(人版)2019年高考生物二輪練習(xí)金榜資料：3第三章細(xì)胞工程概述、植物細(xì)胞工程

第三講細(xì)胞工程概述植物細(xì)胞工程一、細(xì)胞工程的基本技術(shù)及應(yīng)用1.細(xì)胞工程的概念(1)操作水平：_____。(2)方法技術(shù)：體外_____條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或利用__________、核移植等技術(shù)改造細(xì)胞。(3)實(shí)施目的：使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而_____________、創(chuàng)造新品種和_________________，以及獲得某些有用的_____________。細(xì)胞無菌細(xì)胞融合改良生物品種加速繁育生物個(gè)體細(xì)胞代謝產(chǎn)物2.細(xì)胞工程的基本技術(shù)(1)植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)：在_____條件下分離植物細(xì)胞或組織，將其放在適當(dāng)?shù)腳______上，給予必要的生長(zhǎng)條件，使它們?cè)隗w外繼續(xù)_________________，形成新的組織、器官和個(gè)體的技術(shù)。(2)細(xì)胞融合技術(shù)：采用自然或人工的方法使兩個(gè)或多個(gè)不同細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。常用的促融合方法有：________、化學(xué)法和_______等。植物細(xì)胞融合前需用_________等去除細(xì)胞壁。無菌培養(yǎng)基生長(zhǎng)、增殖與分化生物法物理法纖維素酶(3)細(xì)胞核移植技術(shù)：將一個(gè)細(xì)胞的_______轉(zhuǎn)移到另一個(gè)____________的細(xì)胞中，從而使受體細(xì)胞獲得新的_________，產(chǎn)生新的生命現(xiàn)象的技術(shù)。(4)染色體工程：人們按照一定的設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地__________________同種或異種染色體，從而達(dá)到定向改變遺傳性狀和____________的一種技術(shù)。細(xì)胞核去除細(xì)胞核遺傳信息消減、添加或替換選育新品種3.細(xì)胞工程的應(yīng)用(連線)二、植物組織培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)1.植物組織培養(yǎng)理論基礎(chǔ)：_____________。2.最常用的材料莖尖、根尖、葉片和花藥等。3.過程(以胡蘿卜的根為例)細(xì)胞的全能性愈傷組織胚狀體4.植物細(xì)胞培養(yǎng)(1)細(xì)胞來源：組織培養(yǎng)過程中形成的_________或其他易分散的組織。(2)培養(yǎng)方法：在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行_____培養(yǎng)。(3)培養(yǎng)結(jié)果：通過繼代培養(yǎng)獲得大量_________。(4)培養(yǎng)目的：獲得人類所需的_________________。(5)培養(yǎng)過程：篩選細(xì)胞獲得次生代謝產(chǎn)物含量高、生長(zhǎng)迅速的_______無性繁殖系_________發(fā)酵生產(chǎn)次級(jí)代謝產(chǎn)物_________。愈傷組織懸浮細(xì)胞群體細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物單細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)分離提純(6)優(yōu)點(diǎn)：①可大量生產(chǎn)具有生理活性的_____________；②生產(chǎn)過程快速、高效，而且不受季節(jié)、_________等條件的限制

次生代謝產(chǎn)物外部環(huán)境三、植物細(xì)胞工程與育種1.利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育新品種(1)植物體細(xì)胞雜交過程：原生質(zhì)體融合愈傷組織(2)實(shí)例：白菜—甘藍(lán)品種的獲得。2.單倍體誘導(dǎo)與利用(2)優(yōu)點(diǎn)：縮短_________、獲得純系等。愈傷組織秋水仙素育種周期1.植物產(chǎn)生的種子能發(fā)育成新個(gè)體，是種子細(xì)胞全能性的體現(xiàn)。()【分析】細(xì)胞全能性是指已分化的細(xì)胞發(fā)育成新個(gè)體的潛能，而種子屬于器官。種子發(fā)育成新的個(gè)體，屬于正常的個(gè)體發(fā)育過程，與已分化的細(xì)胞全能性無關(guān)。2.(2012江蘇T22A)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。()【分析】棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗，這是將高度分化的細(xì)胞培育成了完整個(gè)體，因而體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性?！痢?.同一株綠色開花植物不同部分的細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的愈傷組織細(xì)胞基因都是相同的。()【分析】同一株綠色開花植物的體細(xì)胞和花粉細(xì)胞組織培養(yǎng)得到的愈傷組織細(xì)胞基因不相同。4.在植物組織培養(yǎng)的過程中，脫分化階段不需要光照，再分化階段需要給予光照的條件。()【分析】由于光會(huì)阻礙組織的脫分化，所以脫分化培養(yǎng)階段應(yīng)避光培養(yǎng)，在無光的條件下愈傷組織長(zhǎng)得更快。再分化時(shí)需光照，進(jìn)行光合作用，促進(jìn)植株生長(zhǎng)?！痢?.(2012廣東T2B)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是細(xì)胞雜交。()【分析】草莓植株分生區(qū)細(xì)胞不含病毒或含病毒的量少，可以利用莖尖(或根尖)經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)出脫毒幼苗。6.將愈傷組織包埋在人工種皮中，就形成了人工種子。人工種皮需要具有透氣與透水等特點(diǎn)。()【分析】將胚狀體包上人工種皮和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)即成為人工種子。××7.在植物組織培養(yǎng)中，都需要對(duì)培養(yǎng)基滅菌，還都需要用到CO2培養(yǎng)箱。()【分析】植物組織培養(yǎng)不需要CO2培養(yǎng)箱，而動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)則要放入由95%的空氣再加5%CO2組成的CO2培養(yǎng)箱中，CO2起到調(diào)節(jié)pH的作用。8.(2011上海T22A)外植體可以來自植物的任何細(xì)胞。()【分析】用于組織培養(yǎng)的外植體來自于離體的器官、組織中含有細(xì)胞核的活細(xì)胞。××考點(diǎn)植物細(xì)胞工程

