高考生物总复习 专题二 第1节 植物细胞工程课件 新人教版选修3

专题2细 胞 工 程2.1植物细胞工程考纲考纲考情考情三年三年9 9考高考指数：考高考指数：植物的组织培养植物的组织培养三年三年考题考题20142014年年(2(2考考) )：新课标全国卷：新课标全国卷T40T40，广东，广东T29T2920132013年年(3(3考考) )：新课标全国卷：新课标全国卷T40T40，天津，天津T9T9，四川，四川T1T120122012年年(4(4考考) )：新课标全国卷：新课标全国卷T39T39，广东，广东T2T2，江苏，江苏T22T22，山东，山东T34T34考情考情播报播报1.1.考查内容：主要考查植物组织培养的主要操作过程及应用，考查内容：主要考查植物组织培养的主要操作过程及应用，植物体细胞杂交的过程及应用。植物体细胞杂交的过程及应用。2.2.考查方式：可以结合实例考查植物组织培养技术的操作和应考查方式：可以结合实例考查植物组织培养技术的操作和应用，也可以结合基因工程，考查转基因生物的培养过程。用，也可以结合基因工程，考查转基因生物的培养过程。3.3.考查题型：以非选择题为主，属中档题。考查题型：以非选择题为主，属中档题。【知识梳理【知识梳理】一、细胞工程的概念理解一、细胞工程的概念理解项目项目内容内容原理、方法原理、方法_和和_操作水平操作水平_或细胞器水平或细胞器水平工程目的工程目的改变细胞内的改变细胞内的_或获得细胞产品或获得细胞产品工程特点工程特点定向性：按照人的意愿定向性：按照人的意愿广泛性：克服了广泛性：克服了_的障碍的障碍类型类型_和动物细胞工程和动物细胞工程细胞生物学细胞生物学分子生物学分子生物学细胞水平细胞水平遗传物质遗传物质远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和植物细胞工程植物细胞工程二、植物细胞的全能性二、植物细胞的全能性1.1.概念：具有某种生物概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有全部遗传信息的任何一个细胞，都具有_。2.2.物质基础：细胞内含有本物种全部的物质基础：细胞内含有本物种全部的_。3.3.体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下下_，形成不同的组织、器官。，形成不同的组织、器官。发育成完整生物体的潜能发育成完整生物体的潜能遗传信息遗传信息选择性表达选择性表达三、三、植物组织培养技术植物组织培养技术1.1.原理：原理：_。2.2.概念理解概念理解3.3.操作流程：操作流程：外植体外植体 _ _ 根、芽或胚状体根、芽或胚状体试管苗。试管苗。培养对象：离体的培养对象：离体的_培养条件：培养条件：_、人工配制的培养基、相关、人工配制的培养基、相关_等等培养结果：产生培养结果：产生_、丛芽，最终形成、丛芽，最终形成_细胞的全能性细胞的全能性植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞无菌无菌激素激素愈伤组织愈伤组织完整植株完整植株脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化四、植物体细胞杂交技术四、植物体细胞杂交技术1.1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成条件下融合成_细胞，细胞，并把并把_细胞培育成新的细胞培育成新的_的技术。的技术。杂种杂种杂种杂种植物体植物体2.2.操作流程：操作流程：(1)(1)过程过程为为去除去除_获得具有活力的原生质体，常用方法是获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是酶解法，所用到的酶是_。(2)(2)过程过程是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括_等；化学法一般用等；化学法一般用_(PEG)_(PEG)作为诱导剂。作为诱导剂。(3)(3)过程过程是原生质体融合后再生出是原生质体融合后再生出_，这是原生质体融合成功，这是原生质体融合成功的标志。的标志。(4)(4)植物体细胞杂交的意义：克服了植物体细胞杂交的意义：克服了_。细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶离心、离心、振动、电激振动、电激聚乙二醇聚乙二醇细胞壁细胞壁远缘杂交不亲和的障碍远缘杂交不亲和的障碍五、植物细胞工程的实际应用五、植物细胞工程的实际应用1.1.植物繁殖的新途径：植物繁殖的新途径：(1)(1)微型繁殖：微型繁殖：用于用于_优良品种的植物组织培养技术。优良品种的植物组织培养技术。(2)(2)作物脱毒：选取作物作物脱毒：选取作物_(_(如茎尖如茎尖) )进行组织培养，获得脱毒进行组织培养，获得脱毒苗的技术。苗的技术。(3)(3)人工种子：以植物组织培养得到的人工种子：以植物组织培养得到的_、不定芽、顶芽、腋芽、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。2.2.作物新品种的培育：作物新品种的培育：_和突变体的利用。和突变体的利用。3.3.细胞产物的工厂化生产：如细胞产物的工厂化生产：如_的生产的生产。快速繁殖快速繁殖无毒组织无毒组织胚状体胚状体单倍体育种单倍体育种人参皂甙干粉人参皂甙干粉【速记卡片】【速记卡片】1.1.植物组织培养：植物组织培养：(1)(1)条件：离体组织、器官或细胞条件：离体组织、器官或细胞( (外植体外植体) )、适宜的营养、植物激素。、适宜的营养、植物激素。(2)(2)原理：细胞全能性。原理：细胞全能性。