【生物】2018届一轮复习人教版专题27-1植物细胞工程的基本技术考点

【生物】2018届一轮复习人教版专题27-1植物细胞工程的基本技术考点

专题二十七 《现代生物科技专题》专题2 细胞工程 第01课 植物工程的基本技术 ‎【学案导航】---明方向！‎ ‎【课程学习目标】‎ ‎1.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。‎ ‎2.植物组织培养的原理和过程。‎ ‎3.植物体细胞杂交的原理。‎ 第一层级：预学区.不看不讲 ‎【知识体系梳理】‎ 一、 植物细胞工程原理：‎ ‎1.细胞全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。‎ ‎2.全能性表达的条件：处于______状态，提供一定的营养、______和其他适宜外界条件。‎ ‎3.特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有_____________地表达出各种__________，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同____________________。‎ 二、植物组织培养技术 ‎1.过程 ‎ 离体植物的 组织幼根和芽或胚状体 完整植株。‎ ‎2.细胞脱分化是指已_________的细胞经过诱导后，失去其特有的___________而转变成未分化细胞，进而形成___________的过程。‎ ‎3.植物组织培养是指在________和___________的条件下，将_________的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生_________、丛芽，最终形成完整植株。‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1．进行植物组织培养时应注意哪些问题？‎ ‎2．为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？‎ ‎3．为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？？‎ 第二层级：导学区.不议不讲 ‎【重点难点探究】‎ ‎1．细胞工程的概念 原理和方法 ‎_____生物学和_____生物学 操作水平 ‎______水平或_______水平 目的 按照人们的意愿来改变细胞内的______或获得________‎ 分类 ‎_____细胞工程和_____细胞工程 ‎2.实验步骤 ‎①．将_____________用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手________。‎ ‎②．在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后，立即用______清洗2～3次，再用____________处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次。‎ ‎③．用_______的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在_______瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm厚的横切片，再选取有__________的部位，切取1 cm。左右的小块。‎ ‎④．将_________接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 ‎ ‎⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在_________恒温避光条件下培养。4d后，检查培养材料的污染情况；14d后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。‎ ‎⑥．培养一段时间后，将生长良好的______________转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出_____________。然后将试管苗移栽到大田，培养成________________________。‎ 3. 植物体细胞杂交技术 经过长期的实验，科学家们采用体细胞杂交的方法，终于得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。阅读教材，回答下列问题。‎ 植物体细胞杂交技术的一般流程 ‎(1)获得原生质体植物细胞放在含有__________‎ 的无菌混合酶液中消化数小时，再用过滤、离心、洗涤去除酶液，纯化原生质体。‎ ‎(2)诱导原生质体融合 ‎①过程原生质体融合包括________融合→细胞质融合→________融合。‎ ‎②方法 a．物理法如离心、_______、电激等。‎ b．化学法聚乙二醇(PEG)能够使原生质体紧密接触，导致细胞膜融合。‎ ‎③融合成功的标志杂种细胞再生出___________。‎ ‎(3)对杂种细胞进行组织培养 ‎4．植物体细胞杂交的原理 原生质体融合的过程利用了细胞膜的_________，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的________。‎ ‎5．该技术的目的和优点 ‎(1)植物体细胞杂交的终点培育成杂种________，而不是形成杂种细胞就结束。‎ ‎(2)在育种上应用时最大的优点_______________________。‎ ‎【思维拓展应用】‎ ‎1．下列属于组织培养的是(　　)‎ A．花粉培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条 C．根尖分生区发育成成熟区 D．未受精的卵发育成植株 ‎2．植物组织培养中的“脱分化”过程是指(　　)‎ A．已休眠的种子经过处理使种子尽快萌发的过程 B．植物根尖、茎尖等处分生组织细胞有丝分裂产生新细胞后分化为各种组织 C．愈伤组织细胞分化为根与茎的过程 D．离体的植物组织、细胞培养产生愈伤组织的过程 ‎3．植物体细胞杂交要先除去细胞壁的原因是(　　)‎ A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B．细胞壁使原生质体失去活力 C．细胞壁阻碍了原生质体的融合 D．细胞壁阻碍了原生质体的发育 ‎4．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　　)‎ A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达 C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 ‎5．