1.理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性2.細(xì)胞全能性的比較(1)生物體內(nèi)：①受精卵的全能性最高。②生殖細(xì)胞也具有較高的潛在全能性(如植物花粉或精子及蜜蜂的卵細(xì)胞)。③體細(xì)胞的全能性較低(含有該物種特有的全套遺傳物質(zhì)，理論上也具有全能性。但在生物體內(nèi)，特定的時(shí)間、空間使體細(xì)胞只能表達(dá)特定的基因，因而全能性難以表現(xiàn))。(2)生物體外：離體的植物細(xì)胞，在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。3.植物組織培養(yǎng)和植物細(xì)胞培養(yǎng)的比較4.植物體細(xì)胞雜交(1)原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性，細(xì)胞的全能性。(2)過程：(3)意義和成果：①意義：克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙、大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。②成果：“白菜—甘藍(lán)”等。【高考警示】有關(guān)植物組織培養(yǎng)過程中條件的分析(1)脫分化形成愈傷組織的過程不需要光，再分化過程需要光，因?yàn)橛鷤M織利用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，而試管苗需要進(jìn)行光合作用以自養(yǎng)。(2)植物組織培養(yǎng)中不同培養(yǎng)階段培養(yǎng)基含有的激素不同，因?yàn)榕囵B(yǎng)的目的不同(生根或生芽)?！镜淅肯聢D所示為植株繁殖的四種人工方式示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)圖中單倍體植株通常的獲取方式是

