2018-2019學(xué)年高中生物 專題2 細(xì)胞工程 2.1 植物細(xì)胞工程 2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用教學(xué)案（含解析）新人教版選修3.doc

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植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用 　1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。 2．植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無(wú)病毒，因此用分生區(qū)組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就不會(huì)或極少感染病毒。 3．人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子0。 4．單倍體育種是通過(guò)花藥培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍后當(dāng)年便可獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，極大地縮短了育種年限。 5．植物微型繁殖和用人工種子繁殖屬于無(wú)性繁殖，細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)培養(yǎng)到愈傷組織階段即可。 一、植物繁殖的新途徑 1．微型繁殖 (1)概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 (2)優(yōu)點(diǎn)： ①保持優(yōu)良品種的遺傳特性。 ②高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。 2．作物脫毒 (1)取材：分生區(qū)附近(如莖尖)，因?yàn)榇颂幖?xì)胞內(nèi)的病毒極少，甚至無(wú)病毒。 (2)優(yōu)點(diǎn)：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。 3．人工種子 (1)概念：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。 (2)優(yōu)點(diǎn)： ①繁殖周期短； ②后代不發(fā)生性狀分離，能夠保持親本的優(yōu)良性狀； ③不受季節(jié)、氣候和地域的限制，并可節(jié)約土地。 二、作物新品種的培育 1．單倍體育種 (1)方法：花藥的離體培養(yǎng)。 (2)過(guò)程： 離體培養(yǎng), (3)優(yōu)點(diǎn)： ①后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳； ②明顯縮短了育種年限。 2．突變體的利用 (1)原理：在植物的組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。 (2)利用：從產(chǎn)生突變的個(gè)體中篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。 三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1．細(xì)胞產(chǎn)物的種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 2．技術(shù)基礎(chǔ)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 3．實(shí)例：我國(guó)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大量生產(chǎn)人參皂甙干粉；另外，三七、紫草和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物也都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。 1．植物的微型繁殖技術(shù)是指(　　) A．基因工程育種 B．植物體細(xì)胞雜交技術(shù) C．嫁接 D．通過(guò)植物組織培養(yǎng)快速繁殖的技術(shù) 解析：選D　微型繁殖技術(shù)即快速繁殖技術(shù)，是通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。 2．若要獲得脫毒苗，培養(yǎng)時(shí)一般選取植物體的哪一部分組織(　　) A．葉　　　　　　　　　B．花粉 C．根 D．莖尖 解析：選D　莖尖位于植物分生區(qū)附近，病毒極少，甚至無(wú)病毒。因此，若要獲得脫毒苗，一般選取植物體的莖尖組織進(jìn)行培養(yǎng)。 3．胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的(　　) A．愈傷組織的形成中 B．再分化 C．形成完整植株 D．脫分化 解析：選B　植物體的根、莖、葉細(xì)胞一般都具有全能性，在一定的營(yíng)養(yǎng)和激素條件下，可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽，所以胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的再分化階段形成的。 4．下列哪一項(xiàng)不是單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)(　　) A．縮短育種年限 B．得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種 C．突變率高 D．節(jié)約人力、物力 解析：選C　由于單倍體育種通過(guò)染色體加倍后當(dāng)年就可獲得純合的，能穩(wěn)定遺傳的正常植株，所以縮短了育種年限，節(jié)約了人力和物力。 5．下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的分析，錯(cuò)誤的是(　　) A．愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，經(jīng)誘變處理，有利于獲得突變個(gè)體 B．利用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以獲得脫毒苗 C．