下列实例中能体现细胞全能性的是(　　)‎ ‎①用培养基培养的胡萝卜单个细胞发育成了可育的植株 ‎②植物用种子进行繁殖　③烟草花药离体培养得到了单倍体植株 A． ‎①② B．①③ C．②③ D．①②③‎ 第三层级：固学区.不练不讲 ‎【基础智能检测】‎ ‎1.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，下列哪项是不需要的(　　)‎ A．具有完整细胞核的细胞 B．离体状态 C．导入外源基因 D．一定的营养物质和激素 ‎2.胡萝卜的组织培养过程中进行无菌操作的步骤是(　　)‎ ‎①超净工作台上胡萝卜切段用酒精溶液消毒30 s　②自来水冲洗胡萝卜根　③酒精棉球擦手　④次氯酸钠溶液处理胡萝卜切段30 min后，用无菌水冲洗　⑤无菌滤纸吸去胡萝卜段表面的水分 A．①②④⑤③ B．②③①④⑤‎ C．①②③④⑤ D．②③⑤④①‎ ‎3.下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述中正确的是(　　)‎ A．②阶段会发生减数分裂过程 B．①阶段需要生长素而③阶段需要细胞分裂素 C．此过程体现植物细胞具有全能性 D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 ‎4.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经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组成相同 ‎【全新视角拓展】‎ ‎“白菜—甘蓝”是科学家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、耐热性强和易储存等优点。如图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图，请完成下列问题 ‎(1)由杂种细胞D培育成“白菜—甘蓝”植株，采用的技术手段是________________。该过程说明植物细胞具有____________________。‎ ‎(2)要制备“白菜—甘蓝”的人工种子，要在d步骤选取具有生根发芽能力的____________________结构，‎ 包裹上人造种皮即可。‎ ‎(3)在d过程培养中，培养基的成分通常包括水、______________、有机营养和__________________等，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，另一个成功的关键是操作过程中必须保证____________________________________。‎ ‎(4)在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是____________________，融合依据的原理是________________________。‎ 第四层级：思学区.不思不复 ‎【思维导图构建】‎ ‎【答案】‎ ‎【知识体系梳理】‎ 一、 ‎1.①已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能 ②生物的任何一个细胞都包含本物种的全部遗传物质 ‎ 2. ‎①离体 ②激素 ‎ 3. ‎①选择性 ②蛋白质 ③组织和器官 ‎ 二、1.①器官、组织或细胞 ②愈伤 ‎2.①分化 ②结构和功能 ③愈伤组织 ‎ ‎ 3.①无菌 ②人工控制 ③离体 ④愈伤组织 ‎【基础学习交流】‎ ‎1.(1)无菌植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。学*科网 ‎(2)取材外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力。‎ ‎(3)培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的生成起决定作用。‎ ‎(4)光照时期愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养。‎ ‎(5)培养顺序试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。‎ ‎ 2.因为该部位容易诱导形成愈伤组织。能。‎ ‎3.细胞中的基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果。‎ ‎【重点难点探究】‎ ‎1.(1)①细胞 ②分子 ③细胞 ④细胞器 ⑤遗传物质 ⑥细胞产品 ⑦植物 ⑧动物 ‎2.①胡萝卜 消毒 ②无菌水 次氯酸钠溶液 ③无菌 消毒 形成层 ④胡萝卜组织块 ⑤23-26℃ ⑥愈伤组织 试管苗 正常植株 ‎3.(1)①纤维素酶和果胶酶 (2)①细胞膜 细胞核 ②振动 ③细胞壁 ‎4.①流动性 ②全能性 ‎5.（1）植株 （2）克服了远缘杂交不亲和的障碍 ‎【思维拓展应用】‎ ‎1.A 【解析】植物组织培养是指利用离体的植物细胞、组织、器官等，在人工条件下，经过脱分化和再分化形成完整植株的过程。‎ ‎2.D 【解析】脱分化指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。A、B、C都是细胞分裂、分化的过程。‎ ‎3．C 【解析】 细胞壁的存在阻碍了原生质体的融合，所以植物体细胞杂交要先除去细胞壁。‎ ‎4．C 【解析】 生物体的所有细胞中，受精卵的全能性最高；卵细胞虽然分化程度很高，但仍具有较高的全能性；而体细胞的全能性比生殖细胞低得多。‎ ‎【基础智能检测】‎ 1. C 【解析】组织培养三个条件离体、营养物质和激素、无菌，但所用体细胞必须结构完整，无需导入外源基因。‎ ‎2.B 【解析】在组织培养实验中，一定要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作。‎ ‎3.C 【解析】②阶段形成胚状体是细胞分裂和分化的结果，不会发生减数分裂过程；①③阶段都需要生长素和细胞分裂素的参与，但不同阶段需要的比例不同；花药离体培养得到的植株为单倍体；此过程是由离体的结构发育成完整植株，因此体现了植物细胞的全能性。‎ ‎4.D 【解析】绿色开花植物的细胞有两种体细胞和配子细胞，这两种细胞所含的核型(基因)是不同的，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组成可能不相同。‎ ‎【全新视角拓展】‎ ‎【答案】（1)植物组织培养　全能性　(2)胚状体　(3)无机营养　植物激素　无菌　(4)聚乙二醇(PEG)　细胞膜的流动性 ‎【典例指津】---授技法！‎ 热点题型一 植物组织培养 例1.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是(　　)‎ ‎①不同种植物叶肉细胞融合时，应先去掉细胞膜　②叶肉细胞脱分化后，可形成无定形状态的薄壁细胞　③叶肉细胞经过再分化过程，可形成愈伤组织　④叶肉细胞离体培养时，可以表现出细胞的全能性 A．