第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术-

第1课时　植物细胞工程的基本技术 　 第2章　第1节　植物细胞工程 学习目标 1．运用模型与建模、归纳与概括的方法，掌握植物组织培养和植物体细胞杂交的流程。　 2．依据实验步骤，制订实验方案，完成菊花的组织培养操作。 知识点一　植物组织培养技术 1 知识点二　植物体细胞杂交技术 2 课时测评 5 学习小结 3 内容索引 随堂达标演练 4 植物组织培养技术 知识点一 返回 新知导学 1．细胞工程的概念 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等 操作水平 细胞、__________或________水平 目的 获得特定的_________________________或其产品 分类 植物细胞工程和动物细胞工程 细胞器 组织 细胞、组织、器官、个体 2.细胞的全能性 (1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有___________________________ _____________的潜能，即细胞具有全能性。 (2)原因：一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。 (3)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性 ①实例：芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 ②原因：在特定的___________条件下，细胞中的基因会_____________。 3．植物组织培养技术 (1)概念：将离体的_______________________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)理论基础：植物细胞的_________。 产生完整生物体或分化成其 他各种细胞 时间和空间 选择性地表达 植物器官、组织或细胞 完整植株 全能性 (3)基本过程 ①脱分化：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____________，转变成________的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 ②愈伤组织：脱分化产生的___________________团块。 ③再分化：愈伤组织能重新分化成________等器官的过程。 结构和功能 不定形的薄壁组织 未分化 芽、根 植物器官、 愈伤 组织 组织或细胞 (4)菊花的组织培养 酒精　 无菌水 　次氯酸钠 无菌水 无菌 无菌滤纸 1/3～1/2 愈伤组织　 生芽　 生根　 长壮　 开花 1．植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性吗？ 提示：植物细胞虽然具有全能性，但并不是所有细胞都能表达全能性，细胞全能性的表达需要一系列条件。 2．诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样吗？ 提示：生长素与细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成，因此诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基不完全相同。 精通教材 合作探究 任务　分析植物组织培养过程 观察菊花的组织培养流程图，思考下列问题： (1)选用菊花的外植体时，一般选用带有形成层细胞的组织块，其原因是什么？ 提示：形成层细胞分裂旺盛、全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。 (2)该实验中为何要进行一系列的消毒、灭菌并要求无菌操作？ 提示：防止细菌、真菌等微生物的污染。培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物就会与外植体争夺培养基中的营养物质，且其部分代谢产物对外植体有害，可能导致外植体死亡。 (3)菊花组织培养过程中，诱导外植体脱分化形成愈伤组织的培养基，其成分中是否应含有蔗糖等有机物？为什么？ 提示：含有。此时外植体不能进行光合作用制造有机物，需要依赖环境中的有机物才能生存。 (4)菊花组织培养中，前后三次用到的培养基，其功能分别是什么？ 提示：第一次：诱导外植体脱分化形成愈伤组织；第二次：诱导愈伤组织生芽；第三次：诱导愈伤组织生根。 (5)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？ 提示：植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。 1．植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)培养基(种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素)；(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。 2．生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响 核心归纳 生长素/细胞分裂素用量的比值 结果 比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 3．植物组织培养过程中应注意的问题 (1)接种时应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。 (2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。若先诱导生根，则不易诱导生芽。 (3)植物组织培养中，愈伤组织的形成不需要光照，再分化过程中，需要一定量的光照。 (4)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，促进幼苗向自养苗转化。 应用1．如图表示生物兴趣小组以幼嫩的菊花茎段为材料，利用植物组织培养技术繁殖菊花过程中出现的不同结果。有关分析错误的是 A．甲、乙、丙三组细胞内的遗传物质基本相同 B．乙组细胞的全能性高于甲组和丙组细胞 C．甲组经脱分化得到乙组，乙组经再分化得到丙组 D．不同结果的出现与植物激素的浓度和比例有关 √ 植物组织培养是无性生殖过程，因此甲、乙、丙三组细胞内的遗传物质基本相同，A正确；乙组细胞为脱分化后的愈伤组织，甲组和丙组细胞均属于再分化后的细胞，所以乙组细胞全能性最高，B正确；培养过程是先脱分化形成愈伤组织，再分化形成茎、根等植物器官，C错误；培养基中生长素含量高于细胞分裂素时，愈伤组织先产生根，细胞分裂素含量高于生长素时，愈伤组织先产生芽，D正确。 应用2．(2024·福建厦门模拟)下列关于菊花组织培养的说法，正确的是 A．实验所用器皿、培养基使用干热灭菌法进行灭菌 B．依次用无菌水、酒精、次氯酸钠溶液处理外植体 C．外植体经过脱分化、诱导生芽、诱导生根形成试管苗 D．为保证试管苗的成活率，应尽快转移至大田种植 √ 植物组织培养需要无菌操作，防止杂菌污染，所用器械需灼烧灭菌，实验人员和外植体需消毒操作，实验所用器皿使用干热灭菌法进行灭菌，培养基使用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，A错误；外植体先用自来水充分洗净，用酒精溶液消毒30 s后，立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，B错误；外植体经过脱分化形成愈伤组织，通过调节培养基中生长素和细胞分裂素的比例，诱导生芽、诱导生根形成试管苗，C正确；大田环境和实验室环境不同，为保证试管苗的成活率，应进行炼苗后再转移至大田种植，D错误。 特别提醒 植物组织培养过程中的无菌技术包括培养环境、培养基、培养器械的消毒灭菌和植物材料(外植体)的消毒，对培养材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面要考虑植物材料的耐受能力。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区别对待。　 　 应用3．(2024·江苏苏州高三期末)下列关于植物组织培养的叙述，正确的是 A．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染 B．在培养过程中需要给予适宜的光照，以诱导脱分化过程 C．培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用 D．同一株绿色开花植物不同部位细胞经培养获得的愈伤组织基因型相同 √ 外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，A错误；愈伤组织的诱导一般需要暗培养，B错误；培养基中所添加的激素种类和含量对培养过程起重要的调节作用，不同比例诱导的结果不一样，C正确；同一植株不同细胞经培养获得的愈伤组织基因型不一定相同，如花粉细胞培养形成的愈伤组织细胞的染色体数目只有体细胞的一半，D错误。 返回 植物体细胞杂交技术 知识点二 返回 新知导学 1．概念：将__________的植物体细胞，在一定条件下融合成___________，并 把杂种细胞培育成新_________的技术。 2．过程 (1)去壁：用___________________去除 植物细胞壁，获得原生质体。 (2)诱导原生质体融合的方法 ①物理法：________法、______法等。 ②化学法：________________融合法、 _______________融合法等。 3．意义：打破生殖隔离，实现_____ _____育种，培育植物新品种。 不同来源 杂种细胞 植物体 纤维素酶和果胶酶 电融合 离心 聚乙二醇(PEG) 高Ca2+—高pH 远缘 杂交 原生质体融合　 细胞壁 脱分化 愈伤组织 再分化 精通教材 1．利用物理法或化学法可以直接诱导两个植物细胞融合吗？ 提示：不能，两个植物细胞需要先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，再用物理法或化学法诱导原生质体融合。 2．植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性吗？ 提示：不是，植物原生质体融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。杂种细胞经植物组织培养成杂种植株，体现了植物细胞的全能性。 合作探究 任务　分析植物体细胞杂交过程 下图为植物体细胞杂交部分过程示意图，请思考回答： (1)植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？ 提示：细胞膜的流动性。植物细胞的全能性。 (2)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么？ 提示：杂种细胞再生出细胞壁。培育出杂种植株。 (3)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，若只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？ 提示：3种(AA、BB、AB)。AB。 (4)二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”，是几倍体？ 提示：四倍体。 1．有关植物体细胞杂交的几个关注点 (1)植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用纤维素酶和果胶酶去除。 (2)植物体细胞融合成功的标志为产生新的细胞壁。 在此过程中高尔基体与细胞壁的形成有关，该过程还需要细胞呼吸(主要是线粒体)提供能量。 (3)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于植物细胞质的浓度，不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 (4)植物体细胞杂交的生殖方式：无性生殖。 核心归纳 2．植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 应用1．(2024·贵州遵义模拟)右 图是培育“番茄—马铃薯”杂种 植株过程图，下列说法错误的是 A．过程②诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 B．②过程诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法 C．与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是高尔基体 D．上述得到的杂种植株是不可育的 √ 过程②是把a、b两个原生质体融 合在一起，所以称为原生质体融 合，体现了细胞膜的流动性，A 正确；诱导原生质体融合常用的 化学方法是PEG(聚乙二醇)融合法、高Ca2+—高pH融合法，B正确；过程③是在融合的原生质体外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关，C正确；由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此植物体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”属于异源多倍体里面的异源六倍体(4＋2＝6)，减数分裂可以正常联会，则植株可能是可育的，D错误。 知识拓展 生物体内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“番茄—马铃薯”杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。 应用2．某二倍体药用植物甲(染色体组成为MM)含有有效成分A，二倍体药用植物乙(染色体组成为NN)含有有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物，设计了如下实验流程。下列说法错误的是 A．过程①通常用纤维素酶和果胶酶处理 B．过程②常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂 C．融合细胞c的染色体组成都是MMNN D．过程④⑤分别涉及细胞的脱分化和再分化 √ 过程①是去除植物细胞壁获得 原生质体的过程，由于植物细 胞壁的主要成分是纤维素和果 胶，根据酶的专一性，该过程 需要用纤维素酶和果胶酶处理，A正确；植物原生质体的融合通常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂，B正确；在进行原生质体融合时，会出现多种融合细胞，如染色体组成为MMMM、NNNN和MMNN的细胞，C错误；过程④⑤分别通过脱分化和再分化过程，进而形成试管苗，D正确。 特别提醒 杂种植株遗传物质的变化 1．细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数之和。 2．染色体组数通常也是两亲本细胞染色体组数之和，形成异源多倍体。 返回 学　习　小　结 返回 思维导图 1.植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，要经过脱分化和再分化两个阶段。脱分化：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，转变成未分化的细胞的过程。再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 2.植物体细胞杂交的过程包括：制备原生质体、诱导原生质体融合、杂种细胞再生出细胞壁、植物组织培养等。 3.去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 4.人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。 要语必背 返回 随 堂 达 标 演 练 返回 1．利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，下列叙述错误的是 A．组成花瓣的细胞具有发育的全能性 B．因为花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质 C．利用花瓣培育出完整的植株涉及细胞分裂和细胞分化 D．在生物的生长发育过程中，细胞也能表现出全能性 √ 花瓣属于植物的体细胞，因其细胞中具有个体发育所需的全套遗传物质，所以花瓣细胞具有发育的全能性，A、B正确；在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，而是细胞中的基因会选择性表达，由花瓣培育出完整植株，其前提是花瓣必须离体培养，且处于适宜条件，在培养过程中涉及细胞分裂和细胞分化，C正确，D错误。 2．(2024·江苏淮安高二期末)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、组织或细胞 B．脱分化的实质是通过基因的选择性表达改变细胞的结构和功能 C．培养基中添加蔗糖的目的只是提供营养物质 D．进行植物组织培养时，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 √ 用于植物组织培养的外植体就是指离体培养的植物器官、组织或细胞，外植体应选择分裂旺盛的部分，如根尖、茎尖等，A正确；脱分化是由外植体形成愈伤组织的过程，该过程的实质是通过基因的选择性表达改变细胞的结构和功能，B正确；培养基中添加蔗糖的目的是提供营养，同时调节渗透压，维持细胞正常形态，C错误；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，D正确。 3．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织培养需要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．再生植株需要去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田 D．试管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 √ 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用体积分数为70%的酒精消毒，用无菌水清洗，再用质量分数为5%的次氯酸钠溶液处理，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；试管苗生存能力较弱，需要进行锻炼后才能移种大田，C正确；采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石保水透气，蛭石不含营养，D错误。 