________________________ _______________________________________________________________。 (5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________，这种繁殖方式属于________繁殖。 3.单倍体植株是进行体细胞诱变和研究遗传突变的理想材料，其原因是什么? 4.马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好。利用野生马铃薯种，写出通过细胞工程改进马铃薯栽培种种植的思路。 5.结合诱变育种，从细胞工程的角度出发，简述一种培养抗寒香蕉品种的方法及步骤。 1.农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的蔗糖+激素 2.菊花组织培养练苗时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 3.蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 4.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率，融合的细胞即为杂交细胞 5.次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 6.聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 7.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 8.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 9.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 探究一 植物激素在植物组织培养中作用 1.思考完成植物激素在植物组织培养中的作用的表格 生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向 高 低 适中 简记为：“高” ，“低” ，“中” 探究二 细胞产物的工厂化生产 2.人们期望利用植物细胞培养来获取植物的代谢产物，这个过程称为细胞产物的工厂化生产。回答下面关于细胞产物工厂化生产的问题。 （1）工厂化生产的产物主要是次级代谢产物，次级代谢产物的特点及应用有哪些？ （2）细胞产物工厂化生产的含义是什么？ 3.紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。 (1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的愈伤组织需要通过细胞的________，愈伤组织细胞具有较强的________能力。这一技术的成功实现了组织培养技术在一个重要领域的应用，即________________________________________________。 (2)对比分析两个曲线图可知：培养后期紫杉醇产量出现下降的原因可能是____________________________________________________________________； 在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是___________________________________________________________________； (答三点)；与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有____________________等优点(答两点即可)。 (3)植物生长调节剂在组织培养中具有极其重要的作用，其中赤霉素类植物生长调节剂的主要作用是____________________________________________________。 · 基础过关练 1．研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是（　　） A．从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁 B．原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡 C．检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色 D．聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 2．利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（    ） A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 3．人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是（    ） A．细胞融合前应去除细胞壁 B．高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合 C．融合的细胞即为杂交细胞 D．杂交细胞可能具有生长快速的优势 4．蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（    ） A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 5．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株 6．农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的（    ） A．琼脂+蔗糖 B．蔗糖+激素 C．激素+无机盐 D．无机盐+琼脂 7．植物组织培养技术常用于商业化生产：其过程一般为:无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是（    ） A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 8．科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。    下列叙述正确的是（　　） A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状 C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生 D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 9.植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　) A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质 B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同 C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理 D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化 10.科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交，最终获得了杂种植株，相关过程如下图所示。有关分析正确的是(　　) A.过程①应将叶片上表皮向上，置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中 B.过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成 C.④过程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促进原生质体融合 D.⑤进行脱分化和再分化过程，杂种植株一定具有马铃薯和西红柿的优良性状 · 能力提升练 11.下图是分离烟草原生质体的过程，下列说法错误的是(　　) A.制备原生质体的叶片应采用高压蒸汽法进行消毒 B.制备原生质体的酶溶液可能含纤维素酶和果胶酶 C.血细胞计数板是检测原生质体密度的工具之一 D.分离出的烟草原生质体可用于植物体细胞杂交 12.下图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确的是(　　) A.图中过程②表示再分化的过程 B.植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合 C.已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于三倍体 D.该过程体现了植物细胞的全能性 13.科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。 下列叙述正确的是(　　) A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状 C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生 D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 14.植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是(　　) A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 15.甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是(　　) A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞 B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定 C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株 D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体 16.为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是(　　) A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中 B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化 C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生 D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性 17.某科研小组拟培育一种名贵菊花的脱毒苗，其技术路线为“制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培”，下列相关叙述错误的是(　　) A.取材部位应选择植物顶端分生区附近，因其分裂旺盛且病毒少 B.外植体消毒常进行无菌水冲洗、酒精处理、消毒液处理等措施 C.接种时，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中 D.“外植体接种→培养→移栽”的过程中不需要更换培养基 18.紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如下表： 光照条件 接种干重/(g·L－1) 收获干重/(g·L－l) 紫杉醇含量/%(干重) 光照 4.33 9.13 0.007 0 黑暗 4.38 12.10 0.016 4 下列叙述正确的是(　　) A.愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性 B.愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行 C.光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量 D.培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量 19.病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致果蔬产量和品质退化。利用组织培养技术可以快速生产出脱毒苗。下列叙述错误的是(　　) A.获取的植株茎尖切段需用70%的酒精和5%的次氯酸钠进行消毒处理 B.脱毒苗培育过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化 C.形成愈伤组织的过程中，可能会发生染色体变异、基因突变及细胞分化 D.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达 20.某实验小组用紫外线照射法去除某种烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质(含叶绿体)且具有链霉素抗性的细胞甲，再与无链霉素抗性的该种烟草细胞乙进行体细胞杂交，筛选出杂种细胞丙，进而培育成杂种植株。下列叙述错误的是(　　) A.培育形成的杂种植株与原有的烟草植株存在生殖隔离 B.细胞甲、乙杂交前，需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 C.为获得杂种细胞丙，可利用含链霉素的选择性培养基进行筛选 D.杂种细胞发育为杂种植株须经外源生长素和细胞分裂素的诱导 · 思维拓展练 21.白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答下列问题： (1)为了得到原生质体，需先用________________________处理白菜和甘蓝的细胞。 (2)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化学方法是________________(填写中文名称，写出两种即可)，融合完成的标志是________________。由杂种细胞得到白菜—甘蓝植株还需经过植物组织培养，其中不需要光照的培养过程为________。 (3)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为________。这种植株通常不育，为使其可育，需进行人工诱导，通过对幼苗使用________进行处理，这种变异属于________。 (4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是__________________________________________________________________。 22.如图表示植物繁殖的几种人工方法，请据图回答下列问题： (1)图中单倍体植株通常的获取方法是________。若图中单倍体植株体细胞中有2个染色体组，A的体细胞中有4个染色体组，则①过程常用的化学试剂是________。 (2)若想在培育获得B的过程中同时获得突变体，进而培育成新品种植株，通常用物理诱变或化学诱变的方法处理________。 (3)若C为胡萝卜—羊角芹，则②过程依据的原理是________。在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和________等。 23.某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株，制备了固定化菌株。 （1）从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或 法，两种方法均能在固体培养基上形成 。对分离的菌株进行诱变、 和鉴定，从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。 （2）固定化菌株的制备流程如下；①将菌株与该公司研制的特定介质结合；②用蒸馏水去除 ；③检验固定化菌株的 。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法，可以采用的2种方法是 。 （3）对外，只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权，推测其原因是 。 24.三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。 （1）为保护三叶青的 多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用 技术，实现了三叶青的林下种植。 （2）依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成 和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段（T-DNA）。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T-DNA上rol系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成 ，再分化形成毛状根。 （3）剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次 培养，培养基中添加抗生素的主要目的是 。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的 和温度，调节培养基成分中的 ，获得大量毛状根，用于提取药用成分。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 学习目标 1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。 2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 3.尝试进行植物组织培养。 学习重点：植物组织培养的原理和过程，植物体细胞杂交技术的原理。 学习难点：植物组织培养的实验。 ～ 1.植物细胞工程的基本技术 （1）植物细胞工程的理论基础：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有 。 （2）植物组织培养技术：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给于 ，诱导其形成 的技术。 （3）植物组织培养的流程：接种外植体→ → → →移栽成活 2.菊花的组织培养实践 （1）植物细胞一般具有全能性。在一定的 条件下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的结构和功能，转变呈未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为 。 能重新分化成芽、根等器官，该过程称为 。植物激素中 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的 等都会影响植物细胞的发育方向。将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上，就可以诱导其在分化成 ，长出芽和根，进而发育成完整的植株。 （2）方法步骤 ① ：用酒精擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体（幼嫩的茎段）用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。 ② ：将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。 ③ ：在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。 ④ 培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑤ 培养：培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。 ⑥ ：移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长状后再移栽入土。每天观察并记录幼苗生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 （3）植物细胞全能性表现的条件：① 的植物器官、组织、细胞；②一定的 诱导；③ 阶段一般不需要光照，有利于外植体脱分化产生 ；④ 阶段需要光照，有利于叶片内 的形成。 3.植物体细胞杂交技术 （1）过程：去细胞壁→ →再生出细胞壁→ →获得杂种植株 （2）关键技术 去细胞壁：（ 法）用 去除植物细胞壁，获得原生质体 （3）诱导原生质体融合的方法：物理法： 法、 等；化学法： 法、高Ca2+-高pH融合法等。 （4）原理： 。 （5）优势：打破 ，实现远缘杂交，培育植物新品种 4.植物细胞工程的应用包括： 的新途径（包括快速繁殖和 ），作物 （包括单倍体育种和 ），细胞 生产。 【答案】1.（1）全能性 （2）适宜的培养条件 完整植株 （3）诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 2.（1）激素和营养 愈伤组织 愈伤组织 再分化 生长素和细胞分裂素 浓度、比例 胚状体 （2）①消毒和灭菌 ②外植体处理 ③接种外植体 ④愈伤组织 ⑤试管苗 ⑥移栽 （3）离体 激素和营养条件 脱分化 愈伤组织 再分化 叶绿体 3.（1）诱导融合 植物组织培养 （2）酶解 纤维素酶和果胶酶 （3）电融合 离心法 聚乙二醇 （4）细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 （5）生殖隔离 4.植物繁殖 作物脱毒 新品种的培育 突变体的利用 产物的工厂化 1.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。回答下面的问题： （1）植物组织培养过程中对光照有什么要求？ （2）植物组织培养中培养基中碳源是什么？作用是什么？ （1）在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 （2）植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。 2.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。 回答下列问题： (1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________。 (2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________________________________________________________。 (3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是_____________________________________________________________________。 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。 (4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是_______________________________ _______________________________________________________________。 (5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________，这种繁殖方式属于________繁殖。 (1)全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)　 (2)形成层容易诱导形成愈伤组织　 (3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化(或答：再分化)　 (4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　 (5)遗传特性　无性 3.单倍体植株是进行体细胞诱变和研究遗传突变的理想材料，其原因是什么? 大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。 4.马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好。利用野生马铃薯种，写出通过细胞工程改进马铃薯栽培种种植的思路。 将野生马铃薯细胞与马铃薯栽培种细胞进行融合，经植物组织培养技术培养成植株。 5.结合诱变育种，从细胞工程的角度出发，简述一种培养抗寒香蕉品种的方法及步骤。 体细胞诱变育种。利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变，再利用植物组织培养技术发育成完整植株，然后筛选培育出抗寒品种。 1.农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的蔗糖+激素 2.菊花组织培养练苗时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 3.蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 4.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率，融合的细胞即为杂交细胞 5.次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 6.聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 7.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 8.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 9.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 【答案与提示】 1.× “秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质”，秸秆中的纤维素在食用菌菌丝生长过程中大量降解，提供碳源和能源，这相当于植物组织培养基中添加的蔗糖；秸秆中的纤维素是固体，可以作为培养基的支持物，使培养基呈固体状态，这相当于植物组织培养基中添加的琼脂。 2.× 菊花组织培养练苗时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长 3.× 植物组织培养一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体 4.× 融合的细胞中有人参根-人参根细胞、人参根-胡萝卜根细胞、胡萝卜根-胡萝卜根细胞，只有人参根-胡萝卜根细胞才是杂交细胞 5.× 次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量 6.√ 7.× 用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异 8.√ 9.× 愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的 探究一 植物激素在植物组织培养中作用 1.思考完成植物激素在植物组织培养中的作用的表格 生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向 高 低 适中 简记为：“高” ，“低” ，“中” 生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向 高 有利于根的分化，抑制芽的形成 低 有利于芽的分化，抑制根的形成 适中 促进愈伤组织的生长 简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 探究二 细胞产物的工厂化生产 2.人们期望利用植物细胞培养来获取植物的代谢产物，这个过程称为细胞产物的工厂化生产。回答下面关于细胞产物工厂化生产的问题。 （1）工厂化生产的产物主要是次级代谢产物，次级代谢产物的特点及应用有哪些？ （2）细胞产物工厂化生产的含义是什么？ （1）次级代谢产物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 （2）细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 3.紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。 (1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的愈伤组织需要通过细胞的________，愈伤组织细胞具有较强的________能力。这一技术的成功实现了组织培养技术在一个重要领域的应用，即________________________________________________。 (2)对比分析两个曲线图可知：培养后期紫杉醇产量出现下降的原因可能是____________________________________________________________________； 在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是___________________________________________________________________； (答三点)；与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有____________________等优点(答两点即可)。 (3)植物生长调节剂在组织培养中具有极其重要的作用，其中赤霉素类植物生长调节剂的主要作用是____________________________________________________。 (1)脱分化　分裂、分化(分生)　细胞产物的工厂化生产　(2)培养的细胞数量减少、某些代谢产物积累等　防止微生物污染，保证氧气供应充足，使细胞与培养液充分接触　产量高、节约资源、保护环境　(3)促进培养细胞的伸长 · 基础过关练 1．研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是（　　） A．从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁 B．原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡 C．检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色 D．聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 【解析】D 从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，不能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁成分中没有蛋白质，A错误；获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用台盼蓝染色，活的原生质体不能被染色，C错误；聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合，对于杂种细胞可以叶绿体颜色等差异为标志来进行识别，D正确。 2．利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（    ） A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 【解析】A 有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故可利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确；利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 3．人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是（    ） A．细胞融合前应去除细胞壁 B．高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合 C．融合的细胞即为杂交细胞 D．杂交细胞可能具有生长快速的优势 【解析】C 在细胞融合前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，再诱导原生质体融合，A正确；人工诱导原生质体融合有物理法和化学法，用高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合，B正确；融合的细胞中有人参根-人参根细胞、人参根-胡萝卜根细胞、胡萝卜根-胡萝卜根细胞，只有人参根-胡萝卜根细胞才是杂交细胞，C错误；杂交细胞含两种细胞的遗传物质，可能具有生长快速的优势，D正确。 4．蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（    ） A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 【解析】D 液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正确；适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少代谢积累的氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确；根据题干信息：在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变，可知在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确；一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。 5．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是（    ） A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株 【解析】D 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。 6．农作物秸秆的回收利用方式很多，其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用，相当于植物组织培养中固体培养基的（    ） A．琼脂+蔗糖 B．蔗糖+激素 C．激素+无机盐 D．无机盐+琼脂 【解析】A 据题干的信息，“秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质”，秸秆中的纤维素在食用菌菌丝生长过程中大量降解，提供碳源和能源，这相当于植物组织培养基中添加的蔗糖；秸秆中的纤维素是固体，可以作为培养基的支持物，使培养基呈固体状态，这相当于植物组织培养基中添加的琼脂。 7．植物组织培养技术常用于商业化生产：其过程一般为:无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是（    ） A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 【解析】D 植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构，胚状体若包裹上人工种皮，可制作成人工种子，B正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。 8．科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。    下列叙述正确的是（　　） A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状 C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生 D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 【解析】D 愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。 9.植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　) A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质 B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同 C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理 D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化 【解析】C　再分化的本质就是细胞分化，分化的实质是细胞内的基因选择性表达，不同细胞内转录出不同的mRNA，合成了功能不同的特异性蛋白质，A、D正确；决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的浓度和用量比例，因此脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同，B正确；诱导愈伤组织期间一般不需要光照，但再分化过程将形成根和芽等营养器官，芽的形成需要一定的光照，同时叶绿素的形成过程也离不开光照，所以再分化过程需要光照，C错误。 10.科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交，最终获得了杂种植株，相关过程如下图所示。有关分析正确的是(　　) A.过程①应将叶片上表皮向上，置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中 B.过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成 C.④过程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促进原生质体融合 D.