①③ B．②④ C．①②④ D．①②③④‎ ‎【答案】B ‎【解析】不同种植物叶肉细胞融合时，应先用酶解法去掉细胞壁；叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织，即无定形状态的薄壁细胞，再分化形成胚状体或丛芽，进而发育成小植株。学#科网 ‎【提分秘籍】‎ ‎【举一反三】‎ 植物组织培养过程的顺序是  （　 ）‎ ‎①离体的植物器官、组织或细胞  ②根、芽  ③愈伤组织  ④脱分化 ⑤再分化  ⑥植物体 A．①④③⑤②⑥  B．①④③②⑤⑥ C．①⑤④③②⑥  D．⑥①④③⑤②‎ ‎【答案】A ‎【解析】植物组织培养的过程：①离体的植物器官、组织或细胞③愈伤组织⑥植物体，故答案选A。‎ 热点题型二 植物体细胞杂交 例2.将烟草和大豆的原生质体混合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁，这时，在细胞混合物中，可用显微镜观察到的细胞有(　　)‎ ‎①烟草—大豆杂种细胞　②烟草细胞　③大豆细胞 ‎④烟草—烟草细胞　⑤大豆—大豆细胞 A．① B．①②③‎ C．①④⑤ D．①②③④⑤‎ ‎【答案】D ‎【提分秘籍】‎ 植物体细胞融合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。若一植物细胞含有2m条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另个一细胞含有2n条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植物应为异源四倍体，其体细胞中染色体为（2m+2n条），四个染色体组，基因型为AabbccDd。也有可能两个同种的细胞相融合，例如含有4m条染色体的新细胞、4n条染色体的细胞，基因型为AAaabbbbccccDDdd。‎ ‎【举一反三】‎ 下图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是　(　　)‎ A.植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍 B.杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性 C.尽管愈伤组织可以进行光合作用,但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养 D.若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy ‎【答案】C ‎【解析】植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍;杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株,说明杂种细胞具有全能性。愈伤组织没有形成叶绿体,不能进行光合作用,所以其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养;若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy。‎ ‎【真题回眸】---知难易！‎ ‎1．(2015·北京高考)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是　(　　)‎ A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞 B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞 C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合 D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽 ‎【答案】C ‎２．下图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是(    )。‎ A．植物体细胞杂交技术已经能使杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 B．愈伤组织是由排列紧密的薄壁细胞组成 C．上述过程中包含了有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程 D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果 ‎【答案】D ‎【解析】植物体细胞杂交技术还不能使杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状；愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成；在“白菜—甘蓝”杂种植株幼苗的培育过程含有细胞的有丝分裂和细胞分化，但不进行减数分裂。‎ ‎【能力提升】---长士气！‎ 一、选择题（７小题）‎ ‎1.植物体细胞融合完成的标志是(　　)‎ A．产生细胞壁 B．细胞质发生融合 C．细胞核发生融合 D．细胞膜发生融合 ‎【答案】A ‎ ‎【解析】 植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合，又有细胞核的融合。一般地，植物细胞最外层为细胞壁，融合前应去掉细胞壁，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。[]‎ ‎2．下列有关细胞全能性的含义的叙述，正确的是(　　)‎ A．每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B．生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C．生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D．生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程 ‎【答案】C ‎ ‎【解析】 细胞全能性是指细胞中含有本物种的整套遗传物质，具有发育成一个完整个体的潜能。‎ ‎3．下图为植物组织培养过程，有关说法错误的是(　　)‎ 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的过程需要激素的刺激 D．a→d的细胞分裂都是有丝分裂 ‎【答案】B ‎ ‎4.用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着天竺葵的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下面有关培养过程的叙述，不正确的是(　　)‎ A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂 B．