4．玉米(2n＝20)和水稻(2n＝ 24)均为二倍体植物，某实验 小组拟用体细胞杂交技术培 育富含β-胡萝卜素的“黄金 大米”植株，过程设计如图所示。下列说法错误的是 A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B．过程②中常用PEG诱导原生质体融合 C．“黄金大米”植株染色体数目为22 D．该技术体现了植物细胞具有全能性 √ 过程①是获得原生质体，需去除植物的细胞壁(主要由纤维素和果胶组成)，因此需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞，A正确；过程②中常用PEG诱导原生质体融合，是一种化学诱导法，B正确；“黄金大米”植株是两种植株的融合体，染色体数目为44，C错误；该技术将杂种细胞培育成“黄金大米”植株，体现了植物细胞具有全能性，D正确。 5．甲品种番茄(2N)的染色体上有多 种控制优良性状的核基因，但细胞 质中存在雄性不育基因。科研工作 者试用植物体细胞杂交的办法，获 得具有多种优良性状的雄性可育新 品种。如图是培育过程示意图，分析图示，下列说法正确的是 A．杂交所得到的杂种植物属于多倍体 B．细胞融合成功的标志是新细胞核的生成 C．组织培养过程中需要添加生长素和赤霉素来调节发育 D．培育的杂种植株不仅含有多种优良性状，而且可以解决雄性不育的问题 √ 该图杂交所得到的杂种植物，只具 备甲的细胞核，不是多倍体，A错 误；细胞融合成功的标志是杂种细 胞再生细胞壁，B错误；组织培养 过程中需要添加生长素和细胞分裂 素来调节发育，C错误；甲品种番茄的染色体上有多种控制优良性状的核基因，但细胞质中存在雄性不育基因，看图可知，融合的原生质体具备甲的细胞核，乙的细胞质，故融合的杂种细胞不仅含有多种优良性状的基因，而且还具有雄性可育基因，故通过植物体细胞杂交而获得的杂种植株不仅含有多种优良性状，并且可以解决雄性不育问题，D正确。 6．(创新情境)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。诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化学方法是_________________________ ___________________(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_________。 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇(PEG)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 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。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(PEG)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。 (2)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____________。 19 秋水仙素　 染色体变异 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。 (3)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是__________________ ________________________________。 打破生殖隔离，实 现远缘杂交育种，培育植物新品种 植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 返回 课　时　测　评 返回 知识点一　植物组织培养技术 1．下列有关植物细胞全能性的说法，错误的是 A．体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因 B．高度分化的细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C．植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一 D．从一粒玉米种子长成一棵植株体现了细胞具有全能性 √ 植物的体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因，具有全能性，是植物组织培养的理论基础之一，A、C正确；高度分化的细胞只有处于离体状态且有适宜的生长条件时才有可能表现出全能性，B正确；从一粒玉米种子中的胚长成一棵植株是自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2．下列有关植物组织培养过程中愈伤组织的说法，错误的是 A．愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化和再分化形成的 B．培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同 C．愈伤组织为具有分生能力的薄壁组织团块 D．愈伤组织在一定条件下培养可以形成完整的植株 √ 愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化形成的，A错误；培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同，B正确；愈伤组织为具有分生能力的薄壁组织团块，C正确；愈伤组织在一定条件下培养可以再分化形成完整的植株，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 3．(2024·江苏常州期中)利用“细胞农业”技术(即通过细胞扩大培养形成产物)已成功培育出“人造咖啡”，其含有咖啡因、单宁酸等植物基本生命活动的非必需物质。下列相关叙述，错误的是 A．“人造咖啡”培育过程需用PEG、灭活的病毒诱导原生质体融合 B．“细胞农业”技术培育“人造咖啡”可减少对森林的大面积砍伐 C．“人造咖啡”的生产过程中可采用液体悬浮培养，以增加其产量 D．“人造咖啡”中的咖啡因与单宁酸属于植物细胞的次生代谢产物 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 根据题意，利用“细胞农业”技术(即通过细胞扩大培养形成产物)培育“人造咖啡”运用的是植物细胞培养技术，不需用PEG、灭活的病毒诱导原生质体融合，A错误；利用“细胞农业”技术培育“人造咖啡”可以不用种植咖啡树便能产生咖啡因，可减少对森林的大面积砍伐，B正确；植物细胞液体培养基可以使细胞在其中悬浮，获得更好的营养和生长环境，所以“人造咖啡”的生产过程中可采用液体悬浮培养，以增加其产量，C正确；植物次生代谢产物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，咖啡因与单宁酸属于植物细胞的次生代谢产物，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 4．(2024·江苏无锡模拟)下列关于“菊花的组织培养”的实验，叙述错误的是 A．在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入培养基进行接种 B．脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照 C．挑出的愈伤组织先转接到生根培养基，生根后再转接到生芽培养基 D．幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 接种时，在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织培养基，A正确；脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照，目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用，B正确；诱导愈伤组织形成试管苗的过程，需要将生长良好的愈伤组织先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，进一步诱导生根，C错误；幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 知识点二　植物体细胞杂交技术 5．紫花苜蓿产量高，营养丰富，但耐酸性差，青饲易造成家畜膨胀病；百脉根耐酸性强，叶片因富含缩合单宁可防止反刍动物膨胀病的发生。研究人员通过植物体细胞杂交技术最终获得抗膨胀病的新型苜蓿。下列叙述错误的是 A．植物体细胞杂交过程中需要先用酶解法去除细胞壁获得原生质体 B．诱导原生质体融合的方法有物理诱导、化学诱导和生物诱导三种 C．抗膨胀病型苜蓿新品种与紫花苜蓿、百脉根均不属于同一物种 D．体细胞杂交育种的过程体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 植物体细胞杂交过程中需要先用酶解法去除细胞壁获得原生质体，A正确；诱导原生质体融合的方法有物理诱导和化学诱导两种，B错误；抗膨胀病型苜蓿新品种是紫花苜蓿和百脉根通过植物体细胞杂交技术获得的新品种，其与紫花苜蓿、百脉根均不属于同一物种，C正确；体细胞杂交育种的过程体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 6．(2024·浙江温州二模)科学家用植物体细胞杂交方法，将白菜(2n＝20)的原生质体和紫甘蓝(2n＝18)的原生质体进行融合时，得到多种原生质体的混合物(包括不同融合的和未融合的)，采用特定的方法筛选出杂种细胞，再培育出“白菜—紫甘蓝”杂种植株。下列叙述错误的是 A．该培育过程利用了细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 B．在制备原生质体时，通常使细胞处于微弱的质壁分离状态 C．为便于筛选杂种细胞，可选择两者叶肉细胞进行细胞杂交 D．“白菜—紫甘蓝”体细胞杂种植株的染色体组成为2n＝38 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 培育过程中诱导原生质体融合利用了细胞膜的流动性的原理，将杂种细胞培育为完整植株的过程利用了植物细胞的全能性的原理，A正确；用酶解法制备原生质体时，需先用较高渗透压的溶液处理植物细胞，使细胞处于微弱的质壁分离状态，防止原生质体吸水涨破，B正确；紫甘蓝叶肉细胞呈紫红色，白菜叶肉细胞呈绿色，诱导原生质体融合后可通过杂种细胞的颜色进行筛选，C正确；白菜为二倍体，紫甘蓝为二倍体，两者通过植物体细胞杂交技术培育的“白菜—紫甘蓝”体细胞杂种植株应为异源四倍体，体细胞的染色体组成为4n＝38，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 7．现有两个水稻品种，其基因型分别为YYRr和yyRr，科学家将它们的花粉除去细胞壁后进行原生质体融合，再把这些融合细胞进行细胞培养，培育出了水稻新品种。下列相关叙述，不正确的是 A．上述育种方法依据了生物膜的流动性和细胞的全能性 B．由杂种细胞发育至性成熟植株过程中，均需在无菌环境下培养 C．两个品种的花粉进行原生质体的融合，可产生9种基因型的融合细胞(仅考虑两两融合) D．除去花粉细胞壁的方法常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 将两个水稻品种的花粉除去细胞壁后进行原生质体融合，再把这些融合细胞进行细胞培养，培育出了水稻新品种的育种方法依据了生物膜的流动性和细胞的全能性，A正确。由杂种细胞发育至杂种植株幼苗过程中，需在无菌环境下培养；由杂种植株幼苗发育至性成熟植株过程中，不需在无菌环境下培养，B错误。两个品种的花粉基因型有YR、Yr、yR、yr四种，进行原生质体的融合，若仅考虑两两融合，则可产生YYRR、YYrr、yyRR、yyrr、YYRr、YyRR、YyRr、yyRr、Yyrr 9种基因型的融合细胞，C正确。植物细胞的细胞壁主要成分是纤维素和果胶，所以除去花粉细胞壁的方法常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 8．疣粒野生稻(2n＝24)对白叶枯病的抗性持久而且稳定，是理想的抗病育种材料。