⑤进行脱分化和再分化过程，杂种植株一定具有马铃薯和西红柿的优良性状 【解析】A　应将叶片下表皮的一面朝下(能与溶液接触)，原生质体没有细胞壁，为避免原生质体吸水涨破，将叶片置于等渗或略高渗溶液中，A正确；原生质层的结构是由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成，而原生质体包括细胞膜、细胞质和细胞核，B错误；诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋－高pH融合法等，④过程可用高Ca2＋—高pH融合法，目的是促进原生质体融合，C错误；由于基因的选择性表达，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，如番茄－马铃薯杂种植株，地上没有接番茄，地下也没有长马铃薯，D错误。 · 能力提升练 11.下图是分离烟草原生质体的过程，下列说法错误的是(　　) A.制备原生质体的叶片应采用高压蒸汽法进行消毒 B.制备原生质体的酶溶液可能含纤维素酶和果胶酶 C.血细胞计数板是检测原生质体密度的工具之一 D.分离出的烟草原生质体可用于植物体细胞杂交 【解析】A　高压蒸汽法会使原生质体失活，A错误；纤维素酶和果胶酶可以水解植物细胞的细胞壁从而得到原生质体，B正确；显微镜下可以通过血细胞计数板观察统计原生质体的数目，从而计算密度，C正确；分离出的烟草原生质体可以在物理、化学因素条件下，如PEG融合法，与其他原生质体融合，D正确。 12.下图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确的是(　　) A.图中过程②表示再分化的过程 B.植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合 C.已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于三倍体 D.该过程体现了植物细胞的全能性 【解析】D　分析题图可知，②表示人工诱导原生质体融合的过程，A错误；植物体细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁，B错误；“番茄—马铃薯”属于异源六倍体，C错误。 13.科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。 下列叙述正确的是(　　) A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状 C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生 D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 【解析】D　愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现双亲的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。 14.植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是(　　) A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 【解析】D　植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，A正确；组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构，B正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。 15.甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述，错误的是(　　) A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞 B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定 C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株 D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体 【解析】D　抗甲、乙的植物新品种杂交后得到的F1，仍为二倍体植物，所以F1经花粉离体培养获得的再生植株均为单倍体，D错误；培育抗甲、乙的转基因植株的第2个步骤即为将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞，A正确；可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平的检测，B正确；花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的植物组织培养，其培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，且在植物组织培养不同阶段需要调整激素的比例，C正确。 16.为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是(　　) A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中 B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化 C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生 D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性 【解析】D　过程①获得的原生质体不能悬浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可导致原生质体失水皱缩甚至死亡，A错误；过程②为再分化过程，需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，B错误；过程③不需用秋水仙素处理，愈伤组织细胞就已经有了细胞壁，C错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有全部的遗传信息，原生质体仍保持细胞的全能性，D正确。 17.某科研小组拟培育一种名贵菊花的脱毒苗，其技术路线为“制备MS固体培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培”，下列相关叙述错误的是(　　) A.取材部位应选择植物顶端分生区附近，因其分裂旺盛且病毒少 B.外植体消毒常进行无菌水冲洗、酒精处理、消毒液处理等措施 C.接种时，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中 D.“外植体接种→培养→移栽”的过程中不需要更换培养基 【解析】D　培养的不同阶段，对主要营养物质和激素的需求不同，所以培养过程中要及时调整各种营养物质、激素的比例，及时更换培养基，否则会导致外植体死亡，D错误。 18.紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如下表： 光照条件 接种干重/(g·L－1) 收获干重/(g·L－l) 紫杉醇含量/%(干重) 光照 4.33 9.13 0.007 0 黑暗 4.38 12.10 0.016 4 下列叙述正确的是(　　) A.愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性 B.愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行 C.光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量 D.培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量 【解析】B　植物组织培养过程中，愈伤组织主要进行细胞生长和分裂，不能体现植物细胞的全能性，A错误；愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行，以避免微生物的污染，B正确；根据题干信息和表格信息分析，该实验研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，自变量是光照的有无，因变量是愈伤组织生长和紫杉醇含量，表格数据显示，两组接种干重相似，但光照条件下收获的愈伤组织干重和紫杉醇含量均低于黑暗条件，C错误；植物组织培养过程中，有机物可以为植物细胞提供必需的营养物质和能量，此外还可以调节渗透压，D错误。 19.病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致果蔬产量和品质退化。利用组织培养技术可以快速生产出脱毒苗。下列叙述错误的是(　　) A.获取的植株茎尖切段需用70%的酒精和5%的次氯酸钠进行消毒处理 B.脱毒苗培育过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化 C.形成愈伤组织的过程中，可能会发生染色体变异、基因突变及细胞分化 D.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达 【解析】C　在植物组织培养过程中，常用70%的酒精和5%的次氯酸钠进行消毒处理，A正确；植物组织培养过程中，需要更换培养基，提高生长素的比例有利于生根，提高细胞分裂素的比例有利于芽的生长，B正确；形成愈伤组织过程是脱分化，不会发生细胞分化，C错误；根据题干信息“病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散”，所以植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达，D正确。 20.某实验小组用紫外线照射法去除某种烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质(含叶绿体)且具有链霉素抗性的细胞甲，再与无链霉素抗性的该种烟草细胞乙进行体细胞杂交，筛选出杂种细胞丙，进而培育成杂种植株。