【生物】2018届一轮复习人教版专题27-2植物细胞工程的实际应用学案

【生物】2018届一轮复习人教版专题27-2植物细胞工程的实际应用学案

‎ 专题二十七 《现代生物科技专题》专题2 细胞工程 第02课 植物细胞工程的实际应用 ‎【学案导航】---明方向！‎ ‎【课程学习目标】‎ ‎1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 ‎2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 ‎3、了解单倍体育种和突变体的利用 第一层级：预学区.不看不讲 ‎【知识体系梳理】‎ 植物繁殖的新途径：‎ ‎1.微型繁殖是指用于 繁殖优良品种的 技术。‎ ‎2.微型繁殖的优点①保持优良品种的 。‎ ‎② 地实现种苗的 繁殖。 ‎ ‎3.作物脱毒原因：病毒在_______逐年积累，就会导致作物产量________，品质______。‎ ‎ 脱毒的培养材料要选择 ，如____________，采用_______________培养技术。实例 已培育出脱毒苗。‎ ‎4.脱毒苗：切取________________进行组织培养获得的。‎ ‎5.20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用______________来培育兰花。‎ ‎6. 神奇的人工种子 ‎ (1)与常规种子相比，人工种子的优点①后代无___________。②不受____________和地域限制，明显缩短__________。‎ ‎(2)人工种子是指以______________得到的__________、__________、___________和___________等为材料，经过___________包装得到的种子。‎ ‎(3)人工种子结构（三部分组成）__________ 、___________和 ___________。‎ ‎ ‎ ‎【基础学习交流】‎ ‎1．在植物组织培养过程中，为什么培养细胞容易在培养条件和外界压力改变的条件下产生突变？‎ 2． 细胞产物的生产是将植物细胞培养到什么环节？‎ ‎3．通过“人工种子”繁殖后代属于什么生殖方式？‎ 第二层级：导学区.不议不讲 ‎【重点难点探究】‎ 一、植物组织培养技术 ‎1.单倍体育种 ‎ 单倍体育种是指通过_____________获得单倍体植株，然后染色体数目加倍后获得纯合二倍体植株。其优点是_______________________________________________。‎ 2. 突变体的利用 ‎ （1）产生原因：在植物的组织培养过程中，易受___________和____________（如______、__________等）的影响而_______________。‎ ‎ （2）利用：筛选出对人们有用的_____________，进而培育成新品种。‎ 二、细胞产物的工厂化生产 1. 细胞产物的种类：________、脂肪、糖类、__________、香料、生物碱等。‎ 2. 技术：植物______________技术 3. 实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产______________；另外，三七、紫草和银杏的____________也都已经实现了工厂化生产。‎ ‎【思维拓展应用】‎ ‎1．培育农作物新品种的过程中,常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是　‎ ‎(　　)‎ A.培育转基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体 B.在植物组织培养过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体 C.单倍体育种中经减数分裂和组织培养两个过程能获得纯合二倍体 D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性 ‎2．通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括　(　　)‎ A.加快繁育速度　　　　　　　　 B.保持亲本优良性状 C.培育出无病毒植株 D.改变植物的基因型 D．离体的植物组织、细胞培养产生愈伤组织的过程 ‎3.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是　‎ A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交 C.利用芽尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变 ‎4．经植物组织培养技术培育出来的植物一般很少有植物病毒,其原因在于　(　　)‎ A.在组织培养过程中经过了脱分化和再分化,进行的是快速分裂和分化 B.人工配制的培养基上,植物病毒根本无法生存 C.进行组织培养用的材料是刚分裂产生的茎尖、根尖或芽尖 D.接种组织培养之前进行了严格的消毒处理 ‎5．在诱导离体胡萝卜韧皮部外植体形成幼苗的过程中,未体现的生命现象是　(　　)‎ A.细胞的全能性 B.光能的利用 C.ATP的再生 D.基因重组 第三层级：固学区.不练不讲 ‎【基础智能检测】‎ ‎1.某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离，为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，发育成完整的植株。进行离体培养时不应采用该植物的(　　)‎ A.芽尖　　　B.芽　　　C.叶片　　　D.花粉粒 ‎2.下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用的编号是(　　)‎ ‎①②③④‎ A.