为了充分利用疣粒野生稻资源，通过采用疣粒野生稻和栽培稻(2n＝24)体细胞杂交的方法获得后代，从而实现疣粒野生稻遗传物质向栽培稻转移。下列叙述错误的是 A．疣粒野生稻和栽培稻之间存在生殖隔离，自然条件下不能进行基因交流 B．两种水稻细胞经酶解去壁、诱导融合后可通过观察染色体数目筛选出杂种细胞 C．杂种水稻的组织培养过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化 D．经组织培养获得的杂种幼苗，一般需要经过由无菌到有菌的炼苗过程才能用于生产实践 √ 两种水稻细胞融合后的不同种类细胞中的染色体数目相同，故不能通过观察染色体数目筛选出杂种细胞，需要观察染色体形态，B错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 9．如图是植物组织培养过程示意图，下列相关说法正确的是 A．上述植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性 B．需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染 C．外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照 D．外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且应避光培养，当愈伤组织再分化形成芽和叶时才需要适当时间和强度的光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 10．(2024·河北石家庄高三期末)植物体细胞杂交技术应用第一个成功的实例为烟草种间杂交，科学家利用粉蓝烟草(2N＝24)和朗氏烟草(2N＝18)两个物种进行体细胞杂交。下列有关说法错误的是 A．植物体细胞杂交技术克服了物种间杂交的生殖隔离 B．杂种细胞培养成杂种植株的过程利用了染色体数目变异原理 C．粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞需先去除细胞壁再诱导融合 D．杂交细胞将选择性表达粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞的基因 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 植物体细胞杂交技术克服了物种间远缘杂交不亲和的障碍，打破了不同物种间的生殖隔离，A正确；杂种细胞培养成杂种植株的过程主要利用了植物细胞全能性原理，B错误；粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞需先去除细胞壁形成原生质体，才有利于诱导融合，C正确；杂交细胞在基因表达过程中，由于基因的相互作用，会选择性表达粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞的基因，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 11．(2024·江苏常州高三期末)下列关于利用中华猕猴桃和狗枣猕猴桃进行植物体细胞杂交的叙述，错误的是 A．中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，不宜使用杂交育种方法培育新品种 B．常采用酶解法制备原生质体，且原生质体的产量和活力与酶解时间呈正相关 C．发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，以形成新的细胞壁 D．利用这种方法培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，通过杂交不能产生可育的后代，因此，不宜使用杂交育种方法培育新品种，A正确；获得原生质体的方法是酶解法，但原生质体的产量和活力与酶解时间未必呈正相关，随着酶解时间的延长，原生质体的产量会下降，B错误；与细胞壁形成有关的细胞器是高尔基体，因此，发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，C正确；利用这种方法，即植物体细胞杂交培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 12．青枯病是马铃薯的常见病害之一，少数马铃薯野生种对青枯病有抗性，但野生种难以与马铃薯栽培种直接杂交繁育。为获得抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如图所示。下列分析正确的是 A．常利用纤维素酶和果胶酶在低渗溶液中去除A、B的细胞壁 B．过程①是人工诱导原生质体融合，可采用物理法或化学法 C．细胞C含有A和B的遗传物质，因此培育的杂种植株一定有抗性 D．过程③历经了脱分化和再分化，其本质是基因的选择性表达 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 植物细胞去除细胞壁之后，如果处在低渗溶液中，会吸水涨破，所以去壁的过程应放在较高渗溶液中进行，A错误；诱导原生质体融合可采用物理法，如离心等方法，也可以采用化学法，如PEG诱导，B正确；虽然细胞C含有A和B的遗传物质，但由于两个物种的遗传物质表达相互干扰，并不一定会把A、B两种植株的优良性状都表达出来，而是随机表达，C错误；过程③表示从愈伤组织到胚状体，只是经过再分化过程，没有脱分化，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 13．研究者探索了利用清水紫花苜蓿和里奥百脉 根进行植物体细胞杂交过程中，酶解时间对原生 质体产量和活力的影响，结果如图。下列说法正 确的是 A．可以用能否发生质壁分离来判断原生质体活力 B．可用清水稀释，然后在血细胞计数板中统计原 生质体数量 C．可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶酶解获得原生质体 D．