(3)(3)过程：脱分化、再分化。过程：脱分化、再分化。(4)(4)结果：得到个体或细胞产物。结果：得到个体或细胞产物。2.2.植物体细胞杂交：植物体细胞杂交：(1)(1)原理：细胞膜的流动性、细胞全能性。原理：细胞膜的流动性、细胞全能性。(2)(2)过程：去细胞壁、融合、植物组织培养。过程：去细胞壁、融合、植物组织培养。(3)(3)融合方法：物理法融合方法：物理法( (离心、振动、电激等离心、振动、电激等) )、化学法、化学法( (聚乙二醇等聚乙二醇等) )。(4)(4)结果：杂种植株。结果：杂种植株。(5)(5)意义：克服了远缘杂交的不亲和的障碍。意义：克服了远缘杂交的不亲和的障碍。考点一考点一植物组织培养与植物体细胞杂交植物组织培养与植物体细胞杂交1.1.植物组织培养与植物体细胞杂交比较：植物组织培养与植物体细胞杂交比较：名称名称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性能性名称名称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程过程名称名称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交选材选材选取根尖、茎尖、形成层选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化部位最容易诱导脱分化不同的植物细胞不同的植物细胞技术技术操作操作脱分化、再分化等脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合诱导细胞融合关系关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂的技术更复杂2.2.脱分化和再分化的比较：脱分化和再分化的比较：内容内容脱分化脱分化再分化再分化过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体形成体形成体特点特点排列疏松、无规则、高度排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞液泡化的薄壁细胞有根、芽有根、芽条件条件a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素的细胞分裂素的比例适中比例适中d.d.不需要光照不需要光照a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/ /细胞分裂素的比例高细胞分裂素的比例高或低，分别诱导生根或生芽或低，分别诱导生根或生芽d.d.光照光照3.3.杂种植株分析：杂种植株分析：(1)(1)杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征。原因是杂种植株中杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征。原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。含有两种植物的遗传物质。(2)(2)杂种植株的染色体组成和基因型：杂种植株的染色体组成和基因型：分析方法：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、分析方法：体细胞杂交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。基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。实例：若一植物细胞含有实例：若一植物细胞含有2X2X条染色体，条染色体，2 2个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为AabbAabb，另一植物细胞含有，另一植物细胞含有2Y2Y条染色体，条染色体，2 2个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为ccDdccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X+2Y2X+2Y，基因型为，基因型为AabbccDdAabbccDd。【高考警示】【高考警示】植物组织培养原理和过程的剖析植物组织培养原理和过程的剖析(1)(1)全能性大小比较：不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体表全能性大小比较：不同细胞体现全能性能力的大小不同，具体表现为：受精卵现为：受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。呈负相关，但生殖细胞特殊。(2)(2)植物组织培养过程对激素的要求：植物组织培养中不同培养阶段植物组织培养过程对激素的要求：植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素比例不同，因为培养的目的不同培养基含有的激素比例不同，因为培养的目的不同( (生根或生芽生根或生芽) )。【考题回访】【考题回访】1.(20151.(2015广州模拟广州模拟) )如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程。请据图回答下列试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题：问题：(1)(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括包括和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和两类植物激素。