④② B.③② C.③④ D.④③‎ ‎3.在下列各种育种方式中，与组织培养技术无关的是(　　)‎ A.利用花药离体培养得到单倍体植株 B.秋水仙素处理二倍体幼苗，获得四倍体植株 C.培育人工种子 D.通过体细胞杂交培养“番茄-马铃薯”杂种植株 ‎4.下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是(　　)‎ A.脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用 B.再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性 D.经该过程产生的人工种子属于无性繁殖 ‎【全新视角拓展】‎ 下图所示是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是(　　)‎ A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素 B.人工种子胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构 C.人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食 D.人工种子的生产克服了季节的限制 ‎【答案】B ‎【解析】本题需要明确人工种子的概念。所谓人工种子，就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。人工种子在适宜的条件下能够萌发长成幼苗。可见，人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。‎ 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】‎ ‎1.①快速 ②组织培养 ‎2.①遗传特性 ② 高效快速 大量 ‎3.①作物体内 ②下降 ③变差 ④植物分生区附近 ⑤芽尖 ⑥茎尖组织培养 ⑦马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉 ‎4.一定大小的芽尖 ‎5.组织培养 ‎6.（1）①性状分裂 ②季节、气候 ③育种年限 ‎（2）①植物组织培养 ②胚状体 ③不定芽 ④顶芽 ⑤腋芽 ⑥人工薄膜 ‎（3）①胚状体 ②人工种皮 ③人工胚乳 ‎【基础学习交流】‎ ‎1.因为培养细胞一直处于不断的分生状态。学*科网 ‎2.愈伤组织。‎ ‎3.无性繁殖。‎ ‎【重点难点探究】‎ 一、1.①花药离体培养 ②明显缩短育种年限 ‎ ‎2.（1）①培养条件 ②外界压力 ③射线 ④化学物质 ⑤产生突变 ‎（2）①突变体 ‎ 二、1.①蛋白质 ②药物 ‎ 2.组织培养 ‎ 3.①人参皂甙粉 ②细胞产物 ‎【思维拓展应用】‎ ‎1.D 【解析】 培育转基因外植体的过程中得到的新个体属于基因重组的个体,A项错误;基因突变是不定向的,一般多害少利,因此在植物组织培养过程中用理化因素诱导不可能获得大量有益突变体,B项错误;单倍体育种中经秋水仙素处理才能得到纯合二倍体,C项错误;植物组织培养利用的是植物细胞的全能性,D项正确。‎ ‎2.D 【解析】 植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,并通过作物脱毒提高作物产量和品质。‎ ‎3．C 【解析】 芽尖分生能力旺盛，病毒难以侵染,几乎不含病毒,可以通过组织培养获得脱毒苗。‎ ‎4．C 【解析】 植物的茎尖或根尖等分生组织中往往不含病毒,因此选取这些部位的组织进行组织培养得到的植株一般不含病毒。‎ ‎【基础智能检测】‎ 1. D 【解析】花粉粒是经过减数分裂形成的，减数分裂产生的配子会发生性状分离，所以不能用花粉粒。‎ ‎2.B 【解析】人工种子是利用植物组织培养产生的胚状体、不定芽等外包人工薄膜得到的种子；生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，是经过细胞培养过程快速获得愈伤组织，从愈伤组织细胞中提取所需的细胞产物。‎ ‎3.B 【解析】A项利用花药离体培养得到单倍体植株需要将花药进行组织培养，B项用秋水仙素处理二倍体幼苗时一般直接处理幼苗的幼芽，不需要植物组织培养，人工种子和体细胞杂交杂种植株的培育都需要进行组织培养。‎ ‎4.B 【解析】由愈伤组织形成胚状体结构的过程叫再分化，发生在c过程，故B选项错。b过程是指植物组织形成愈伤组织的过程，叫脱分化；脱分化、再分化都是由培养基中不同激素及其浓度比决定的；植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性；植物组织培养属于无性繁殖的范畴。‎ ‎【典例指津】---授技法！‎ 热点题型 植物细胞工程的应用 例1.下列育种措施,可以增加植物突变体出现的是　(　　)‎ A.采用嫁接方法培育苹果新品种 B.将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中,培育抗冻烟草 C.用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射 D.采用杂交培育高产水稻 ‎【答案】Ｃ ‎【提分秘籍】‎ 突变体育种 ‎(1)实质：植物组织培养。‎ ‎(2)利用：筛选对人们有利的突变体，进而培育新品种。‎ ‎(3)形成原因：培养的细胞一直处于不断的分生状态，容易受一些条件的影响而产生突变。‎ ‎【举一反三】‎ 下面是关于植物组织培养及应用的示意图,关于此生物技术叙述正确的是　(　　)‎ A.利用植物组织培养技术制造人工种子,应选用图a中的Ⅲ B.利用物理或化学的手段诱导Ⅳ阶段细胞发生基因突变,培育突变新品种的效果最好 C.通常人工种子中被包入的固氮菌在生态系统中属于消费者 D.