形成的愈伤组织的代谢类型是自养需氧型 C．由杂种细胞→杂种植株，要通过有丝分裂和细胞的分化 D．该项生物工程技术可克服远缘杂交不亲和的障碍 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】 体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG；杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型。‎ 由杂种细胞→杂种植株，要通过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。学*科网 ‎5.下图所示为植物体细胞杂交技术的过程，错误的是(　　)‎ A．A细胞和B细胞诱导融合前要先去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶处理 B．从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，常用离心、振动、电激或聚乙二醇(PEG)诱导融合 C．A细胞和B细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁 D．植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞 ‎【答案】D ‎ ‎6.生物体细胞具有全能性,是因为　(　　)‎ A.含有生物体的全部遗传物质 B.含有该物种所特有的全套遗传物质 C.从上代继承下来的遗传特性 D.能控制蛋白质的合成和新陈代谢 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】 生物体细胞之所以可以体现全能性,本质上在于含有该物种全套的遗传物质 ‎7.下列哪种细胞的全能性最容易得到表达　(　　)‎ A.青蛙的皮肤细胞 B.胡萝卜的韧皮部细胞 C.小白鼠的肝脏细胞 D.人皮肤的生发层细胞 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】‎ ‎ 细胞分化程度越高,全能性越低,皮肤细胞和生发层细胞是高度分化的细胞,全能性较低。动物细胞实现全能性的能力比植物细胞低,所以全能性最高的细胞是胡萝卜的韧皮部细胞。学#科网 二、非选择题（2小题）‎ ‎８．科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株(如图)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题。[]‎ ‎(1)实现过程②的技术是__________，在此之前使用________________酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？________________。过程②如放在神舟七号飞船上更易进行，这是因为________________。‎ 与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是__________________。‎ ‎(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是______________________，其中过程④相当于________过程，⑤涉及的分裂方式为__________。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物——紫杉醇，培养将进行到____(填字母编号)。‎ ‎(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________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养得到的植株属于几倍体植株？__________________。‎ ‎(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)诱导原生质体融合　纤维素酶和果胶　球状　失去重力作用的影响　高尔基体　(2)植物细胞的全能性　脱分化　有丝分裂　e　(3)m＋n　单倍体 (4)用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗 ‎【解析】(1)由图示过程可知，过程②是诱导原生质体融合，在此过程之前要用纤维素酶和果胶酶处理两植物细胞去除细胞壁，得到原生质体；若将原生质体放入等渗溶液中，细胞将呈球状，在宇宙飞船上进行②过程更容易，因为失去了重力作用的影响，过程③是融合细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体起重要作用。(2)利用杂种细胞培育成杂种植物的过程中，依据的是植物细胞的全能性原理，图中过程④是脱分化，⑤是再分化，此过程中细胞进行有丝分裂，若利用此技术生产紫杉醇只培养到图e即愈伤组织就可以。(3)植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，其内的染色体数是两融合细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，该植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为由配子(如花粉)发育而来的个体都是单倍体。(4)利用同种植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，更简单的方法可利用秋水仙素处理植物的萌发种子或幼苗。‎ ‎９．‎ 我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放入适宜的培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。请根据培养示意图回答下列问题 ‎↑⑥　　　　　　　　　　 ↑③‎ ‎(1)过程④和⑤要经过____________和____________。‎ ‎(2)在培养过程中，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必须保证________________________。‎ ‎(3)从育种的角度来看，植物组织培养与有性繁殖相比，优势主要有哪些？(列举两条)______‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】(1)细胞分裂　细胞(组织)分化、组织器官的形成(逐渐发育成为新的植物体)‎ ‎(2)植物激素(植物激素类似物)　无菌 ‎(3)能保持母本的优良性状；培养周期短，繁殖效率高；能培养无病毒植物 个性拓展