两类植物激素。(2)(2)此过程依据的原理是此过程依据的原理是。A A和和B B阶阶段主要进行的分裂方式是段主要进行的分裂方式是，B B阶段除了细胞分裂阶段除了细胞分裂外，还进行细胞外，还进行细胞等。等。(3)(3)此过程要无菌操作，主要是指对此过程要无菌操作，主要是指对进行灭菌消毒。进行灭菌消毒。B B阶段需要光照，原因是阶段需要光照，原因是。(4)(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因基因的结果。的结果。【解题指南】【解题指南】解答本题时特别关注以下两点：解答本题时特别关注以下两点：(1)(1)植物组织培养的培养基成分中营养成分和激素的种类。植物组织培养的培养基成分中营养成分和激素的种类。(2)(2)植物组织培养的过程中需要无菌操作，脱分化过程中不需要光照，植物组织培养的过程中需要无菌操作，脱分化过程中不需要光照，但再分化过程中需要光照。但再分化过程中需要光照。【解析】【解析】(1)(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。两类植物激素。(2)(2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。A A是脱分化过是脱分化过程，程，B B是再分化过程，两者均进行有丝分裂，是再分化过程，两者均进行有丝分裂，B B阶段除了细胞分裂外，阶段除了细胞分裂外，还进行细胞分化等。还进行细胞分化等。(3)(3)植物组织培养过程需要无菌操作，主要是指对培养基进行灭菌消植物组织培养过程需要无菌操作，主要是指对培养基进行灭菌消毒。再分化阶段需要光照，原因是在此过程中芽发育成叶，叶肉细胞毒。再分化阶段需要光照，原因是在此过程中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。中叶绿素的合成需要光照条件。(4)(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因选择性表达的结果。选择性表达的结果。答案：答案：(1)(1)无机物生长素无机物生长素(2)(2)植物细胞的全能性有丝分裂分化植物细胞的全能性有丝分裂分化(3)(3)培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)(4)选择性表达选择性表达【延伸探究】【延伸探究】本题图中本题图中A A阶段和阶段和B B阶段对细胞分裂素和生长素的要求分阶段对细胞分裂素和生长素的要求分别是什么？别是什么？提示：提示：在在A A阶段，即脱分化阶段，生长素阶段，即脱分化阶段，生长素/ /细胞分裂素的值相对适中；细胞分裂素的值相对适中；在在B B阶段，即再分化阶段，生长素阶段，即再分化阶段，生长素/ /细胞分裂素的值高或低，则分别诱细胞分裂素的值高或低，则分别诱导生根或生芽。导生根或生芽。2.(20152.(2015太原模拟太原模拟) )甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分甲含有效成分A A，乙含有效成分，乙含有效成分B B。某研究小组拟培育同时含有。某研究小组拟培育同时含有A A和和B B的的新型药用植物。新型药用植物。回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先去除细胞壁，为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先去除细胞壁，获得具有活力的获得具有活力的，再用化学诱导剂诱导二者融合。形，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成成的融合细胞进一步培养形成组织，然后经过组织，然后经过形成完整的杂种植株。这种培育技术称为形成完整的杂种植株。这种培育技术称为。(2)(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指。假设。假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是这种差异的原因是。(3)(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培养得到的织培养得到的等材料用人工薄膜包装后等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。可得到人工种子。【解析】【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。本题主要考查植物体细胞杂交过程。(1)(1)去除细胞壁后，得到原生质体。诱导融合后，原生质体需要经过去除细胞壁后，得到原生质体。诱导融合后，原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。脱分化过程形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，多倍多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，无法形体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，无法形成正常配子导致不育。成正常配子导致不育。(3)(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包裹上人经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包裹上人工种皮即可形成人工种子。工种皮即可形成人工种子。答案：答案：(1)(1)原生质体愈伤再分化原生质体愈伤再分化( (或分化或分化) )植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术(2)(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体( (其他合理答案也可其他合理答案也可) )在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常( (其他合理答案也可其他合理答案也可) )(3)(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽胚状体、不定芽、顶芽、腋芽( (答对其中一个即可答对其中一个即可) )【易错提醒】【易错提醒】动植物细胞融合的促融方法不同：动物可以用灭活的生动植物细胞融合的促融方法不同：动物可以用灭活的生物病毒促进细胞融合。物病毒促进细胞融合。【加固训练】【加固训练】1.1.通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势( (甲耐盐、乙甲耐盐、乙高产高产) )，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：(1)B(1)B是是，D D是具有是具有优良性状的幼芽。优良性状的幼芽。D D长成的幼苗需要选择的原因是长成的幼苗需要选择的原因是 。(2)(2)由由C C形成植株的过程利用了形成植株的过程利用了技术，愈伤组织形成技术，愈伤组织形成D D需要经过需要经过过程。整个培养过程要在过程。整个培养过程要在条件下进行。条件下进行。(3)(3)植物体细胞融合成功的标志是植物体细胞融合成功的标志是 。目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决，如目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决，如。【解析】【解析】(1)(1)两个原生质体经两个原生质体经PEGPEG诱导后融合，再生出细胞壁后变成杂诱导后融合，再生出细胞壁后变成杂种细胞，利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗，种细胞，利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗，并非每个细胞都能表达出耐盐性状，需要利用含盐培养基进行选择。并非每个细胞都能表达出耐盐性状，需要利用含盐培养基进行选择。(2)C(2)C细胞是杂种细胞，形成植株需要植物组织培养过程，经历了细胞细胞是杂种细胞，形成植株需要植物组织培养过程，经历了细胞的脱分化过程和再分化过程。过程中涉及培养基培养过程，所以无菌的脱分化过程和再分化过程。过程中涉及培养基培养过程，所以无菌操作非常重要。操作非常重要。(3)(3)植物细胞融合时，核质应该都进行融合，当细胞壁再生时，说明植物细胞融合时，核质应该都进行融合，当细胞壁再生时，说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢，即融合成功。植物体融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢，即融合成功。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍，但让杂合子表达出两种细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍，但让杂合子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。植物的优良性状有时还比较困难。答案：答案：(1)(1)融合的原生质体耐盐融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种有耐盐高产和耐盐不高产两种(2)(2)植物组织培养再分化无菌植物组织培养再分化无菌(3)(3)再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性状再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性状2.(20152.(2015徐州模拟徐州模拟) )下面为下面为“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”的培育过程示意图，请的培育过程示意图，请据图回答问题：据图回答问题：(1)(1)若运用传统有性杂交若运用传统有性杂交( (即用番茄、马铃薯杂交即用番茄、马铃薯杂交) )能否得到可育的能否得到可育的杂种植株？为什么？杂种植株？为什么？_。(2)(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是是，依据的原理是，依据的原理是，其中过，其中过程程称为称为技术，过程技术，过程相当于相当于。(3)(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”属于属于倍体植株。倍体植株。(4)(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养进行到进行到( (填字母编号填字母编号) )阶段即可。阶段即可。【解题指南】【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点：解答本题的关键是明确以下两点：(1)(1)植物体细胞杂交的过程分为植物体细胞融合和植物组织培养两个植物体细胞杂交的过程分为植物体细胞融合和植物组织培养两个阶段。阶段。(2)(2)植物体细胞杂交过程中染色体数目变化和染色体数目变异的联系。植物体细胞杂交过程中染色体数目变化和染色体数目变异的联系。【解析】【解析】(1)(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。有性杂交产生后代。(2)(2)过程过程是把是把a a、b b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程合。过程的结果是形成了愈伤组织，所以的结果是形成了愈伤组织，所以为脱分化。为脱分化。(3)“(3)“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。属于异源多倍体中的异源六倍体。(4)(4)柴油是植物细胞的代谢产物，要实现其工业化生产需将柴油树细柴油是植物细胞的代谢产物，要实现其工业化生产需将柴油树细胞培养到愈伤组织，然后进行提取。胞培养到愈伤组织，然后进行提取。答案：答案：(1)(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离不能。不同种的植物存在生殖隔离(2)(2)植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合脱分化脱分化(3)(3)六六(4)e(4)e考点二考点二植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用1.1.植物繁殖的新途径：植物繁殖的新途径：(1)(1)微型繁殖。微型繁殖。概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。微型繁殖有两个优点。微型繁殖有两个优点。a.a.保持优良品种的遗传特性。保持优良品种的遗传特性。b.b.高效快速地实现种苗的大量繁殖。高效快速地实现种苗的大量繁殖。(2)(2)作物脱毒。作物脱毒。解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量降低，品质变差。降低，品质变差。解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。不带病毒，从而获得脱毒苗。理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等。菠萝和香蕉等。(3)(3)人工种子。人工种子。获取方法：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等获取方法：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，用人工薄膜包装。为材料，用人工薄膜包装。解决的问题。解决的问题。a.a.一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；b.b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；c.c.常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。2.2.细胞产物的工厂化生产：细胞产物的工厂化生产：(1)(1)细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。(2)(2)成功的实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现了工成功的实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现了工厂化生产。厂化生产。【提分技法】【提分技法】依据不同的育种需求选择不同的育种方法依据不同的育种需求选择不同的育种方法(1)(1)杂交育种的选择依据：将两亲本的优良性状集中于同一个生物体杂交育种的选择依据：将两亲本的优良性状集中于同一个生物体上。上。(2)(2)单倍体育种的选择依据：需要快速育种，经过秋水仙素处理幼苗，单倍体育种的选择依据：需要快速育种，经过秋水仙素处理幼苗，即可得到纯合植株。即可得到纯合植株。(3)(3)诱变育种的选择依据：需要大幅度改良某一性状。诱变育种的选择依据：需要大幅度改良某一性状。(4)(4)多倍体育种的选择依据：需要提高品种产量，提高营养物质含量。多倍体育种的选择依据：需要提高品种产量，提高营养物质含量。(5)(5)植物微型繁殖技术的选择依据：需要短时间内大面积繁殖某一品植物微型繁殖技术的选择依据：需要短时间内大面积繁殖某一品种的植物。种的植物。【考题回访】【考题回访】1.(20141.(2014广东高考广东高考) )铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎( (简称简称PLBsPLBs，类似愈，类似愈伤组织伤组织) )生产生物碱的实验流程如下：生产生物碱的实验流程如下：在固体培养基上，在固体培养基上，PLBsPLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：图所示，请回答下列问题：(1)(1)选用新生营养芽为外植体的原因是选用新生营养芽为外植体的原因是，诱导，诱导外植体形成外植体形成PLBsPLBs的过程称的过程称。(2)(2)与黑暗条件下相比，与黑暗条件下相比，PLBsPLBs在光照条件下生长的优势体现在在光照条件下生长的优势体现在 ， ，。