随酶解时间延长，两种原生质体产量均先增加后减少 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 原生质体没有细胞壁，不能用能否发生质壁 分离来判断原生质体活力，A错误；血细胞 计数板适用于较大细胞或颗粒，对原生质体 进行显微计数，必须将原生质体制成的悬浮 液滴加在血细胞计数板上，原生质体制成的 悬浮液不可用清水稀释，否则会吸水涨破， B错误；植物细胞壁的成分是纤维素和果胶， 故可以用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，制备原生质体，C错误；据图分析，随酶解时间延长，两种原生质体产量均先增加后减少，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 14．(10分)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (1)过程①常用的酶是_________ ___________，细胞融合完成的标志是___________________。 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此根据酶的专一性原理，去除植物细胞壁常用纤维素酶和果胶酶；细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。 纤维素酶 纤维素酶和果胶酶 和果胶酶 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (2)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_________________导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到不同的原生质体，当观察到融合的细胞表面________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。 聚乙二醇(或PEG)　 既有红色荧光又有绿色荧光 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 植物原生质体融合过程常用聚 乙二醇诱导；在鉴定杂种原生 质体时可用显微镜观察，根据 细胞膜表面荧光的不同可观察 到3种不同的原生质体，即只有 红色荧光的原生质体，只有绿色荧光的原生质体，有2种荧光的原生质体，二者融合所形成的细胞其细胞膜上含有两种颜色的荧光标记。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (3)过程③和过程④依次为_____ ___________，过程④中的培养基常添加的植物激素是生长素和____________。 ③表示脱分化过程，④为再分化过程，该过程需要生长素和细胞分裂素诱导。 脱分　 细胞分裂素 化、再分化 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (4)若番茄细胞中含m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含__________条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_____倍体植株。 2(m＋n)　 单 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 杂种细胞的染色体数为融合前 两种细胞染色体数之和即(m＋ n)，细胞有丝分裂后期由于着 丝粒分裂，姐妹染色单体分开， 使得杂种细胞中的染色体数目 加倍为2(m＋n)。花粉离体培养得到的植株为单倍体植株。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 15．(14分)如图为某实验室通过植物细胞杂交 获得杂种植株的实验。请据图回答问题：(1) 植物细胞杂交前要去除细胞壁，以获得具有 活力的___________。组织培养技术获得植 物体幼苗C、D过程中，所用培养基要调控好 ____________________两类激素的比例。该 技术的理论基础是____________________。 原生质体　 生长素、细胞分裂素　 植物细胞的全能性　 植物细胞杂交前要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，以获得具有活力的原生质体。组织培养技术获得植物体幼苗C、D过程中，所用培养基要调控好生长素、细胞分裂素两类激素的比例。该技术的理论基础是植物细胞的全能性。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (2)在图2过程中，经过鉴别和筛选后，通常 植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根 本原因是_____________________________ ___________。 该技术的最大优点表现在________________ _______________。 杂种植株同时具有两个亲本的 能克服远缘杂交 遗传物质 不亲和的障碍 图2中，植物体D同时具有两个亲本的遗传物质，能表现出两个亲本的遗传性状。该技术属于植物体细胞杂交技术，最大优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (3)番茄的红果(A)对黄果(a)为显性，圆果 (B)对长果(b)是显性，两对基因独立遗传。 用一黄色圆果植株的花粉进行图1有关实 验，则细胞A相关基因型可能为________ ______________(细胞A为两两融合细胞)。 或aabb或aaBb aaBB 黄色圆果植株的基因型为aaBB或aaBb，其花粉的基因型为aB或ab、aB。进行图1有关实验，则细胞A(两两融合细胞)相关基因型可能为aaBB或aabb或aaBb。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 (4)将携带抗M基因、不带抗N基因的番茄细 胞去除细胞核后，与携带抗N基因、不带抗 M基因的马铃薯韧皮部细胞融合，经过筛选 获得的杂种细胞具有M、N两种抗性，该实 验证明了抗M基因位于_________中。 细胞质 该实验可证明抗M基因位于细胞质中，抗N基因位于细胞质或细胞核中。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 谢 谢 观 看 ！ 第 2 章 　 细 胞 工 程 $$