。若圖中單倍體細(xì)胞含2個(gè)染色體組，A有4個(gè)染色體組，則③過程所用化學(xué)試劑的作用是

。(2)圖中B和C過程的不同點(diǎn)是

，這種不同主要的決定因素是

。(3)若想在C過程中獲得突變體，進(jìn)而培育成新品種植株，應(yīng)用物理誘變或化學(xué)誘變的方法處理

。(4)若要獲得水稻的人工種子，則應(yīng)選用圖中的

結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與正常受精卵形成的

______有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。(5)若D為胡蘿卜—羊角芹，②過程常用的物理方法有

等；經(jīng)融合處理后，含有的細(xì)胞類型有

種(若融合的細(xì)胞只考慮兩兩融合)?！窘馕觥?1)圖中A過程表示單倍體育種，獲取單倍體時(shí)常用花藥離體培養(yǎng)的方法。若要使單倍體的染色體加倍，變成A植株，則需要在③過程中用秋水仙素處理幼苗，以抑制紡錘體的形成過程。(2)圖中B和C過程都是體細(xì)胞的組織培養(yǎng)，其不同點(diǎn)是B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽，這種不同主要的決定因素是細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比值。(3)在組織培養(yǎng)過程中獲得突變體，一般用物理誘變或化學(xué)誘變的方法處理愈傷組織，再由愈傷組織經(jīng)再分化形成突變植株。(4)若要獲得水稻的人工種子，則應(yīng)選用圖中的胚狀體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與正常受精卵形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。(5)若D為植物細(xì)胞融合的過程，②過程常用的物理方法有離心、振動(dòng)、電激等；經(jīng)融合處理后，不一定所有細(xì)胞都參與融合過程，所以含有的細(xì)胞類型有5種：正常的胡蘿卜細(xì)胞、正常的羊角芹細(xì)胞、胡蘿卜-胡蘿卜融合細(xì)胞、羊角芹-羊角芹融合細(xì)胞和胡蘿卜-羊角芹融合細(xì)胞，而兩兩融合的為3種。答案：(1)花藥離體培養(yǎng)抑制細(xì)胞有絲分裂過程中紡錘體的形成(2)B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比值(3)愈傷組織(4)胚狀體胚(5)離心、振動(dòng)、電激3【互動(dòng)探究】(1)③過程使用的化學(xué)試劑是什么？還有其他方法嗎？提示：一定濃度的秋水仙素溶液，還可進(jìn)行低溫處理。目的都是抑制紡錘體的形成，秋水仙素處理與低溫處理都可以達(dá)到這一目的。(2)C過程中如何進(jìn)行物理誘變或化學(xué)誘變？提示：利用紫外線、X射線、堿基類似物等處理連續(xù)進(jìn)行細(xì)胞分裂的愈傷組織。具有細(xì)胞周期的細(xì)胞在外界物理或化學(xué)因素的誘導(dǎo)下基因突變的頻率才會(huì)比較高。【拓展延伸】植物細(xì)胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑(1)通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良品種。特點(diǎn)：①保持優(yōu)良品種的遺傳特性；②高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。(2)作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。2.細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物有蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。3.作物新品種的培育(1)植物組織培養(yǎng)是轉(zhuǎn)基因植物培育過程中的最后一環(huán)。(2)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育單倍體，用于單倍體育種。(3)利用植物體細(xì)胞雜交培育新品種。4.人工種子(1)獲取方法：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，用人工薄膜包裝。(2)解決的問題：①一些植物繁殖周期長(zhǎng)，數(shù)年后才能結(jié)出種子；②有些優(yōu)良作物雜種的后代因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性；③常規(guī)種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制，并且占用大量的土地?！靖呖季尽?1)利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時(shí)，有時(shí)只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產(chǎn)物，如利用組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)人參皂甙干粉。(2)人工種子發(fā)育初期需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。1.植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件和增殖方式是(

)A.脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件；減數(shù)分裂B.導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因；有絲分裂C.將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi)；減數(shù)分裂D.脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件；有絲分裂【解析】選D。植物脫分化過程中僅涉及有絲分裂，減數(shù)分裂發(fā)生在有性生殖過程中；植物的體細(xì)胞由于基因的選擇性表達(dá)沒有體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，只有脫離母體后，給予適宜的營(yíng)養(yǎng)和外界條件，才能表達(dá)全能性。2.用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，則關(guān)于該愈傷組織的說法錯(cuò)誤的是(

)A.是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B.細(xì)胞沒有全能性C.是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成的D.可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)【解析】選B。愈傷組織是經(jīng)脫分化形成的高度液泡化、無定形的薄壁細(xì)胞，具有全能性，可以再分化為根、芽，進(jìn)而形成新植株。3.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，有關(guān)敘述正確的是(

)A.利用此過程獲得的試管苗可能為雜合子B.①②過程中都會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化C.多倍體植株的培育需經(jīng)過如圖所示過程D.此過程依據(jù)的生物學(xué)原理是細(xì)胞膜具有流動(dòng)性【解析】選A。植物的組織培養(yǎng)過程是無性繁殖的過程，如果離體的組織來自純合子，將來得到的試管苗是純合子，如果離體的組織來自雜合子，將來得到的試管苗是雜合子；①為脫分化，②為再分化，脫分化過程沒有細(xì)胞的分化；用秋水仙素處理萌發(fā)的種子和幼苗培養(yǎng)就可獲得多倍體植株，不需組織培養(yǎng)過程；植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性而不是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。4.(2013·無錫模擬)在植物體細(xì)胞雜交實(shí)驗(yàn)中，如果要獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，不用必須考慮(

)A.兩種高等植物間的生殖隔離B.選擇具有期望的某些優(yōu)良性狀的親本C.親本細(xì)胞的融合技術(shù)D.愈傷組織形成和再分化【解析】選A。植物體細(xì)胞雜交的最大優(yōu)勢(shì)就是實(shí)現(xiàn)不同種之間的遠(yuǎn)源雜交，因此要獲得性狀優(yōu)良的作物新品種，就不用考慮物種間是否存在生殖隔離，因此選A。5.(多選)現(xiàn)有甲、乙兩種植物(均為二倍體純種)，其中甲種植物的光合作用能力高于乙種植物，但乙種植物很適宜在鹽堿地種植，且相關(guān)性狀均為核基因控制。要利用甲、乙兩種植物的優(yōu)勢(shì)，培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株，有多種生物技術(shù)手段可以利用。下列所采用的技術(shù)手段中，理論上可行的是(