(3)(3)脱落酸脱落酸(ABA)(ABA)能提高生物碱含量，但会抑制能提高生物碱含量，但会抑制PLBsPLBs的生长。若采用液的生长。若采用液体培养，推测添加适量的体培养，推测添加适量的ABAABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：ABAABA的浓度梯度设置和添加方式：设的浓度梯度设置和添加方式：设4 4个个ABAABA处理组，处理组，1 1个空白对照组，个空白对照组，3 3次重复。因次重复。因ABAABA受热易分解，故一定浓度的无菌受热易分解，故一定浓度的无菌ABAABA母液应在各组液母液应在各组液体培养基体培养基后按比例加入。后按比例加入。实验进程和取样：实验实验进程和取样：实验5050天完成，每天完成，每1010天取样，将样品天取样，将样品(PLBs)(PLBs)称称重重(g/(g/瓶瓶) )后再测定生物碱含量。如初始后再测定生物碱含量。如初始( (第第0 0天天) )数据已知，实验过数据已知，实验过程中还需测定的样品数为程中还需测定的样品数为。依所测定数据确定适宜的依所测定数据确定适宜的ABAABA浓度和培养时间：当某浓度和培养时间：当某3 3个样品个样品( (重复重复样样) )的的时，其对应的时，其对应的ABAABA浓度为适宜浓度，浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。对应的培养时间是适宜培养时间。【解题指南】【解题指南】(1)(1)图示信息：实验流程中形成图示信息：实验流程中形成PLBsPLBs，联系由植物离体，联系由植物离体组织形成愈伤组织的过程；坐标曲线图中曲线的走势表示生物碱含量组织形成愈伤组织的过程；坐标曲线图中曲线的走势表示生物碱含量和和PLBsPLBs重量变化情况，光照影响重量变化情况，光照影响PLBsPLBs重量。重量。(2)(2)隐含知识：脱落酸的作用、细胞的全能性、脱分化、影响隐含知识：脱落酸的作用、细胞的全能性、脱分化、影响PLBsPLBs的的因素。因素。【解析】【解析】本题考查植物组织培养相关知识及读图析图能力、分析实验本题考查植物组织培养相关知识及读图析图能力、分析实验能力。能力。(1)(1)新生营养芽细胞分化程度低，容易形成新生营养芽细胞分化程度低，容易形成PLBsPLBs；根据题干可知，；根据题干可知，PLBsPLBs类似愈伤组织，外植体形成愈伤组织的过程是脱分化。类似愈伤组织，外植体形成愈伤组织的过程是脱分化。(2)(2)据图分析可知，在光照条件下，据图分析可知，在光照条件下，PLBsPLBs约从约从1515天时开始生长，早于天时开始生长，早于黑暗条件下黑暗条件下( (约从第约从第3030天开始生长天开始生长) )；光照条件下；光照条件下PLBsPLBs生长时间约生长时间约3535天，天，长于黑暗条件下生长时间长于黑暗条件下生长时间( (约约2020天天) )；光照条件下最终；光照条件下最终PLBsPLBs重量高于黑重量高于黑暗条件下的暗条件下的PLBsPLBs重量。重量。(3)(3)由于由于ABAABA受热易分解，所以各组液体培养基灭菌后冷却，再加入受热易分解，所以各组液体培养基灭菌后冷却，再加入ABAABA。根据题干信息可知，实验中根据题干信息可知，实验中4 4组组ABAABA处理组加处理组加1 1组对照组，组对照组，3 3次次重复，测定重复，测定1010、2020、3030、4040、5050天共天共5 5组数据，共计组数据，共计7575组样品。组样品。在在适宜的适宜的ABAABA浓度、适宜的培养时间时，样品中生物碱含量最大。浓度、适宜的培养时间时，样品中生物碱含量最大。答案：答案：(1)(1)细胞分化程度低，分裂能力强，生长旺盛脱分化细胞分化程度低，分裂能力强，生长旺盛脱分化(2)(2)生长起始较快增重持续时间较长生长起始较快增重持续时间较长PLBsPLBs产量较高产量较高(3)(3)灭菌冷却灭菌冷却7575生物碱含量最大生物碱含量最大2.(20132.(2013天津高考天津高考) )花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。株。流程如下图。据图回答下列问题：据图回答下列问题：(1)(1)过程过程所需的酶是所需的酶是。(2)(2)过程过程后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的_存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是透压，其作用是。原生质体经过。原生质体经过再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和_植株的根尖，通过植株的根尖，通过、染色和制片等过程制成装、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(5)(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNADNA进行进行PCRPCR扩增，得到扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株双亲及再生植株1 14 4进行进行PCRPCR扩增的结果。据图判断，再生植株扩增的结果。据图判断，再生植株1 14 4中一定是杂种植株的有中一定是杂种植株的有。(6)(6)对杂种植株进行对杂种植株进行接种实验，可筛选出具有高抗性接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。的杂种植株。【解析】【解析】(1)(1)过程过程表示原生质体的制备，要用纤维素酶和果胶酶去表示原生质体的制备，要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁。除植物细胞的细胞壁。(2)(2)用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，肉细胞，一个是花椰菜的根细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)(3)原生质原生质体没有细胞壁的保护，需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳体没有细胞壁的保护，需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定，以避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性；原生质体通定，以避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性；原生质体通过细胞壁再生形成杂种细胞，进而形成愈伤组织。过细胞壁再生形成杂种细胞，进而形成愈伤组织。 (4)(4)分析再生植株染色体变异类型，需要制片观察再生植株细胞染色分析再生植株染色体变异类型，需要制片观察再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体，制作装片的基本程序是解离、体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体，制作装片的基本程序是解离、漂洗、染色、制片。漂洗、染色、制片。(5)(5)根据图谱，花椰菜含有碱基对为根据图谱，花椰菜含有碱基对为300300和和600600的的DNADNA片段，黑芥含有碱基对为片段，黑芥含有碱基对为1 0001 000、1 3001 300和和1 5001 500的片段，再生植株的片段，再生植株3 3只含有长度为只含有长度为300300和和600600的片段，与花椰菜一致，的片段，与花椰菜一致，1 1、2 2、4 4既含有花椰既含有花椰菜菜DNADNA片段，又含有黑芥片段，又含有黑芥DNADNA片段，为杂种植株。片段，为杂种植株。(6)(6)对杂种植株接种对杂种植株接种黑腐病菌，能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株。黑腐病菌，能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株。答案：答案：(1)(1)纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶(2)(2)叶绿体叶绿体(3)(3)保持原生质体完整性细胞壁保持原生质体完整性细胞壁(4)(4)双亲双亲( (或花椰菜和黑芥或花椰菜和黑芥) )解离漂洗解离漂洗(5)1(5)1、2 2、4 4(6)(6)黑腐病菌黑腐病菌【延伸探究】【延伸探究】(1)(1)黑芥原生质体与原生质层是否相同？黑芥原生质体与原生质层是否相同？提示：提示：否。原生质体是指去掉细胞壁后细胞剩余部分，原生质层是指否。原生质体是指去掉细胞壁后细胞剩余部分，原生质层是指细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。(2)(2)植物体细胞杂交与植物组织培养有没有关系？植物体细胞杂交与植物组织培养有没有关系？提示：提示：有。形成杂种细胞后，必须经过植物组织培养的脱分化、再分有。形成杂种细胞后，必须经过植物组织培养的脱分化、再分化得到杂种植株。化得到杂种植株。【加固训练】【加固训练】1.1.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。请据图回答下列问题：请据图回答下列问题：(1)(1)图中图中为愈伤组织，通过为愈伤组织，通过B B过程可最终产生新的植株，通过过程可最终产生新的植株，通过C C过程可产生大量细胞，则图中过程可产生大量细胞，则图中A A、B B、C C分别表示的过程为分别表示的过程为 。其中。其中B B过程的实质是过程的实质是 。(2)(2)对对的培养一般要采用的培养一般要采用培养基，并要不断通入无菌培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是空气并进行搅拌，其目的是_。(3)(3)对对的培养可获得代谢产物的培养可获得代谢产物紫杉醇，但培养后期紫杉醇产紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括量下降，其原因包括_等。等。(4)(4)若若是红豆杉是红豆杉( (基因型为基因型为DdTt)DdTt)的花药，可选用的花药，可选用( (填编号填编号) )制成人工种子，该制成人工种子，该“种子种子”萌发的幼苗用萌发的幼苗用处理，可快速处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为获得纯种植株，该植株的基因型为。【解析】【解析】(1)(1)图中图中为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞( (外植体外植体) )，为愈伤组织，为愈伤组织，为试管苗为试管苗( (胚状体胚状体) )，为植物体，为植物体，为大量的红豆为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。