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育出的雜種植物一定是高度不育的 D．利用細(xì)胞培養(yǎng)工業(yè)化生產(chǎn)人參皂甙，提高產(chǎn)量 解析：選C　愈傷組織細(xì)胞是經(jīng)過(guò)脫分化形成的，具有旺盛的分裂能力，容易發(fā)生基因突變，所以經(jīng)誘變處理有利于獲得突變個(gè)體；植物的莖尖含有的病毒極少，甚至無(wú)病毒，利用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)可以獲得脫毒苗；植物體細(xì)胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，所得后代可育；人參皂甙是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)使人參的離體器官、組織或細(xì)胞經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再篩選出代謝產(chǎn)物高的愈傷組織細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)人參皂甙，提高產(chǎn)量。 1．微型繁殖 (1)實(shí)質(zhì)：植物組織培養(yǎng)。 (2)原理：植物細(xì)胞的全能性。 (3)優(yōu)點(diǎn)： ①能保持親本的一切優(yōu)良性狀，子代個(gè)體的遺傳物質(zhì)與親本相同； ②選材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高； ③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制，便于自動(dòng)化管理，有利于進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。 2．作物脫毒 (1)進(jìn)行作物脫毒的原因： 長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物(如馬鈴薯和草莓)，它們感染的病毒很容易傳播給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。 (2)材料的選取： 在植物分生區(qū)附近(如莖尖和根尖)，由于代謝十分旺盛、細(xì)胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至無(wú)病毒。因此，利用植物的分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以使新長(zhǎng)成的植株不帶病毒，從而獲得脫毒苗。用脫毒苗進(jìn)行繁殖，種植的作物就不會(huì)或極少感染病毒。 3．人工種子 (1)結(jié)構(gòu)(如圖)： (2)制備流程：誘導(dǎo)植物愈傷組織的形成→體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)→體細(xì)胞胚的成熟→機(jī)械化包裝→儲(chǔ)藏或種植。 (3)優(yōu)點(diǎn)： ①解決了某些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題。 ②不發(fā)生性狀分離。天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。 ③繁殖周期短。天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)的限制，一般每年只能繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子生產(chǎn)不受季節(jié)限制，且快捷高效。 ④可控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育與抗逆性。針對(duì)植物種類和土壤條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等，可控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育和增強(qiáng)抗逆性。 ⑤便于貯藏和運(yùn)輸。試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。 ⑥不受季節(jié)、氣候和地域等條件的限制。 ⑦用人工種子播種可以節(jié)約糧食。 [題組沖關(guān)] 1．下圖是人工種子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，對(duì)其敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．人工種子的人工胚乳中除含有胚狀體發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還可以添加農(nóng)藥和植物激素 B．人工種子可以工業(yè)化生產(chǎn)，播種人工種子可節(jié)省大量糧食 C．人工種子克服了有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題 D．人工種子的胚狀體還未分化出胚芽、胚軸和胚根等結(jié)構(gòu) 解析：選D　人工種子較普通種子有很多優(yōu)點(diǎn)，可以添加農(nóng)藥及植物激素，節(jié)省了大量種子、克服了結(jié)子困難等問(wèn)題，而胚狀體已分化出胚芽、胚根、胚軸等結(jié)構(gòu)。 2．(全國(guó)卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過(guò)________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為________________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指______________________________。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是________________________________________________________________________。 (3)這種雜種植株可通過(guò)制作人工種子的方法來(lái)大量繁殖，經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________________________________________________________________________ 等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 解析：要培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物，可采用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。(1)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的第一步是用纖維素酶和果膠酶去除兩種植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。誘導(dǎo)融合成功后獲得的雜種細(xì)胞，經(jīng)脫分化培養(yǎng)成愈傷組織，然后經(jīng)過(guò)再分化形成完整的雜種植株。(2)多倍體的概念：由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體。由于甲與乙有性雜交的后代中分別含有甲植物和乙植物的一個(gè)染色體組，兩個(gè)染色體組中的染色體互不相同，雜交后代細(xì)胞中無(wú)同源染色體，減數(shù)分裂過(guò)程中會(huì)發(fā)生聯(lián)會(huì)異常，不能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞，故該植株不可育。而體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株分別含有甲植物和乙植物的兩個(gè)染色體組，含有同源染色體，減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)正常，能產(chǎn)生正常的生殖細(xì)胞，故該雜種植株可育。(3)制備人工種子的材料可以是經(jīng)組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等。 答案：(1)纖維素　果膠　原生質(zhì)體　愈傷　再分化(或分化)　植物體細(xì)胞雜交技術(shù)　(2)由受精卵發(fā)育而來(lái)，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體　在減數(shù)分裂過(guò)程中，前者染色體聯(lián)會(huì)異常，而后者染色體聯(lián)會(huì)正?！?3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽 1．單倍體育種 (1)原理：整個(gè)單倍體育種過(guò)程的原理是染色體變異，其中花藥離體培養(yǎng)利用了植物細(xì)胞的全能性。 (2)過(guò)程： (3)優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限，后代不發(fā)生性狀分離。 (4)實(shí)例：?jiǎn)斡?號(hào)煙草、京花1號(hào)小麥等。 2．突變體的利用 (1)原理：基因突變和植物細(xì)胞的全能性。 (3)優(yōu)點(diǎn)：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新品種，加快育種進(jìn)程。 (4)實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草、抗除草劑的白三葉草等。 3．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) (1)過(guò)程： (2)實(shí)例：工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉。 (3)優(yōu)點(diǎn)：提高生產(chǎn)速度、便于操作管理。 [題組沖關(guān)] 3．在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，容易獲得突變體的主要原因是(　　) A．培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài) B．培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，易于植物生長(zhǎng) C．紡錘絲的形成容易受到抑制 D．DNA的復(fù)制容易受到抑制 解析：選A　在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，容易受到一些條件的影響而產(chǎn)生突變。 4．用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下： F1雄配子幼苗 下列有關(guān)此種育種方法的敘述，正確的是(　　) A．這種育種方法叫雜交育種 B．過(guò)程④必須使用生長(zhǎng)素處理 C．這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是縮短育種年限 D．③過(guò)程必須經(jīng)過(guò)受精作用 解析：選C　該育種方法為單倍體育種，可以明顯縮短育種年限。①是雜交，②是減數(shù)分裂，③是花藥離體培養(yǎng)，④是用秋水仙素處理使單倍體的染色體數(shù)目加倍。③過(guò)程利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，不需要受精，而是由雄配子直接發(fā)育成幼苗。 [隨堂基礎(chǔ)鞏固]　 1．下列屬于植物細(xì)胞工程實(shí)際應(yīng)用實(shí)例的是(　　) ①制造人工種子　②培育抗鹽植物?、叟嘤共《緹煵? ④培育單倍體?、萆a(chǎn)脫毒植株 A．①②③④　　　　　　　B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤ 解析：選C　培育抗病毒煙草是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用。 2．通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁育農(nóng)作物的優(yōu)點(diǎn)不包括(　　) A．加快繁育速度 B．保持親本優(yōu)良性狀 C．培育出無(wú)病毒植株 D．