人工种子中的胚状体与正常种子中的胚都是新个体的幼体,都只具有一个亲本的遗传物质 ‎【答案】A ‎【解析】要通过植物组织培养技术制造人工种子,需经Ⅱ后再到Ⅲ,Ⅲ时已分化为根、芽等,外面再包裹上人造种皮便是人工种子,A项正确;因Ⅳ 是已分裂、分化形成的试管苗,若发生突变可能只引起局部发生变异,效果不佳,应选用Ⅱ阶段细胞诱导发生基因突变,因此时细胞还未分化,可使后代都表现变异性状,B项错误;人工种子中包入的固氮菌应为自生固氮菌,属于分解者,C项错误;人工种子中的胚状体只有一个亲本的遗传物质,而正常种子中的胚是由受精卵发育来的,应具有两个亲本的遗传物质,D项错误。‎ ‎【真题回眸】---知难易！‎ ‎（2015·天津高考）DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。‎ 据表回答：‎ ‎(1)选育的融合藻应具有A藻________与B藻________的优点。‎ ‎(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得________。‎ ‎(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤________可淘汰B藻，步骤________可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤________获取生产所需的融合藻。‎ 步骤a：观察藻落的大小 步骤b：用不含有机碳源(碳源——生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养 步骤c：测定DHA含量 ‎(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组实验，结果如下图。‎ ‎①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是__________；丙组条件下产生ATP的细胞器是________。‎ ‎②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下____________。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是 ‎________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎【答案】 (1)产生DHA，自养特性　快速生长 ‎(2)原生质体 ‎(3)b　a　c ‎(4)①线粒体、叶绿体　线粒体　②融合藻既能光能自养又能异养　融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长 ‎2.下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是(　　)‎ ‎①②③④‎ A.若①是不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现不同植物的遗传特性 B.若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C.若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量 D.若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行直接繁育会发生性状分离 ‎【答案】D ‎【解析】不同植物体细胞融合的杂种细胞，经组织培养可表现两种生物的遗传性状。植物组织培养属于无性繁殖，不会发生性状分离。‎ ‎【能力提升】---长士气！‎ 一、选择题（8小题）‎ ‎1.在植物体细胞杂交技术中重要的一个环节是将植物细胞的细胞壁除去,通常是采用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁。若将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中,细胞将　(　　)‎ A.皱缩 B.涨破 C.呈球形 D.保持原状 ‎【答案】 A ‎ ‎【解析】 细胞液渗透压小于0.3 g/mL的蔗糖溶液的渗透压,因此将去除细胞壁后的原生质体放入0.3‎ ‎ g/mL的蔗糖溶液中时会失水皱缩。‎ ‎2．现有甲、乙两种植株(均为二倍体纯种),其中甲种植株的光合作用能力高于乙种植株,但乙种植株很适宜在盐碱地种植。要利用甲、乙两种植株的各自优势,培育出高产、耐盐的植株,有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中可行的是(多选)　(　　)‎ A.利用植物体细胞杂交技术,可获得满足要求的四倍体杂种目的植株 B.将乙种植株耐盐基因导入甲种植株的受精卵中,可培育出目的植株 C.两种植株杂交后,得到的F1再利用单倍体育种技术可较快获得纯种的目的植株 D.诱导两种植株的花粉融合并培育成幼苗,幼苗用秋水仙素处理,可培育出目的植株 ‎【答案】ABD ‎3.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化生产，这是利用了该项技术的哪些特点(　　)‎ A.操作简单 B.使优良性状组合在一起 C.培育新的性状 D.高效性和保持种苗的优良遗传特性 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】植物微型繁殖技术繁殖植物就是利用其优点一是繁殖高效快速，二是能保持优良品种的遗传特性。植物微型繁殖技术的方法是植物的组织培养技术，是一种无性繁殖方式，后代与亲代性状相同，操作过程并不简单。‎ ‎4．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法，图中两对相对性状独立遗传，据图分析不正确的是( )‎ A.过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高 B.过程②可以取任一植株的花药作培养材料 C.过程③包括脱分化和再分化两个过程 D.图中筛选过程不改变抗病基因频率 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】过程①多次自交和筛选，纯合高蔓抗病番茄植株的比例会增大，故A正确。过程②‎ 是花药离体培养，选用任一株F1的花粉均可，故B正确。过程③是植物组织培养获得植株的过程，包括脱分化和再分化两个阶段，故C正确。筛选纯合高蔓抗病番茄植株的实质是定向改变基因频率，使高蔓抗病基因的频率提高，故D错误。‎ ‎5.某植物的基因型为AaBB，通过下列技术可以分别将其转变为以下基因型的植物①AABB；②aB；③AaBBC；④AAaaBBBB。则以下排列正确的是(　　)‎ A.诱变育种、转基因技术、花药离体培养、细胞融合 B.杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种 C.花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术 D.多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】某植物的基因型为AaBB，通过杂交育种可得到基因型为AABB的植物；培养基因型为aB的花粉可得到基因型为aB的单倍体；将基因C转入细胞内可得到基因型为AaBBC的植物；用秋水仙素处理可得到基因型为AAaaBBBB的植物。‎ ‎6.下列有关植物细胞工程应用的叙述，正确的是(多选)(　　)‎ A.以根尖、茎尖为材料利用组织培养技术可获得抗病毒的新品种 B.利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的性状 C.利用组织培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产 D.利用植物体细胞杂交技术获得 “萝卜-甘蓝”，克服了生物远缘杂交不亲和的障碍 ‎【答案】BCD ‎7.若大量、快速生产人参皂甙干粉和黄酮类物质需借助下列哪项生物技术?(　　)‎ A.基因工程 B.诱变育种 C.植物组织培养 D.植物体细胞杂交 ‎【答案】C ‎ ‎【解析】 培养人参外植体经脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织接种到发酵罐中连续培养,可在培养液中获得大量人参细胞,经提炼可得皂甙干粉,因此人参皂甙干粉是通过植物组织培养技术获得的。学@科网 ‎8.下列哪一项不属于细胞工程的意义(　　)‎ A.改良生物品种或创造新品种 B.加速繁育生物个体 C.获得某些细胞代谢产物 D.将目的基因导入受体细胞 ‎【答案】D ‎【解析】 将目的基因导入受体细胞属于基因工程的一个步骤,通过细胞工程不能实现将目的基因导入受体细胞的目的,但转基因植物的培育可利用植物组织培养技术。‎ 二、非选择题（2小题）‎ ‎９．下图列举了几种植物的育种方式,请据图回答相关问题。[]‎ ‎(1)甲育种方式称为_______________________。‎ ‎(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗,培养过程中c常常取用茎尖的原因是　______________。‎ ‎(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果,原因是____________________________ 。‎ ‎(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞,最常采用的方法是_____________________。在通过丙方式获得转基因植株的过程中,核心步骤是___________________。[来源:学*科*网Z*X*X*K]‎ ‎(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比,其优点是_____________。‎ ‎【答案】(1)植物体细胞杂交 ‎(2)茎尖病毒极少甚至无病毒 ‎(3)愈伤组织细胞处于不断分裂的状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 ‎(4)农杆菌转化法　基因表达载体的构建 ‎(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍 ‎１０．紫草素是紫草细胞的代谢产物,可以作为生产治疗烫伤药物的原料。可应用植物组织培养技术,在生物反应器中,通过培养紫草细胞而生产紫草素,下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生变化的情况。‎ ‎(1)在生产前,需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”,这些“种子”是应用组织培养技术,将紫草叶肉细胞经过_________________________而获得的。这项技术的理论基础是___________________________。‎ ‎(2)从图中可以看出,影响紫草素产量的因素是________________________和_____________。‎ ‎(3)在培养过程中,不断通入无菌空气并且进行搅拌的目的是_______________________和__________________。‎ ‎【答案】(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织)　细胞的全能性 ‎(2)细胞数量　细胞所处的生长期 ‎(3)保证氧气供应充足　使细胞与培养液充分接触