)A.利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，可獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株B.將乙種植物耐鹽基因?qū)氲郊追N植物的受精卵中，可培育出目的植株C.兩種植物雜交后，得到的F1再利用單倍體育種技術(shù)，可較快獲得純種的目的植株D.誘導(dǎo)兩種植物的花粉融合，并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理，可培育出目的植株【解析】選A、B、D。A項(xiàng)，利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，將兩種植物的細(xì)胞融合，獲得雜種細(xì)胞后再經(jīng)過組織培養(yǎng)可獲得雜種植株，雜種植株具有兩種植物的優(yōu)良性狀，這在理論上是可行的；B項(xiàng)，將乙種植物的耐鹽基因?qū)氲郊追N植物的受精卵中，獲得的轉(zhuǎn)基因植物既有耐鹽性狀，又有光合作用強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，理論上是可行的；C項(xiàng)，由于兩種植物存在著生殖隔離，無法完成雜交，即使能夠雜交，所得F1也不能產(chǎn)生正?？捎呐渥樱蚨荒苡糜趩伪扼w育種。D項(xiàng)，誘導(dǎo)兩種植物的花粉融合后，可獲得雜種細(xì)胞，培育成幼苗后，再用秋水仙素處理，可培育出染色體加倍的目的植株，該植株也可能具有兩種植物的優(yōu)良性狀，理論上也是可行的。6.下圖為植物細(xì)胞融合的大致過程，請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)A、B在融合之前已用

處理，除去了

；A、B到C的過程中，常用的物理方法是

，融合完成的標(biāo)志是

。(2)A、B經(jīng)過C形成的D細(xì)胞還要應(yīng)用

技術(shù)才能把D培養(yǎng)成植株。(3)在A、B到C的過程中，所形成的C有

種(只考慮兩個(gè)細(xì)胞的相互融合)，分別是

，其中培養(yǎng)成雜種植株的應(yīng)該是

類型的組合。【解析】(1)植物細(xì)胞融合前要用纖維素酶和果膠酶去掉細(xì)胞壁，形成原生質(zhì)體；(2)細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)可培育成雜種植株；(3)若只考慮兩個(gè)細(xì)胞的相互融合，則產(chǎn)生AA、BB、AB3種融合細(xì)胞，得到雜種植株的組合應(yīng)該是AB型的組合。答案：(1)纖維素酶和果膠酶細(xì)胞壁電激、振動(dòng)、離心產(chǎn)生新的細(xì)胞壁(2)植物組織培養(yǎng)(3)3

AA、AB、BB

AB7.(2011·江蘇高考)下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是

(

)A.愈傷組織是一團(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞B.二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株C.用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子D.植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)而獲得【解析】選D。愈傷組織是一團(tuán)呈無定形結(jié)構(gòu)，高度液泡化的薄壁細(xì)胞，A錯(cuò)；二倍體植株的花粉經(jīng)過組織培養(yǎng)得到的是不能穩(wěn)定遺傳且高度不育的單倍體植株，B錯(cuò)；人工種子是由人工薄膜、胚狀體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(人工胚乳)三部分構(gòu)成，C錯(cuò)。8.(多選)(2010·江蘇高考)明黨參是我國(guó)珍稀藥用植物，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)性開發(fā)利用的方法有(

)A.設(shè)計(jì)細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)藥用成分的工廠化生產(chǎn)B.大量培養(yǎng)愈傷組織，直接提取藥用成分C.大規(guī)模栽培組織培養(yǎng)苗，獲取藥用成分D.利用組織培養(yǎng)獲得胚狀體，制成人工種子【解析】選A、B、C、D。本題考查了植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)明黨參進(jìn)行保護(hù)性開發(fā)可采用設(shè)計(jì)細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的方法，也可通過大量培養(yǎng)愈傷組織，直接提取，還可通過大量培育培養(yǎng)苗而獲取藥用成分，還可獲取人工種子進(jìn)行大面積種植。9.(2012·江蘇高考)某研究組對(duì)秈稻開展了組織培養(yǎng)及相關(guān)研究，請(qǐng)回答下列問題：(1)2，4-D常用于秈稻愈傷組織的誘導(dǎo)，對(duì)形態(tài)的發(fā)生有一定的抑制作用。為促進(jìn)愈傷組織再分化，在配制分化培養(yǎng)基時(shí)需

(填“升高”“保持”或“降低”)2，4-D的濃度。(2)當(dāng)秈稻愈傷組織在只含有細(xì)胞分裂素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時(shí)，出現(xiàn)具有分生能力的綠色芽點(diǎn)，但不能繼續(xù)出芽，通常在培養(yǎng)基中添加

，以促進(jìn)幼苗形成。(3)研究中用顯微鏡可以觀察到的現(xiàn)象是

(填下列序號(hào))。①綠色芽點(diǎn)細(xì)胞排列松散②剛?cè)诤系亩i稻和稗草雜交細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離