改變植物的基因型 解析：選D　植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，并通過(guò)作物脫毒提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。 3．下列有關(guān)植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)上的應(yīng)用，敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．利用植物莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以獲得脫毒苗 B．用人工薄膜將愈傷組織包裝可制成人工種子 C．利用細(xì)胞培養(yǎng)工業(yè)化生產(chǎn)人參皂甙，提高產(chǎn)量 D．對(duì)愈傷組織進(jìn)行誘變處理，從分化的植株中篩選新品種 解析：選B　所謂人工種子，就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過(guò)人工薄膜包裝得到的種子。 4．人工種子是人們模仿天然種子結(jié)構(gòu)制造出來(lái)的生命有機(jī)體，它能像天然種子一樣萌發(fā)生長(zhǎng)。人工種子的核心部分胚狀體可以由懸浮培養(yǎng)的芽尖細(xì)胞得到，也可以通過(guò)試管培養(yǎng)的花粉或胚囊獲得，因此人們把胚狀體分為“體細(xì)胞胚”和“花粉胚”。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．人工種子可以解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難、發(fā)芽率低等問(wèn)題 B．培育胚狀體利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù) C．同一種植物“體細(xì)胞胚”和“花粉胚”的染色體的數(shù)目比為1∶1 D．該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用反映了細(xì)胞的全能性 解析：選C　人工種子具有很多優(yōu)點(diǎn)，如解決有些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難、發(fā)芽率低等問(wèn)題；胚狀體的形成是離體的細(xì)胞經(jīng)脫分化和再分化形成的(即植物組織培養(yǎng)技術(shù))；體細(xì)胞胚是由植物的體細(xì)胞經(jīng)脫分化和再分化形成的，花粉胚是由花粉(經(jīng)減數(shù)分裂形成)經(jīng)脫分化和再分化形成的，因此，同一種植物的體細(xì)胞胚和花粉胚的染色體數(shù)目比為2∶1；植物組織培養(yǎng)的理論依據(jù)是細(xì)胞的全能性。 5．馬鈴薯利用它的塊莖進(jìn)行無(wú)性繁殖，種植的世代多了以后往往會(huì)感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無(wú)病毒的幼苗進(jìn)行種植。獲得無(wú)病毒幼苗的最佳方法是(　　) A．選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交 B．進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交 C．利用芽體進(jìn)行組織培養(yǎng) D．人工誘導(dǎo)基因突變 解析：選C　無(wú)性繁殖的生物，感染病毒后很容易傳播給后代，病毒在生物體內(nèi)積累就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。植物分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無(wú)病毒，因此，切取一定大小的莖尖或芽體進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒植株。 6．人工種子比天然種子有許多優(yōu)越性，下列對(duì)其優(yōu)越性的敘述不正確的是(　　) A．可使自然狀態(tài)下不結(jié)子的植物得以繁殖 B．防止性狀分離 C．可以隨意改變植物的遺傳性狀 D．可快速、大量繁殖 解析：選C　人工種子是無(wú)性繁殖得到的，能保持親本的優(yōu)良遺傳特性。 7．科學(xué)家用植物細(xì)胞雜交方法，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄－馬鈴薯”雜種植株，如圖1所示，其中①～⑤表示過(guò)程，英文字母表示細(xì)胞、組織或植株。育種工作者還利用番茄進(jìn)行了如下三組實(shí)驗(yàn)如圖2。據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)現(xiàn)過(guò)程②之前需用________法除去細(xì)胞壁。與過(guò)程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為________。 (2)過(guò)程②后，在顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的________存在，這一特征可作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。 (3)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞含n條染色體，則“番茄－馬鈴薯”細(xì)胞內(nèi)含________條染色體；若雜種細(xì)胞培育成的“番茄－馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于________倍體植株。 (4)如果形成c的a、b原生質(zhì)體都來(lái)自番茄細(xì)胞，那么更簡(jiǎn)單的得到番茄植株f的處理方法是________________________________。 (5)若雜種植株在有絲分裂過(guò)程中，僅保留番茄的染色體而馬鈴薯的染色體會(huì)不斷丟失，采用特異性引物對(duì)番茄和馬鈴薯基因組DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。圖3是用該引物對(duì)雙親及4棵再生植株1～4進(jìn)行PCR擴(kuò)增的結(jié)果。據(jù)圖判斷，再生植株1～4中一定是雜種植株的有(多選)__________。 (6)圖2 Ⅰ過(guò)程培育植物體A主要應(yīng)用了________________技術(shù)。 (7)用紅果多室(Yymm)番茄植株的花粉進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ有關(guān)實(shí)驗(yàn)，則Ⅱ過(guò)程中，培育植物體B的方法(Ⅱ)稱為____________。植物體C的基因型有________________。(細(xì)胞A為兩兩融合細(xì)胞，寫出具體的基因型。) (8)三種育種方法得到的植物體A、B、C中一定為純合子的是________。 解析：(1)實(shí)現(xiàn)過(guò)程②之前需用酶解法除去細(xì)胞壁；過(guò)程③為再生新的細(xì)胞壁，高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)。(2)過(guò)程②后，在顯微鏡下觀察融合的活細(xì)胞中有供體的葉綠體，可作為初步篩選雜種細(xì)胞的標(biāo)志。(3)植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株染色體數(shù)目是兩種植物染色體數(shù)目之和，即m＋n；配子發(fā)育成的植株一定是單倍體。(4)若a、b原生質(zhì)體都來(lái)自番茄細(xì)胞，得到的雜種植株實(shí)際上相當(dāng)于番茄的染色體數(shù)目加倍的植株，因此另一種得到這樣植株的方法是用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗。(5)根據(jù)圖譜，番茄含有堿基對(duì)為300 和600 的DNA 片段，馬鈴薯含有堿基對(duì)為1 000、1 300 和1 500 的片段，再生植株3只含有長(zhǎng)度為300 和600 的片段，與番茄一致；1、2、4 既含有馬鈴薯DNA 片段，又含有番茄DNA 片段，為雜種植株。(6)圖2 Ⅰ過(guò)程培育植物體采用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。(7)Ⅱ過(guò)程屬于單倍體育種。由于紅果多室(Yymm)番茄植株可產(chǎn)生Ym和ym兩種花粉，則Ⅲ過(guò)程中植物體C的基因型為YYmm或Yymm或yymm。(8)三種育種方法得到的植物體A、B、C中一定為純合子的只有植物體B。 答案：(1)酶解　高爾基體　(2)葉綠體　(3)m＋n　單(4)用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗　(5)1、2、4 (6)植物組織培養(yǎng)　(7)單倍體育種　YYmm或Yymm或yymm　(8)植物體B [課時(shí)跟蹤檢測(cè)]　 一、選擇題 1．下列生物工程技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能形成愈傷組織的是(　　) ①作物脫毒?、诩?xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)?、凵a(chǎn)人工種子　④轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 解析：選D　作物脫毒、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)、生產(chǎn)人工種子都是植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用，其技術(shù)基礎(chǔ)是植物的組織培養(yǎng)技術(shù)，都有脫分化形成愈傷組織的過(guò)程。轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)利用的是基因工程技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該過(guò)程中也要形成愈傷組織。 2．某種極具觀賞價(jià)值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量?jī)?yōu)質(zhì)苗，下列技術(shù)中不能選用的是(　　) A．利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗 B．采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C．采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D．采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng) 解析：選B　花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗，其高度不育，且會(huì)發(fā)生性狀分離，因此B項(xiàng)方案不能選用。 3．下列過(guò)程中，需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是(　　) ①利用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株?、诶们锼伤靥幚矶扼w西瓜幼苗，獲得四倍體西瓜植株?、劾没蚬こ膛嘤姑掴徬x的植株?、芾眉?xì)胞工程培育“白菜—甘藍(lán)”雜種植株?、蓠R鈴薯的脫毒 A．①②③　　　　　　　 　B．③④⑤ C．①②④⑤ D．①③④⑤ 解析：選D　花藥離體培養(yǎng)是單倍體育種的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，其過(guò)程需要組織培養(yǎng)?；蚬こ膛嘤瓜x棉的過(guò)程中，把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，要誘導(dǎo)其分裂、分化，最后發(fā)育為一個(gè)植物體，必須經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)才能實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞工程培育“白菜—甘藍(lán)”雜種植株的過(guò)程中，對(duì)融合的雜種細(xì)胞，也必須經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)才能形成雜種植株。利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株，不需要組織培養(yǎng)技術(shù)。 4．培育農(nóng)作物新品種的過(guò)程中，常利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。下列敘述正確的是(　　) A．培育轉(zhuǎn)基因的外植體得到的新個(gè)體屬于基因突變個(gè)體 B．在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中用理化因素誘導(dǎo)可獲得大量有益突變體 C．單倍體育種中經(jīng)減數(shù)分裂和組織培養(yǎng)兩個(gè)過(guò)程能獲得純合二倍體 D．在培養(yǎng)基中加入不同濃度的氯化鈉溶液，可篩選出抗鹽植株 解析：選D　培育轉(zhuǎn)基因的外植體得到的新個(gè)體屬于轉(zhuǎn)基因植物?；蛲蛔兪遣欢ㄏ虻?，在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中用理化因素誘導(dǎo)不一定獲得大量有益突變體。單倍體育種中經(jīng)組織培養(yǎng)和秋水仙素處理這兩個(gè)過(guò)程才能獲得純合二倍體。 5．某優(yōu)良品種水稻的基因型為AaBb，利用其花藥通過(guò)組織培養(yǎng)形成了試管苗。下列對(duì)這一培養(yǎng)過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．花粉形成試管苗要經(jīng)過(guò)脫分化和再分化的過(guò)程 B．試管苗有四種基因型，其體細(xì)胞含有一個(gè)染色體組 C．通過(guò)該過(guò)程培育出的試管苗還不能直接用于生產(chǎn) D．這些試管苗自交，后代性狀不發(fā)生分離 解析：選D　花藥通過(guò)組織培養(yǎng)形成試管苗要采用組織培養(yǎng)技術(shù)，該過(guò)程要先經(jīng)過(guò)脫分化形成愈傷組織，再通過(guò)再分化形成試管苗；由水稻的基因型為AaBb可知水稻為二倍體，其配子含一個(gè)染色體組，由配子發(fā)育成的試管苗的體細(xì)胞中含有一個(gè)染色體組；試管苗為單倍體，是高度不育的，不能通過(guò)有性生殖繁殖后代，不能直接用于生產(chǎn)。 6．下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，獲得具有抗病毒的新品種 B．利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀 C．利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得紫草素，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) D．利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“白菜—甘藍(lán)”，克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 解析：選A　脫毒苗是用含病毒極少、甚至無(wú)病毒的莖尖等植物分生組織培養(yǎng)而成的，再生的植株可能不帶病毒，但并非它具備了抗病毒的能力。 7．下面的簡(jiǎn)式表示植物組織培養(yǎng)的大致過(guò)程，據(jù)此判斷錯(cuò)誤的是(　　) ①②③―→④ A．若①是來(lái)自不同植物體細(xì)胞融合的雜種細(xì)胞，則④可能出現(xiàn)不同植物的遺傳特性 B．若①是二倍體植物的花粉，則④是單倍體植株，經(jīng)染色體加倍后可得到穩(wěn)定遺傳的品種 C．若①是人參細(xì)胞，對(duì)②進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)可提高細(xì)胞產(chǎn)物人參皂甙的產(chǎn)量 D．若①是具有雜種優(yōu)勢(shì)的農(nóng)作物體細(xì)胞，則利用③進(jìn)行繁育會(huì)發(fā)生性狀分離 解析：選D　雜種細(xì)胞發(fā)育成的雜種植株具有兩種植物體的遺傳物質(zhì)，因而可能表現(xiàn)出兩種植物的遺傳特性。若①是二倍體植物的花粉，則④是通過(guò)離體培養(yǎng)獲得的單倍體植株，經(jīng)染色體加倍后獲得的一定是純合子，因而一定會(huì)穩(wěn)定遺傳。若①是人參細(xì)胞，②是脫分化獲得的愈傷組織，對(duì)愈傷組織進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)可提高細(xì)胞產(chǎn)物人參皂甙的產(chǎn)量。③是再分化出的胚狀體或叢芽，用其進(jìn)行繁育屬于無(wú)性繁殖，后代會(huì)保持親本的性狀，所以，若①是具有雜種優(yōu)勢(shì)的農(nóng)作物細(xì)胞，則利用③進(jìn)行繁育不會(huì)發(fā)生性狀分離。 8．如圖表示一人工種子，下列與人工種子培育生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．人工種子一般用離體的植物細(xì)胞通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得 B．胚狀體是由愈傷組織分化而成的 C．同一批次的人工種子具有相同的基因型 D．胚狀體是由未分化的、具有分裂能力的細(xì)胞構(gòu)成的 解析：選D　胚狀體是由愈傷組織分化而成的，一般具有芽、根的明顯分化。植物組織培養(yǎng)過(guò)程進(jìn)行的是有絲分裂，所以每個(gè)細(xì)胞所含的遺傳物質(zhì)是相同的，同一批次的種子具有相同的基因型。 9．下圖表示利用高稈抗銹病玉米(基因型為AaBb，兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳)的花粉細(xì)胞生產(chǎn)人工種子的過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．通過(guò)①過(guò)程兩兩融合得到的細(xì)胞基因型有9種 B．②③過(guò)程培養(yǎng)基中植物激素的配比不同 C．過(guò)程④需用秋水仙素處理才能獲得可育的人工種子 D．人工種子的種皮中加入植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可促進(jìn)叢芽的發(fā)育 解析：選C　根據(jù)自由組合定律，親代可產(chǎn)生4種基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉細(xì)胞融合(類似于AaBb個(gè)體自交)產(chǎn)生9種基因型的融合細(xì)胞。圖中②③分別代表植物組織培養(yǎng)的脫分化和再分化階段，這兩階段目的不同，培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素的含量和比例不同。融合細(xì)胞中染色體組與正常植株相同，過(guò)程④直接培育的人工種子是可育的。 10．下圖為利用體細(xì)胞誘變育種技術(shù)獲得抗除草劑白三葉草新品種的過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．該育種過(guò)程依據(jù)的原理有基因突變和植物細(xì)胞具有全能性 B．過(guò)程①②培養(yǎng)基中，不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的濃度比例不同 C．白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNA和RNA種類相同 D．過(guò)程③通常采用的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑除草劑 解析：選C　當(dāng)生長(zhǎng)素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；而當(dāng)細(xì)胞分裂素的含量高于生長(zhǎng)素時(shí)，則主要誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNA種類相同，因?yàn)榛虻倪x擇性表達(dá)，RNA和蛋白質(zhì)的種類是有差異的。 二、非選擇題 11．紅豆杉是瀕危植物，其樹皮產(chǎn)生的紫杉醇對(duì)抗癌癥有一定的療效。下圖是紅豆杉植株組織培養(yǎng)和細(xì)胞培養(yǎng)的流程圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： ①②③④⑤ (1)圖中②為愈傷組織，通過(guò)B過(guò)程可最終產(chǎn)生新的植株，通過(guò)C過(guò)程可產(chǎn)生大量細(xì)胞，則圖中A、B、C分別表示的過(guò)程為__________________________________。其中B過(guò)程的實(shí)質(zhì)是______________________。 (2)對(duì)⑤的培養(yǎng)一般要采用________培養(yǎng)基，并要不斷通入無(wú)菌空氣并進(jìn)行攪拌，其目的是____________________________。 (3)對(duì)⑤的培養(yǎng)可獲得代謝產(chǎn)物——紫杉醇，但培養(yǎng)后期紫杉醇產(chǎn)量下降，其原因包括________________________________________等。 (4)若①是紅豆杉(基因型為DdTt)的花藥，可選用____(填編號(hào))制成人工種子，該“種子”萌發(fā)的幼苗用____________處理，可快速獲得純種植株，該植株的基因型為__________________________。 解析：(1)圖中①為紅豆杉離體的植物器官、組織或細(xì)胞(外植體)，②為愈傷組織，③為試管苗(胚狀體), ④為植物體，⑤為大量的紅豆杉細(xì)胞；再分化的實(shí)質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)。(2)對(duì)⑤的培養(yǎng)目的是快速增殖細(xì)胞，一般采用液體培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過(guò)程中通入空氣是為了保證細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中氧氣的供應(yīng)，不斷攪拌的目的是讓細(xì)胞和培養(yǎng)液充分接觸。(3)培養(yǎng)的后期，由于細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累，以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗等，導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)量減少，其代謝產(chǎn)物減少。(4)紅豆杉的花藥經(jīng)培養(yǎng)可獲得單倍體，再經(jīng)秋水仙素處理，可使染色體數(shù)目加倍，快速獲得純種植株。如果親本的基因型為DdTt，則獲得純種植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四種。 答案：(1)脫分化、再分化、有絲分裂　基因的選擇性表達(dá)　(2)液體　保證氧氣的供應(yīng)、使細(xì)胞和培養(yǎng)液充分接觸　(3)活細(xì)胞數(shù)量減少，某些代謝產(chǎn)物積累　 (4)③　秋水仙素　DDTT、DDtt、ddTT、ddtt 12．藍(lán)莓中富含的花青素能有效改善視力，下圖為科學(xué)家利用植物組織培養(yǎng)的方法，大量培養(yǎng)藍(lán)莓的具體流程及文字圖解。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)用于離體培養(yǎng)的藍(lán)莓組織叫____________，該技術(shù)的原理是____________。 (2)配制MS培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)加入一定量的瓊脂、蔗糖、無(wú)機(jī)鹽、維生素、有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，蔗糖除作為碳源外，還具有____________________的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基，這三種培養(yǎng)基的主要差異是____________________________。 (3)圖中藍(lán)莓組織要經(jīng)過(guò)消毒處理后才能進(jìn)行培養(yǎng)。其①過(guò)程中，細(xì)胞的分化程度會(huì)________(填“升高”“降低”或“不變”)。 (4)愈傷組織經(jīng)過(guò)②③過(guò)程重新分化成根或叢芽的過(guò)程叫____________。 解析：(1)植物組織培養(yǎng)的主要原理是植物細(xì)胞具有全能性，該過(guò)程是在無(wú)菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的條件，誘導(dǎo)其經(jīng)過(guò)脫分化產(chǎn)生愈傷組織，再經(jīng)過(guò)再分化形成完整的植株。(2)配制MS培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)加入一定量的瓊脂、蔗糖、無(wú)機(jī)鹽、維生素、有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，蔗糖除作為碳源外，還具有提供能量和維持滲透壓的功能。常用的培養(yǎng)基有脫分化培養(yǎng)基、生根培養(yǎng)基和生芽培養(yǎng)基，這三種培養(yǎng)基的主要差異是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的用量及比例不同。(3)圖中①過(guò)程是脫分化形成愈傷組織的過(guò)程，高度分化的細(xì)胞恢復(fù)分裂能力，則分化程度降低。(4)圖中②③過(guò)程是愈傷組織經(jīng)過(guò)再分化形成胚狀體的過(guò)程。 答案：(1)外植體　細(xì)胞全能性　(2)提供能量和維持滲透壓　生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的用量及比例不同　(3)降低　(4)再分化 13．研究小組用土壤農(nóng)桿菌與陸地棉葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體共同培養(yǎng)獲得了轉(zhuǎn)基因陸地棉，過(guò)程如下。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)圖a表示從已經(jīng)消毒的葉片中剪取部分植物組織細(xì)胞，圖b表示制備原生質(zhì)體，培養(yǎng)皿中要加纖維素酶和果膠酶，其原因是_____________________________________________________________________。 (2)圖c表示用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質(zhì)體，培養(yǎng)基中加入了適宜濃度的蔗糖，其主要作用是______________________________________________________________________________。 培養(yǎng)一段時(shí)間后，將其與土壤農(nóng)桿菌混合培養(yǎng)，使重組Ti質(zhì)粒進(jìn)入____________，重組Ti質(zhì)粒上________段攜帶了目的基因，可以整合到植物細(xì)胞的____________上。然后通過(guò)離心(圖d)的方法，除去多余的土壤農(nóng)桿菌。 (3)圖e表示將原生質(zhì)體培養(yǎng)成愈傷組織，然后將其轉(zhuǎn)移到含有一定抗生素的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)(圖f)，抗生素的作用是___________________________________________。 (4)將愈傷組織轉(zhuǎn)移培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)(圖g)，同時(shí)注意調(diào)整植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類和含量，其原因是____________________________________________________________，最終獲得完整的植株(圖h)。 解析：圖示是通過(guò)土壤農(nóng)桿菌與植物細(xì)胞原生質(zhì)體共培養(yǎng)的方法獲得轉(zhuǎn)基因植物的過(guò)程。a為獲取植物細(xì)胞；b為去除細(xì)胞壁獲取原生質(zhì)體的過(guò)程；c為用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質(zhì)體；d為土壤農(nóng)桿菌與植物細(xì)胞原生質(zhì)體共培養(yǎng)；e表示脫分化過(guò)程；f表示用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選培養(yǎng)；g表示再分化過(guò)程；h表示轉(zhuǎn)基因植物幼苗。(1)圖b表示用纖維素酶和果膠酶來(lái)制備原生質(zhì)體，原因是植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，纖維素酶和果膠酶可除去細(xì)胞壁。(2)圖c表示用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質(zhì)體，培養(yǎng)基中加入了適宜濃度的蔗糖，其主要作用是為原生質(zhì)體提供碳源和能源，并調(diào)節(jié)滲透壓維持原生質(zhì)體的形態(tài)；將其與土壤農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)，使攜帶目的基因的Ti質(zhì)粒的TDNA進(jìn)入植物細(xì)胞，整合到植物細(xì)胞的染色體(染色體DNA)上，然后通過(guò)離心的方法，除去多余的土壤農(nóng)桿菌。(3)圖e表示將原生質(zhì)體培養(yǎng)成愈傷組織，然后將其轉(zhuǎn)移到含有一定抗生素的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)(圖f)，抗生素的作用是篩選出含目的基因的植物細(xì)胞。(4)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類和含量會(huì)影響愈傷組織的分化，故將愈傷組織轉(zhuǎn)移培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)(圖g)，同時(shí)注意調(diào)整植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類和含量。 答案：(1)植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，纖維素酶和果膠酶可除去細(xì)胞壁　(2)為原生質(zhì)體提供碳源和能源，并調(diào)節(jié)滲透壓維持原生質(zhì)體的形狀　原生質(zhì)體(植物細(xì)胞)　TDNA　染色體(染色體DNA)　(3)篩選出含目的基因的植物細(xì)胞　(4)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的種類和含量會(huì)影響愈傷組織的分化