(2)(2)的培养目的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养，在培养过程中通的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养，在培养过程中通入无菌空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的入无菌空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。是让细胞和培养液充分接触。(3)(3)培养后期，由于细胞代谢产物的积培养后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗，导致细胞代谢减弱。累，以及营养物质的消耗，导致细胞代谢减弱。(4)(4)红豆杉的花药经红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体加倍，快速获得培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体加倍，快速获得纯种植株；如果亲本的基因型为纯种植株；如果亲本的基因型为DdTtDdTt，则获得的纯种植株的基因型有，则获得的纯种植株的基因型有DDTTDDTT、DDttDDtt、ddTTddTT、ddttddtt四种。四种。答案：答案：(1)(1)脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达(2)(2)液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触(3)(3)某些代谢产物的积累，营养物质的消耗某些代谢产物的积累，营养物质的消耗(4)(4)秋水仙素秋水仙素DDTTDDTT、DDttDDtt、ddTTddTT、ddttddtt2.2.如图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育如图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”植株的过程，请回答下列问题：植株的过程，请回答下列问题：(1)(1)过程使用了酶，以使植物原生质体相互分离，此处使用的过程使用了酶，以使植物原生质体相互分离，此处使用的溶液浓度较大，从而保证植物细胞会发生溶液浓度较大，从而保证植物细胞会发生，以保护原，以保护原生质体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶生质体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是是。(2)(2)过程过程在化学药剂在化学药剂的作用下会发生细胞融合；的作用下会发生细胞融合；动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是。(3)(3)过程过程属于脱分化，过程属于脱分化，过程属于再分化，细胞发属于再分化，细胞发生分化的根本原因是生分化的根本原因是。(4)(4)过程过程的细胞工程技术是的细胞工程技术是，其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是。(5)(5)植物体细胞杂交的研究在植物体细胞杂交的研究在_方面，取得了巨大突破。方面，取得了巨大突破。【解析】【解析】(1)(1)图中图中过程使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓度溶液过程使用含有纤维素酶和果胶酶的高浓度溶液处理植物细胞，使植物细胞发生质壁分离，从而保护原生质体不被破处理植物细胞，使植物细胞发生质壁分离，从而保护原生质体不被破坏。在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是胰蛋白酶或胶原坏。在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是胰蛋白酶或胶原蛋白酶。蛋白酶。(2)(2)过程过程是诱导原生质体融合，常用的化学促融剂是聚乙是诱导原生质体融合，常用的化学促融剂是聚乙二醇二醇(PEG)(PEG)，而用灭活的病毒促进细胞融合是动物细胞融合特有的方，而用灭活的病毒促进细胞融合是动物细胞融合特有的方式。式。(3)(3)过程为脱分化，过程为脱分化，过程为再分化，愈伤组织在细胞增殖过过程为再分化，愈伤组织在细胞增殖过程中，由于基因选择性表达形成具有根、茎、叶的植物体。程中，由于基因选择性表达形成具有根、茎、叶的植物体。(4)(4)过程过程为植物组织培养。植物组织培养过程中，由于分生组织细胞分为植物组织培养。植物组织培养过程中，由于分生组织细胞分裂旺盛、全能性高，因此常作为组织培养的材料。裂旺盛、全能性高，因此常作为组织培养的材料。(5)(5)植物体细胞杂植物体细胞杂交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，实现不同物种间的基因交可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，实现不同物种间的基因交流。交流。答案：答案：(1)(1)质壁分离胰蛋白酶质壁分离胰蛋白酶( (或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶) )(2)(2)聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)可以使用灭活的病毒可以使用灭活的病毒(3)(3)基因的选择性表达基因的选择性表达(4)(4)植物组织培养全能性高，易培养形成愈伤组织植物组织培养全能性高，易培养形成愈伤组织(5)(5)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