1.概述植物細(xì)胞全能性的概念、原因及其表現(xiàn)條件,形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。2.運(yùn)用歸納與概括的方法,總結(jié)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的操作過程、原理、條件,并比較脫分化和再分化的異同。3.基于實(shí)例分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的過程、原理、意義,運(yùn)用比較的方法,對比植物體細(xì)胞雜交和植物組織培養(yǎng)的異同,并嘗試構(gòu)建植物體細(xì)胞雜交的模型,形成知識遷移的能力。
一、細(xì)胞工程1.應(yīng)用原理:應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法。2.操作水平:細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平。3.操作目的:有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品。
二、細(xì)胞的全能性1.概念:細(xì)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(xì)胞的潛能,即細(xì)胞具有全能性。2.現(xiàn)實(shí)表現(xiàn):在生物的生長發(fā)育過程中,并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性,比如,芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽,葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉。
3.生長發(fā)育過程中細(xì)胞沒有表現(xiàn)全能性的原因:在特定的時間和空間條件下,細(xì)胞中的基因會選擇性地表達(dá)。微判斷11.棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。(　　)2.植物的每個細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。(　　)3.細(xì)胞工程可以通過在分子水平上的操作,獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品。(　　)
三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.原理:植物細(xì)胞的全能性。2.概念。(1)對象:離體的植物器官、組織或細(xì)胞等。(2)場所:人工配制的培養(yǎng)基。(3)結(jié)果:形成完整植株。
3.流程。(1)過程:①脫分化,②再分化。(2)激素:生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的濃度、比例等都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。
微思考1誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照,在后續(xù)的培養(yǎng)過程中為什么需要提供適宜的光照?提示:葉綠素的合成需要光照。微判斷21.愈傷組織是外植體通過脫分化和再分化形成的。(　　)2.在植物組織培養(yǎng)過程中,細(xì)胞的遺傳物質(zhì)一般都會發(fā)生改變。(　　)
微訓(xùn)練1下圖為植物組織培養(yǎng)過程示意圖,下列有關(guān)說法正確的是(　　)A.②試管中的愈傷組織細(xì)胞全能性最高B.④試管中培育出的個體都是純合子C.①→②的過程需要光照D.①→④過程培養(yǎng)基保持不變答案:A
解析:①試管中的組織塊經(jīng)脫分化形成②試管中的愈傷組織,愈傷組織是未分化的細(xì)胞,在本實(shí)驗(yàn)中全能性最高;植物組織培養(yǎng)屬于無性生殖,不改變基因型,所以產(chǎn)生的個體基因型與母體是相同的,可能是純合子也可能是雜合子;脫分化形成愈傷組織的過程中一般不需要光照;植物組織培養(yǎng)的不同階段需要的條件不同,培養(yǎng)基中所含有的物質(zhì)比例也不同,如生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的濃度、比例等都會影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。
四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念:植物體細(xì)胞雜交是指將不同來源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。
2.操作流程、步驟。
3.意義:植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。微點(diǎn)撥 植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁;植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是培育出雜種植株,而不是形成雜種細(xì)胞。
微思考2從結(jié)果看,雜種植株遺傳物質(zhì)的來源有何特點(diǎn)?從雜種植株的染色體組成看,屬于何種變異?提示:雜種植株的遺傳物質(zhì)來自兩個親本。雜種植株的染色體數(shù)目增加,屬于染色體數(shù)目變異。微判斷31.用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性。(　　)2.植物體細(xì)胞雜交過程中,原生質(zhì)體融合的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是細(xì)胞膜的流動性。(　　)
微訓(xùn)練2下圖所示為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的部分過程,下列敘述錯誤的是(　　)A.A細(xì)胞和B細(xì)胞誘導(dǎo)融合前要先去除細(xì)胞壁,可用纖維素酶和果膠酶處理B.從A細(xì)胞和B細(xì)胞到C細(xì)胞的過程中,常用離心、電融合或聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo)融合C.A細(xì)胞和B細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁D.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的目的是獲得雜種細(xì)胞答案:D
解析:植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,因此細(xì)胞融合前需先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁;誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合時常用物理法或化學(xué)法;融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁;植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得雜種植株。
一細(xì)胞的全能性重難歸納1.原理、實(shí)質(zhì)。已經(jīng)分化的體細(xì)胞(或細(xì)胞核)仍具有本物種個體發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì),即每個細(xì)胞都有發(fā)育成本物種個體所需要的全套基因。易錯警示 全能性的原理是細(xì)胞具有發(fā)育成完整個體所必需的“全套”基因而不是“全部”基因,配子具有全套基因,同樣具有全能性。
2.植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件。(1)離體狀態(tài)。(2)適宜的條件:①營養(yǎng)物質(zhì):種類齊全、比例合適。②植物激素:生長素、細(xì)胞分裂素。③外界條件:適宜的溫度、pH和光照(脫分化階段誘導(dǎo)形成愈傷組織需要避光培養(yǎng),再分化階段需要適當(dāng)時間和強(qiáng)度的光照)等。④無菌操作。
3.細(xì)胞全能性大小的比較。一般來說,細(xì)胞分化程度越高,全能性越低;細(xì)胞分化程度越低,全能性越高。隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞的分裂能力和全能性逐漸降低。(1)不同種生物細(xì)胞的全能性大小:植物細(xì)胞>動物細(xì)胞(動物細(xì)胞只有細(xì)胞核具有全能性)。(2)同種生物不同細(xì)胞的全能性大小:受精卵>生殖細(xì)胞(精子、卵細(xì)胞)>體細(xì)胞。
(3)同種生物不同體細(xì)胞的全能性大小:分化程度低的>分化程度高的;細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的>細(xì)胞分裂能力弱的;幼嫩的細(xì)胞>衰老的細(xì)胞。
1958年,科學(xué)家斯圖爾德利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng),最終培育出了完整的新植株。這一科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了植物細(xì)胞具有全能性。(1)上述胡蘿卜的部分韌皮部細(xì)胞能發(fā)育成完整新植株的原因是什么?提示:細(xì)胞中具有發(fā)育成本物種個體所需要的全套遺傳物質(zhì)。
(2)某同學(xué)用胡蘿卜的種子也培養(yǎng)出了胡蘿卜植株,他高興地表示他用實(shí)驗(yàn)證明了植物細(xì)胞的全能性。該同學(xué)的說法對嗎?植物的種子發(fā)育成完整植株能否體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性?提示:不對。植物的種子發(fā)育成完整植株不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性。因?yàn)榉N子中的胚是由受精卵發(fā)育而成的,相當(dāng)于新植物體的幼體,這一過程并沒有體現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。
典例剖析下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述,錯誤的是(　　)A.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體,因此全能性最高B.生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,全能性不能表達(dá)C.卵細(xì)胞與受精卵一樣,細(xì)胞未分化,全能性最高D.植物細(xì)胞在一定條件下離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性答案:C
解析:受精卵是個體發(fā)育的起點(diǎn),在自然條件下,通過細(xì)胞的分裂、分化形成完整的個體,所以受精卵的全能性最高;生物體內(nèi)的體細(xì)胞由于細(xì)胞分化,細(xì)胞中的基因選擇性地表達(dá),因此全能性不能表達(dá);卵細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞,與受精卵相比,全能性較低;分化的植物細(xì)胞具有全能性,但如果要表現(xiàn)出全能性,植物細(xì)胞必須在一定條件下進(jìn)行離體培養(yǎng)。
學(xué)以致用生物體內(nèi)的細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化為不同的組織、器官,這是因?yàn)?　　)A.細(xì)胞喪失了全能性B.基因進(jìn)行了選擇性表達(dá)C.不同細(xì)胞內(nèi)的基因不完全相同D.在個體發(fā)育的不同時期,細(xì)胞內(nèi)的基因不同解析:生物體內(nèi)的細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性,是因?yàn)榛驎x擇性表達(dá),使細(xì)胞分化為不同的組織和器官。
二植物組織培養(yǎng)技術(shù)重難歸納1.植物組織培養(yǎng)的相關(guān)概念辨析。(1)外植體:離體的植物器官、組織或細(xì)胞。(2)胚狀體:將植物細(xì)胞離體培養(yǎng),經(jīng)過脫分化和再分化,發(fā)育成胚狀體。胚狀體經(jīng)過生長,進(jìn)而發(fā)育成完整植株。(3)愈傷組織:沒有特定結(jié)構(gòu)和功能,排列疏松而無規(guī)則,高度液泡化的不定形的薄壁組織團(tuán)塊。2.原理:植物細(xì)胞的全能性。
規(guī)律總結(jié) (1)在植物組織培養(yǎng)過程中,一定要對離體的植物材料的表面進(jìn)行消毒。植物組織培養(yǎng)過程中應(yīng)做到無菌操作,對實(shí)驗(yàn)中使用的培養(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(jìn)行,并且每次使用后的器械都要滅菌。(2)利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時,有時只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織階段,從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。
4.脫分化與再分化過程的比較。
5.菊花組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)。(1)條件控制:植物組織培養(yǎng)過程中光照條件的控制非常重要,包括光照強(qiáng)度、光照時間和波長等。在形成愈傷組織的脫分化階段往往需要暗培養(yǎng),而在再分化的過程中一定要有光照。脫分化階段的暗培養(yǎng)有利于細(xì)胞的脫分化,產(chǎn)生愈傷組織,因?yàn)樵诠庹諚l件下細(xì)胞容易分化產(chǎn)生維管組織,不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。再分化階段要有光照,這樣有利于誘導(dǎo)形成葉綠素。
(2)取材:含形成層(分生組織)的部位易于誘導(dǎo)形成愈傷組織。盡管植物體其他已分化的部位也可以用于組織培養(yǎng),但誘導(dǎo)愈傷組織的形成比較困難。(3)消毒和滅菌:培養(yǎng)基中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),不僅有利于培養(yǎng)物的生長,也有利于各種雜菌的生長。一旦污染,迅速生長的各種雜菌不僅會與培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng),而且會產(chǎn)生大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì),導(dǎo)致培養(yǎng)物死亡。
某研究小組在進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時,配制了三種培養(yǎng)基,三種培養(yǎng)基的使用順序及作用分別是誘導(dǎo)愈傷組織的形成、誘導(dǎo)生芽、誘導(dǎo)生根。培養(yǎng)期間進(jìn)行了兩次轉(zhuǎn)接:將愈傷組織轉(zhuǎn)接到生芽培養(yǎng)基上,先進(jìn)行生芽培養(yǎng),再轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基上進(jìn)行生根培養(yǎng),最終誘導(dǎo)出試管苗。
(1)植物組織培養(yǎng)的影響因素有哪些?提示:材料的種類、年齡和保存時間的長短,植物激素的濃度、使用順序和用量比例,以及pH、溫度、光照等都會影響植物組織培養(yǎng)的結(jié)果。
(2)請查閱資料,分析生長素與細(xì)胞分裂素的使用比例和使用順序?qū)χ参锝M織培養(yǎng)的影響。提示:①植物激素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響
②激素使用的先后順序?qū)?xì)胞分裂和分化的影響:
(3)植物組織培養(yǎng)的脫分化過程中,植物細(xì)胞如何獲得生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)?提示:植物細(xì)胞主要以主動運(yùn)輸?shù)姆绞綇呐囵B(yǎng)基中獲取營養(yǎng)物質(zhì)。(4)若培養(yǎng)物取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位,愈傷組織中是否會含有葉綠體?提示:培養(yǎng)物經(jīng)過誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞,愈傷組織中不含有葉綠體。
典例剖析 下面是植物組織培養(yǎng)過程示意圖,下列相關(guān)說法正確的是(　　)
A.上述植物組織培養(yǎng)的過程依據(jù)的生物學(xué)原理是植物細(xì)胞具有全能性B.需要對外植體進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理,以防止雜菌污染C.外植體在圖中的①過程培養(yǎng)時通常需要適當(dāng)強(qiáng)度的光照
D.外植體若是根尖組織,因細(xì)胞中沒有葉綠體,故培養(yǎng)成的新植株葉片為無色答案:A解析:植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞具有全能性,A項(xiàng)正確。外植體一般只消毒,不進(jìn)行滅菌處理,以保持外植體的活性,B項(xiàng)錯誤。①過程是脫分化過程,外植體脫分化過程通常不需要光照,幼小植株形成后才需要光照,C項(xiàng)錯誤。植株根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因,在培養(yǎng)過程中,基因的選擇性表達(dá)會使培養(yǎng)成的新植株葉片呈綠色,D項(xiàng)錯誤。
學(xué)以致用下圖表示植物組織培養(yǎng)過程。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.②的培養(yǎng)基中含有植物激素,不含有機(jī)物B.②中的細(xì)胞進(jìn)行脫分化并以減數(shù)分裂的方式不斷增殖C.調(diào)節(jié)③培養(yǎng)基中不同植物激素的比例可改變植物細(xì)胞分化方向D.⑤植株根尖中分生區(qū)細(xì)胞與成熟區(qū)細(xì)胞的全能性表達(dá)的難易程度相當(dāng)答案:C
解析:②的培養(yǎng)基中含有植物激素和有機(jī)物等,A項(xiàng)錯誤。②中的細(xì)胞進(jìn)行的分裂方式是有絲分裂,B項(xiàng)錯誤。調(diào)節(jié)③培養(yǎng)基中不同植物激素的比例,可改變細(xì)胞分化方向,C項(xiàng)正確。細(xì)胞分化程度越低,全能性越高,⑤植株根尖中分生區(qū)細(xì)胞全能性的表達(dá)比成熟區(qū)細(xì)胞容易,D項(xiàng)錯誤。
三植物體細(xì)胞雜交技術(shù)重難歸納1.植物體細(xì)胞雜交過程。
(1)過程a是利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,獲得原生質(zhì)體。(2)過程b是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,人工誘導(dǎo)的方法分為物理法和化學(xué)法。(3)過程c是原生質(zhì)體融合后再生出細(xì)胞壁,這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。(4)過程d是植物組織培養(yǎng)過程。
(5)雜種細(xì)胞的篩選:①細(xì)胞融合屬于染色體變異,雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和,染色體組數(shù)通常也是兩親本細(xì)胞染色體組數(shù)之和,形成的雜種植株為異源多倍體。②體細(xì)胞融合成功以后,既有AB型雜種細(xì)胞,還有AA型和BB型兩種融合細(xì)胞,但只有AB型細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交所形成的雜種細(xì)胞,因此在雜種細(xì)胞形成后還應(yīng)有一個篩選過程。
2.兩個原理。(1)植物體細(xì)胞(原生質(zhì)體)融合的原理:細(xì)胞膜的流動性。(2)植物組織培養(yǎng)(雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株)的原理:植物細(xì)胞的全能性。3.意義:在打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。
特別提醒 (1)從生殖類型上看,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)不涉及生殖細(xì)胞的形成和結(jié)合,屬于無性生殖,變異類型應(yīng)屬于染色體數(shù)目變異。(2)植物體細(xì)胞雜交的終點(diǎn)是培育成雜種植株,而不是形成雜種細(xì)胞。雜種植株具備兩種植物的遺傳特性,原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。
規(guī)律總結(jié) 體細(xì)胞雜交后細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目、染色體組數(shù)目及基因型的判斷體細(xì)胞雜交即兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞,不管染色體、基因型還是染色體組都是兩親本之和。若一植物細(xì)胞含有2x條染色體,2個染色體組,基因型為Aabb,另一植物細(xì)胞含有2y條染色體,2個染色體組,基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為異源四倍體,其體細(xì)胞中染色體為(2x+2y)條,染色體組為4個,基因型為AabbccDd。
1.驅(qū)蚊香草含有香茅醛,能散發(fā)出一種特殊的香氣,從而達(dá)到驅(qū)蚊且對人體無害的效果。驅(qū)蚊香草是由天竺葵和香茅草的葉肉細(xì)胞融合培育而成的。請比較此技術(shù)與植物組織培養(yǎng)技術(shù)的區(qū)別。
2.科學(xué)家采用體細(xì)胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株,但這種植物并沒有地上結(jié)番茄,地下長馬鈴薯。你如何解釋這一現(xiàn)象?提示:基因之間、基因與基因產(chǎn)物之間、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用,兩種生物的基因結(jié)合到一個細(xì)胞中之后,使其不能按照原來的順序表達(dá)。
典例剖析通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)可以獲得“煙草—菠菜”——一種新型的植物品種。下圖為培育雜種植株過程的示意圖,下列操作錯誤的是(　　)A.在融合之前應(yīng)先去除兩種細(xì)胞的細(xì)胞壁B.原生質(zhì)體先進(jìn)行脫分化處理再融合C.原生質(zhì)體融合后篩選出雜種細(xì)胞繼續(xù)培養(yǎng)D.應(yīng)先誘導(dǎo)雜種細(xì)胞形成愈傷組織再誘導(dǎo)分化成植株
解析:植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁,細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞的雜交,因此,在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交之前,必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,獲得原生質(zhì)體,A項(xiàng)正確。原生質(zhì)體先融合形成雜種細(xì)胞,雜種細(xì)胞脫分化形成愈傷組織,再誘導(dǎo)分化成雜種植株,B項(xiàng)錯誤,D項(xiàng)正確。原生質(zhì)體融合后,若僅考慮兩兩融合的情況,有三種類型,即煙草—煙草型,菠菜—菠菜型和煙草—菠菜型,故需篩選出所需要的雜種細(xì)胞再繼續(xù)培養(yǎng),C項(xiàng)正確。
學(xué)以致用下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交的敘述,錯誤的是(　　)A.不同種植物原生質(zhì)體融合的過程屬于植物體細(xì)胞雜交過程B.融合的原生質(zhì)體仍具有再生出細(xì)胞壁、連續(xù)分裂并長成完整植株的能力C.參與雜種細(xì)胞的細(xì)胞壁形成的細(xì)胞器主要是線粒體和核糖體D.原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志為雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁
解析:植物體細(xì)胞雜交過程包括不同種植物原生質(zhì)體的融合、融合原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁形成雜種細(xì)胞、雜種細(xì)胞發(fā)育為雜種植株的過程,A、B兩項(xiàng)正確。參與植物細(xì)胞壁形成的細(xì)胞器主要是高爾基體和線粒體,C項(xiàng)錯誤。雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志,D項(xiàng)正確。
1.下列有關(guān)細(xì)胞工程的敘述,錯誤的是(　　)A.細(xì)胞工程應(yīng)用的是細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法B.可以通過在分子水平上的操作,按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)C.可以通過在細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得細(xì)胞產(chǎn)品D.根據(jù)操作對象的不同,可以分為植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程兩大領(lǐng)域
解析:細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法,通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作,有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。
2.下圖為胡蘿卜的離體組織在一定條件下培育形成試管苗的過程示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.①②過程中均發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化B.愈傷組織失去了細(xì)胞的全能性C.①②過程所用培養(yǎng)基的激素種類與濃度相同D.此過程獲得的試管苗可能是雜合子答案:D
解析:題圖中①為脫分化過程,在該過程中,細(xì)胞通過有絲分裂增殖,但不會發(fā)生分化;②為再分化過程,在該過程中,細(xì)胞也通過有絲分裂增殖,且不斷分化。愈傷組織細(xì)胞含有該物種全套的遺傳物質(zhì),仍具有全能性。①所用培養(yǎng)基是誘導(dǎo)脫分化的培養(yǎng)基,②所用培養(yǎng)基為誘導(dǎo)再分化的培養(yǎng)基,這兩個過程所用培養(yǎng)基的激素種類相同,但濃度不同。經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得的試管苗的基因型與母體相同,若母體為雜合子,則試管苗也為雜合子,因此該過程獲得的試管苗可能是雜合子。
3.下圖是利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育新植株的過程,植物細(xì)胞A和植物細(xì)胞B分別來源于二倍體植物甲和乙。下列有關(guān)分析正確的是(　 )A.過程①需要將植物細(xì)胞置于含纖維素酶和果膠酶的低滲溶液中B.過程②要用聚乙二醇等誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,主要依據(jù)是細(xì)胞膜具有選擇透過性C.將雜種細(xì)胞培育成新植物體過程中需要根據(jù)生長發(fā)育進(jìn)程更換培養(yǎng)基D.最終得到的植株相對于甲、乙而言發(fā)生了染色體數(shù)目變異,不可育
解析:過程①為去除細(xì)胞壁,需要將植物細(xì)胞置于含有纖維素酶和果膠酶的等滲溶液中,A項(xiàng)錯誤。過程②采用聚乙二醇等誘導(dǎo)原生質(zhì)體A、B融合,依據(jù)的原理是細(xì)胞膜的流動性,B項(xiàng)錯誤。將雜種細(xì)胞培育成新植物體的過程中,不同的發(fā)育階段需要不同的培養(yǎng)基,C項(xiàng)正確。最終得到的植株相對于甲、乙來說,染色體數(shù)目發(fā)生了變異,但由于甲、乙都是二倍體,所以理論上得到的雜種植株是異源四倍體,是可育的,D項(xiàng)錯誤。
4.植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指(　　)A.植物體的分生組織通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生新細(xì)胞的過程B.未成熟的種子經(jīng)過長期培養(yǎng),長成幼苗的過程C.植物的器官、組織或細(xì)胞,通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程答案:C
解析:植物細(xì)胞脫分化就是讓已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能,而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募?xì)胞——愈傷組織的過程。
5.用植物細(xì)胞工程技術(shù)將天竺葵與香茅草進(jìn)行雜交可產(chǎn)生驅(qū)蚊香草,使有驅(qū)蚊作用的香茅醛隨著植物的蒸騰作用散發(fā)到空氣中,達(dá)到驅(qū)蚊的效果。下面有關(guān)培養(yǎng)過程的敘述,錯誤的是(　　)A.原生質(zhì)體的融合常用PEG作為誘導(dǎo)劑B.形成的愈傷組織其代謝類型是自養(yǎng)需氧型C.由雜種細(xì)胞培育成雜種植株,要通過有絲分裂和細(xì)胞的分化D.該項(xiàng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種
解析:植物體細(xì)胞雜交過程中,誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的誘導(dǎo)劑是PEG;由雜種細(xì)胞培育成雜種植株,要通過有絲分裂、脫分化和再分化才能形成;植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。雜種細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)形成的愈傷組織,自身不含葉綠素,無法進(jìn)行光合作用,其營養(yǎng)物質(zhì)來自培養(yǎng)基,代謝類型是異養(yǎng)需氧型。
6.下圖是植物體細(xì)胞雜交過程示意圖,如果兩種植物均為二倍體,請據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中所示過程的原理有　　　　　　　、　　　　　　　。(2)圖中的①過程是　　　　　　　。?
(3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成　　　　　　　,其形成與細(xì)胞內(nèi)的　　　　　　　　　(細(xì)胞器)有關(guān)。?(4)③和④過程分別是　　　　　　和　　　　　　　。該雜種植物有　　　個染色體組。?(5)該雜種植株理論上是　　　　　(填“可育”或“不可育”)的。(6)該技術(shù)最顯著的優(yōu)勢是? 　。?

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一 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

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