下列叙述错误的是(　　) A.培育形成的杂种植株与原有的烟草植株存在生殖隔离 B.细胞甲、乙杂交前，需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 C.为获得杂种细胞丙，可利用含链霉素的选择性培养基进行筛选 D.杂种细胞发育为杂种植株须经外源生长素和细胞分裂素的诱导 【解析】A　由题可知，杂种细胞丙具有细胞甲的细胞质(含叶绿体且具有链霉素抗性)和细胞乙的细胞核和细胞质，与原有的烟草植株甲属于同一物种，不存在生殖隔离，A错误；细胞甲、乙杂交前，需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，制备原生质体，然后诱导原生质体融合，B正确；杂种细胞丙具有链霉素的抗性，在培养基上加入链霉素，使未融合的乙细胞，以及乙细胞和乙细胞融合的细胞不能存活，从而筛选出杂种细胞丙，C正确；利用组织培养技术使杂种细胞发育为杂种植株，该过程须经外源生长素和细胞分裂素的诱导，D正确。 · 思维拓展练 21.白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答下列问题： (1)为了得到原生质体，需先用________________________处理白菜和甘蓝的细胞。 (2)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化学方法是________________(填写中文名称，写出两种即可)，融合完成的标志是________________。由杂种细胞得到白菜—甘蓝植株还需经过植物组织培养，其中不需要光照的培养过程为________。 (3)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为________。这种植株通常不育，为使其可育，需进行人工诱导，通过对幼苗使用________进行处理，这种变异属于________。 (4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是__________________________________________________________________。 【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，可使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，得到原生质体。(2)诱导原生质体融合的物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。融合完成的标志是形成的杂种细胞再生出新的细胞壁。将杂种细胞培育成杂种植株还需要使用植物组织培养技术，包括脱分化和再分化两个阶段，其中脱分化过程一般不需要光照，再分化过程要给予适当光照。(3)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为(20＋18)÷2＝19，不含同源染色体，这种植株通常不育，为使其可育，可通过使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，这种变异属于染色体变异。(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是能打破生殖隔离、克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种。 【答案】(1)纤维素酶、果胶酶　(2)聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法　形成的杂种细胞再生出新的细胞壁　脱分化　(3)19　秋水仙素　染色体变异　(4)能打破生殖隔离、克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种 22.如图表示植物繁殖的几种人工方法，请据图回答下列问题： (1)图中单倍体植株通常的获取方法是________。若图中单倍体植株体细胞中有2个染色体组，A的体细胞中有4个染色体组，则①过程常用的化学试剂是________。 (2)若想在培育获得B的过程中同时获得突变体，进而培育成新品种植株，通常用物理诱变或化学诱变的方法处理________。 (3)若C为胡萝卜—羊角芹，则②过程依据的原理是________。在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和________等。 【解析】(1)图中培育获得A的过程表示单倍体育种，获取单倍体植株常用花药离体培养的方法；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，常用秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体加倍。(2)若要在植物组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(3)植物原生质体融合依据的原理是细胞膜的流动性，在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和植物激素等。 【答案】　(1)花药离体培养　秋水仙素　(2)愈伤组织　(3)细胞膜的流动性　植物激素 23.某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株，制备了固定化菌株。 （1）从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或 法，两种方法均能在固体培养基上形成 。对分离的菌株进行诱变、 和鉴定，从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。 （2）固定化菌株的制备流程如下；①将菌株与该公司研制的特定介质结合；②用蒸馏水去除 ；③检验固定化菌株的 。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法，可以采用的2种方法是 。 （3）对外，只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权，推测其原因是 。 【解析】（1）分离纯化细菌最常用的方法是划线分离法或涂布分离法，两种方法均能在固体培养基上形成单菌落。为了获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株，还需对分离的菌株进行诱变处理，再经筛选和鉴定。 （2）固定化的方法有吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等。由于菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法，故可以采用的2种方法是包埋法和吸附法。 （3）由于该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖，可推测特定介质能为菌株繁殖提供X，故该公司对外只提供固定化菌株，有利于保护该公司的知识产权。 【答案】（1） 涂布分离 单菌落 筛选 （2）未固定的细菌 降解富营养化污水污染物的能力 包埋法和吸附法 （3）特定介质能为菌株繁殖提供X 24.三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。 （1）为保护三叶青的 多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用 技术，实现了三叶青的林下种植。 （2）依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成 和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段（T-DNA）。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T-DNA上rol系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成 ，再分化形成毛状根。 （3）剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次 培养，培养基中添加抗生素的主要目的是 。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的 和温度，调节培养基成分中的 ，获得大量毛状根，用于提取药用成分。 【解析】（1）生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，为保护三叶青的遗传多样性和保证药材的品质；三叶青的林下种植，是利用间种技术。 （2）分析题意可知，从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段（T-DNA），DNA复制需要DNA聚合酶，故可知，酚类化合物诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达，形成DNA聚合酶和限制性核酸内切酶等。根据植物组织培养技术过程可知，相应植物激素可以促使叶片细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成毛状根。 （3）剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养，培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的转速和温度，调节培养基成分中的营养元素以及生长调节剂的种类和浓度，获得大量毛状根，用于提取药用成分。 【答案】（1）遗传 间种 （2）DNA聚合酶 愈伤组织 （3）继代 杀灭发根农杆菌 转速 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $$