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《第2章 細胞工程》第1節(jié) 植物細胞工程一 植物細胞工程的基本技術必會知識 
考點梳理
拓展延伸易錯警示必會知識一 細胞工程概述1．細胞工程的概念細胞工程是指應用細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學等多學科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。2．細胞工程的分類(1)根據(jù)操作對象的不同，細胞工程可分為植物細胞工程、動物細胞工程等。(2)根據(jù)所使用的技術手段不同，可將細胞工程分為細胞與組織培養(yǎng)、細胞融合、細胞核移植等。3．細胞的全能性(1)細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能，即細胞具有全能性。(2)在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性，比如，芽原基的細胞只能發(fā)育為芽，葉原基的細胞只能發(fā)育為葉。這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。(3)細胞全能性的遺傳基礎：每個細胞都具有發(fā)育成完整生物體所必需的全部遺傳信息。(4)植物細胞的全能性比較容易表現(xiàn)出來，高度分化的動物細胞的細胞核也具有全能性，但動物體細胞的全能性目前仍難以驗證。必會知識二 植物組織培養(yǎng)技術1．植物組織培養(yǎng)是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成完整植株的技術。2．植物組織培養(yǎng)的理論基礎是植物細胞的全能性(具有某種植物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整植株的潛力)。3．過程
(1)外植體：離體培養(yǎng)的植物器官、組織或細胞(2)脫分化：讓已經(jīng)分化的細胞經(jīng)過誘導，失去其特有的結構和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。(3)愈傷組織：植物細胞脫分化形成的不定形的薄壁組織團塊(4)再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。(5)生長發(fā)育：脫分化和再分化都是在含有營養(yǎng)物質(zhì)和外源激素的試管中完成的。再分化之后，要將試管苗移到大田中栽培或進行無土栽培，使之進一步生長發(fā)育為具有根、莖、葉且能開花、結果的完整植株。必會知識三 菊花的組織培養(yǎng)實驗操作1．實驗原理：植物細胞一般具有全能性。在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導下，已經(jīng)分化的細胞可以經(jīng)過脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織接種到含有特定激素的培養(yǎng)基上，就可以誘導其再分化成胚狀體，長出芽和根，進而發(fā)育成完整的植株。2．實驗目的(1)了解植物組織培養(yǎng)的基本原理;(2)了解生長素和細胞分裂素的濃度、用量的比例對菊花愈傷組織形成和分化的影響；(3)嘗試進行植物組織培養(yǎng)。3．方法步驟
4．植物組織培養(yǎng)過程中應當注意的問題：(1)滅菌：培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。(2)外植體的插入方向：接種時外植體不能倒插。(3)嚴格控制光照：誘導愈傷組織期間一般不需要光照在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當時間和強度的光照。(4)植物激素比例的控制：脫分化和再分化所需激素的比例不同。必會知識四 植物體細胞雜交技術1．植物體細胞雜交技術是指：將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。2．原理：細胞膜的流動性(原生質(zhì)體融合)、植物細胞具有全能性(雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株)。3．過程
(1)原生質(zhì)體融合成功的標志：雜種細胞再生出細胞壁。(2)植物體細胞雜交成功的標志：形成雜種植株。4．意義：植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優(yōu)勢5．植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型(假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B)；(1)未融合的細胞：A和B。(2)兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。(3)多細胞融合體。6．植物體細胞雜交過程中雜種細胞的檢測方法：對誘導產(chǎn)物中的細胞進行植物組織培養(yǎng)，然后根據(jù)得到的植物的性狀進行判斷。(1)若只表現(xiàn)出一種植物的性狀，說明是由未融合的細胞形成的。(2)若得到的是具有兩種親本性狀的植物，說明是雜種植株。(3)若得到的是具有兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀表現(xiàn)得到加強，則可能是由多細胞融合的細胞形成的。(4)若得到的植株只表現(xiàn)出一種植物的性狀且效果得到加強，則是由同種細胞融合的細胞形成的。7．植物體細胞雜交后代的育性：植物體細胞雜交后，其染色體是兩個物種染色體的總和，形成的是異源多倍體，因為細胞內(nèi)每條染色體仍然有其同源染色體，因此從理論上講后代是可育的，但是育性會降低。必備技能 典例精講模型秒殺巧思妙解 必備技能一 細胞工程及細胞的全能性[例1](2022秋·新疆·高三新疆兵團第二師華山中學校考階段練習)下列有關細胞全能性的敘述，錯誤的是( )A．克隆羊“多莉”的誕生證明了動物細胞具有全能性B．細胞全能性的根本原因是細胞內(nèi)有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息C．植物組織培養(yǎng)的成功表明植物細胞具有全能性D．一般細胞分化程度越高，它的全能性就越低必備技能二 植物組織培養(yǎng)技術[例2](2022春·重慶·高二重慶市朝陽中學?？计谥?/span>)下列有關菊花的組織培養(yǎng)的說法，正確的是( )A．先添加生長素再添加細胞分裂素，有利于細胞的分裂和分化B．要用高壓蒸汽對培養(yǎng)基進行滅菌，即在100℃下保持15minC．在培養(yǎng)過程中要先讓愈傷組織生根后再使其生芽D．用酒精對外植體進行消毒時，持續(xù)的時間不能太長[例3](2023·全國·高二專題練習)某科研小組擬培育一種名貴菊花的脫毒苗，其技術路線為“制備MS固體培養(yǎng)基→外植體消毒→接種→培養(yǎng)→移栽→栽培”，下列相關敘述錯誤的是( )A．取材部位應選擇植物頂端分生區(qū)附近，因其分裂旺盛且病毒少B．外植體消毒常進行無菌水沖洗、酒精處理、消毒液處理等措施C．接種時，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中D．“外植體接種→培養(yǎng)→移栽”的過程中不需要更換培養(yǎng)基必備技能三 植物體細胞雜交技術[例4](2022秋·河北·高三校聯(lián)考階段練習)下圖為植物體細胞雜交技術流程圖，據(jù)圖分析不正確的是( )
A．過程①需使用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁B．上述技術應用的生物學原理包括細胞膜的流動性、植物細胞的全能性C．過程②常使用滅活的病毒作為誘導劑誘導原生質(zhì)體融合D．該技術打破了生殖隔離，實現(xiàn)了遠緣雜交育種[例5](2022秋·山西運城·高三統(tǒng)考開學考試)下圖是培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株的過程。下列敘述錯誤的是( )
A．過程Ⅰ需要用纖維素酶、果膠酶處理去除細胞壁B．過程Ⅱ常用PEG融合法、高Ca2+-高pH融合法等進行誘導C．過程Ⅲ完成的標志是雜種細胞再生出細胞壁D．過程Ⅳ與過程Ⅴ培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素的比值相同必備技能四 影響愈傷組織生根和生芽的因素[例6](2022秋·浙江·高三校聯(lián)考階段練習)植物組織培養(yǎng)中，在培養(yǎng)基中加入生長素和細胞分裂素的比例不同，將影響愈傷組織的分化方向。下列敘述正確的是( )A．加入的生長素多而細胞分裂素少，只會長莖葉不長根B．加入生長素抑制劑和適當?shù)募毎至阉兀焕陂L莖葉C．加入的生長素和細胞分裂素比例合適，也不利于細胞分裂素受體缺失突變體長莖葉D．加入的生長素少而細胞分裂素多，能抑制質(zhì)子泵合成相關酶的基因表達，有利于生根必刷好題 基礎演練能力提升巔峰突破1．(2023秋·河北廊坊·高三廊坊市第一中學?？茧A段練習)關于“菊花的組織培養(yǎng)”實驗，下列說法正確的是( )A．菊花外植體需要用乙醇和次氯酸鈉混合液進行消毒B．誘導脫分化和再分化的培養(yǎng)基可以混用C．脫分化和再分化過程都存在基因的選擇性表達D．幼苗移栽時，根部帶有少量培養(yǎng)基可以提高存活率2．(2022春·陜西·高二陜西師大附中校考期中)為探究矮牽牛原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件和植株再生能力，某研究小組設計的實驗過程如下圖。下列敘述正確的是( )
A．過程①獲得的原生質(zhì)體應用10g/ml的蔗糖溶液培養(yǎng)B．過程②需提高生長素的比例以促進芽的分化C．過程③需用秋水仙素處理誘導細胞壁再生D．原生質(zhì)體雖無細胞壁但仍保持細胞的全能性3．(2023·全國·高二專題練習)下圖是通過植物體細胞雜交技術獲得“番茄—馬鈴薯”植株的技術流程圖，下列說法正確的是( )
A．圖中過程②表示再分化的過程B．植物體細胞融合完成的標志是原生質(zhì)體融合C．已知番茄、馬鈴薯分別為四倍體、二倍體，則“番茄—馬鈴薯”屬于三倍體D．該過程體現(xiàn)了植物細胞的全能性4．(2022春·山東淄博·高二統(tǒng)考期末)市場上有一種叫作“手指植物”的工藝品受到很多人的歡迎。這些“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補充水分或營養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久。下列關于手指植物制作的敘述，正確的是( )A．手指植物的外植體在移入培養(yǎng)基前應嚴格消毒B．外植體在形成愈傷組織前需要充足的光照C．彩色固體培養(yǎng)基中含有水、無機鹽、葡萄糖及植物激素D．為防止雜菌污染，培育手指植物的小玻璃瓶必須嚴格密封5．(2022春·遼寧大連·高二統(tǒng)考期末)植物組織培養(yǎng)過程中，無菌操作至關重要。下列敘述錯誤的是( )A．在操作前用紫外線照射接種室，用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面B．外植體用酒精和次氯酸鈉溶液消毒后插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中C．因為所需植物激素量極微，可以將其直接添加到已滅菌的培養(yǎng)基中D．接種操作須在酒精燈火焰旁進行，每次使用后的器械都要進行滅菌6．(2022·山東·一模)在體外的原生質(zhì)體培養(yǎng)中，單個或數(shù)量很少的細胞不易生存與繁殖，必須加入其他活的細胞才能使其生長繁殖，加入的細胞稱為飼養(yǎng)細胞。在其他條件相同且適宜的條件下，幾種不同的飼養(yǎng)細胞對甜瓜原生質(zhì)體再生的影響結果如下表。相關分析不合理的是( )飼養(yǎng)細胞種類一次分裂二次分裂小細胞團再生愈傷組織飼養(yǎng)細胞生長狀況B6S3＋＋＋＋-大谷早＋＋--＋Z4＋＋--＋注：＋表示可以正常進行，-表示不能正常進行A．B6S3、大谷早和Z4的飼養(yǎng)細胞處理都能使甜瓜細胞正常分裂兩次B．體外培養(yǎng)甜瓜原生質(zhì)體的理想條件是添加B6S3飼養(yǎng)細胞的培養(yǎng)基C．飼養(yǎng)細胞大谷早和Z4不能產(chǎn)生促進原生質(zhì)體細胞分裂和生長的物質(zhì)D．不能形成小細胞團的原因可能是飼養(yǎng)細胞迅速生長消耗了培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)7．(2022春·山西運城·高二校聯(lián)考期中)為研究不同光質(zhì)對草莓無菌苗葉片形成愈傷組織的影響，進行相關實驗，結果如下表所示。下列敘述正確的是( )處理最早出愈傷組織時間/天誘導率/%愈傷組織特征愈傷組織再分化趨勢白光750．7淺綠色、緊實分化芽較多，長勢較快紅光561．0黃綠色、疏松分化早，幼芽徒長藍光1239．3黃綠色、疏松分化晚，分化芽少，長勢健壯紅光：藍光=2：1757．3淺綠色、緊實分化芽較多，長勢快A．誘導愈傷組織時不需要在培養(yǎng)基中添加有機物B．藍光處理誘導率低且愈傷組織不會進行再分化C．只用紅光處理能在最短時間內(nèi)獲得愈傷組織D．形成愈傷組織過程中細胞的全能性逐漸降低8．(2022·重慶·統(tǒng)考高考真題)植物體細胞通常被誘導為愈傷組織后才能表現(xiàn)全能性。研究發(fā)現(xiàn)，愈傷組織的中層細胞是根或芽再生的源頭干細胞，其在不同條件下，通過基因的特異性表達調(diào)控生長素、細胞分裂素的作用，表現(xiàn)出不同的效應(見如表)。已知生長素的生理作用大于細胞分裂素時有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推論不合理的是( )條件基因表達產(chǎn)物和相互作用效應①WOX5維持未分化狀態(tài)②WOX5+PLT誘導出根③WOX5+ARR2，抑制ARR5誘導出芽A．WOX5失活后，中層細胞會喪失干細胞特性B．WOX5+PLT可能有利于愈傷組織中生長素的積累C．ARR5促進細胞分裂素積累或提高細胞對細胞分裂素的敏感性D．體細胞中生長素和細胞分裂素的作用可能相互抑制9．(2022·高二課時練習)下圖是植物組織培養(yǎng)的過程，試據(jù)圖回答相關問題：
(1)外植體是指用于植物組織培養(yǎng)的材料，如：__________________等，在植物組織培養(yǎng)過程中，選擇幼嫩的器官、組織用于接種的原因是____________________________。(2)①②分別是_____________過程，啟動①②的關鍵激素是______________，所以在植物組織培養(yǎng)過程中需要兩次“轉(zhuǎn)接”，一是將愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導生芽的培養(yǎng)基上，二是長出芽后再轉(zhuǎn)接到誘導生根的培養(yǎng)基上。(3)在植物組織培養(yǎng)過程中，要進行一系列的消毒、滅菌，且要求無菌操作的目的是_____________，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長。配制的MS培養(yǎng)基通常用___________進行濕熱滅菌。(4)組織培養(yǎng)得到的試管苗是非常幼嫩的植株，這樣的試管苗一般要經(jīng)過_______________，其目的是______________________________，以保證移植到大田能順利成活。(5)植物細胞培養(yǎng)技術是工廠化生產(chǎn)相關代謝產(chǎn)物的一條有效途徑，在生產(chǎn)中通常要培養(yǎng)到_______________階段，與傳統(tǒng)的從植物體內(nèi)提取相比，工廠化生產(chǎn)細胞產(chǎn)物的突出優(yōu)點是：________________________________。10．(2022春·河北石家莊·高二?？计谀?/span>)利用相關工程技術可以獲得抗線蟲病的雜種蘿卜—油菜植株，已知蘿卜具有抗線蟲病基因，而油菜容易被胞囊線蟲侵染造成減產(chǎn)。科研人員以蘿卜和油菜為親本進行體細胞雜交，以獲得抗線蟲病的雜種植株，具體操作流程如圖所示。請回答下列問題。
(1)通過過程①獲得原生質(zhì)體，原生質(zhì)體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的_____，維持原生質(zhì)體完整性。過程②的基本原理是_____。(2)過程②后，雜種細胞融合成功的標志是_____。對雜種植株進行_____接種實驗，可篩選出具有高抗性的雜種植株。(3)若油菜和蘿卜都是二倍體，則雜種植株為_____倍體。從理論上講，雜種植株_____(填“可育”或“不育”)。這是一份高中生物人教版 (2019)選擇性必修3第3節(jié) 禁止生物武器優(yōu)秀課后復習題，文件包含人教版選擇性必修三高中生物同步精品講義43禁止生物武器原卷版doc、人教版選擇性必修三高中生物同步精品講義43禁止生物武器教師版doc等2份試卷配套教學資源，其中試卷共18頁， 歡迎下載使用。
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