2024年高中生物新教材同步選擇性必修第三冊(cè)第2章 細(xì)胞工程第1節(jié)　植物細(xì)胞工程第1課時(shí)　植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)

2024年高中生物新教材同步選擇性必修第三冊(cè)第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程第1課時(shí)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)對(duì)接1.簡(jiǎn)述植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的原理和過(guò)程。2.嘗試進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。1.科學(xué)探究——結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)，嘗試設(shè)計(jì)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖。2.社會(huì)責(zé)任——了解植物組織培養(yǎng)技術(shù)已取得的進(jìn)展和尚未解決的問(wèn)題，認(rèn)同科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的過(guò)程。知識(shí)點(diǎn)1植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.細(xì)胞工程的概念原理和方法細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等操作水平細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平目的獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品分類(lèi)植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程2.植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)——細(xì)胞具有全能性(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)在生物體內(nèi)細(xì)胞沒(méi)有表現(xiàn)出全能性的原因：在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性地表達(dá)。3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念將離體的植物器官、組織或細(xì)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(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。(2)理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞一般具有全能性。(3)基本過(guò)程(4)菊花的組織培養(yǎng)知識(shí)點(diǎn)2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1.概念將不同來(lái)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.過(guò)程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(shì)。(1)植物的每個(gè)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。(×)(2)愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化后形成的。(×)(3)無(wú)論脫分化還是再分化，過(guò)程中均需提供光照。(×)(4)原生質(zhì)體融合時(shí)常用的化學(xué)法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。(√)(5)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的最終目的是得到雜種細(xì)胞。(×)(6)利用物理法或化學(xué)法可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞誘導(dǎo)融合。(×)eq\x(教材P35“圖2－1”拓展)1.觀察植物組織培養(yǎng)流程圖，將①～④序號(hào)填寫(xiě)在圖中A～D所指的空格處。①誘導(dǎo)生根②接種外植體③誘導(dǎo)愈傷組織④誘導(dǎo)生芽eq\x(教材P38“練習(xí)與應(yīng)用”拓展訓(xùn)練)2.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自?xún)?yōu)勢(shì)，通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。(1)圖中a、b、c、d分別表示什么？提示a表示用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞；b表示誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞；c表示培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽；d表示要將植株種在高鹽環(huán)境中進(jìn)行選擇。(2)由c形成植株的過(guò)程利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，形成愈傷組織需要經(jīng)過(guò)脫分化過(guò)程，愈傷組織形成c需要經(jīng)過(guò)再分化過(guò)程。(3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。探究點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)觀察菊花的組織培養(yǎng)流程圖，探究以下問(wèn)題：(1)植物細(xì)胞具有全能性的原因是細(xì)胞中含有本物種全套的遺傳信息。由植物組織培養(yǎng)過(guò)程可知，植物細(xì)胞全能性表現(xiàn)的條件為離體、一定的營(yíng)養(yǎng)條件、適宜植物激素的誘導(dǎo)、無(wú)菌無(wú)毒等。植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)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(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。(2)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中再分化(填“脫分化”或“再分化”)過(guò)程需要光照，光的作用是誘導(dǎo)葉綠素的合成，利于幼苗進(jìn)行光合作用。(3)選用菊花的外植體時(shí)，一般選用形成層細(xì)胞或組織塊，其原因是什么？_________________________________________________________________。提示形成層細(xì)胞由于分裂旺盛，全能性高，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，其他部分如葉、花全能性低，不易培養(yǎng)成小植株。(4)為什么說(shuō)從繁殖方式上看，植物組織培養(yǎng)的繁殖方式是無(wú)性繁殖？提示植物組織培養(yǎng)是在細(xì)胞有絲分裂和細(xì)胞分化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，此過(guò)程并沒(méi)有生殖細(xì)胞的產(chǎn)生，所以是無(wú)性繁殖。(5)在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒、滅菌，并且要求無(wú)菌操作？提示培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，這些微生物會(huì)和外植體爭(zhēng)奪培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并且產(chǎn)生大量對(duì)外植體有害的物質(zhì)，導(dǎo)致外植體死亡。(1)細(xì)胞全能性大小的比較①植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞(動(dòng)物細(xì)胞只有細(xì)胞核表現(xiàn)全能性)。②受精卵>生殖細(xì)胞(精子、卵細(xì)胞)>體細(xì)胞。③體細(xì)胞：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。(2)植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件①離體狀態(tài)：器官、組織或細(xì)胞。②營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：種類(lèi)齊全、比例合適。③植物激素：生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素。④外界條件：適宜的溫度、pH和光照(愈傷組織的形成和生長(zhǎng)需避光培養(yǎng)，再分化培養(yǎng)需照光)等。⑤無(wú)菌操作。1.植物激素對(duì)組織培養(yǎng)的影響(1)由愈傷組織進(jìn)行細(xì)胞分化時(shí)，一般要先誘導(dǎo)其生芽，然后誘導(dǎo)其生根，可通過(guò)控制培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素用量的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。生長(zhǎng)素用量/細(xì)胞分裂素用量結(jié)果比值高有利于根的分化，抑制芽的形成比值低有利于芽的分化，抑制根的形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成2.植物組織培養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題(1)接種時(shí)注意外植體的方向，應(yīng)將外植體的形態(tài)學(xué)下端插入培養(yǎng)基，不能倒插。(2)培養(yǎng)一株完整的試管苗，必須先進(jìn)行生芽培養(yǎng)，再進(jìn)行生根培養(yǎng)。如果順序顛倒，先誘導(dǎo)生根，就不好誘導(dǎo)生芽了。(3)菊花的組織培養(yǎng)中，愈傷組織的形成一般不需要光照，而在再分化的培養(yǎng)過(guò)程中，需要一定的光照。(4)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養(yǎng)生長(zhǎng)，出瓶后一定要注意保溫、保濕。(5)試管苗的光合作用能力弱，在移栽前應(yīng)給予較強(qiáng)光照閉瓶煉苗，以促進(jìn)幼苗向自養(yǎng)苗轉(zhuǎn)化。[例1]植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件和增殖方式分別是()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；有絲分裂答案D解析植物細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件：①離體的器官、組織或細(xì)胞和適宜的外界條件；②一定的營(yíng)養(yǎng)(無(wú)機(jī)、有機(jī)成分)和植物激素。植物細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)形成植物體，包括脫分化和再分化兩個(gè)重要的過(guò)程，在這兩個(gè)過(guò)程中細(xì)胞都是通過(guò)有絲分裂方式進(jìn)行增殖的。[例2]下面是植物組織培養(yǎng)過(guò)程示意圖，下列相關(guān)說(shuō)法正確的是()eq\x(外植體)eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(愈傷組織)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(長(zhǎng)出叢芽)eq\o(→,\s\up7(③))eq\x(生根)eq\o(→,\s\up7(④))eq\x(移栽成活)A.上述植物組織培養(yǎng)過(guò)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(duì)外植體進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌處理，以防止雜菌污染C.外植體若是月季的花藥，則圖中的①過(guò)程需要光照D.外植體若是菊花的根尖組織，因細(xì)胞中沒(méi)有葉綠體，故培養(yǎng)成的新植株葉片無(wú)色答案A解析植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性，A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錯(cuò)誤；①過(guò)程是脫分化過(guò)程，月季花藥的脫分化過(guò)程不需要光照且應(yīng)避光培養(yǎng)，當(dāng)愈傷組織分化長(zhǎng)出叢芽和生根時(shí)才需要光照，C錯(cuò)誤；菊花根尖組織中含有控制葉綠體形成的基因，在培養(yǎng)過(guò)程中，基因的選擇性表達(dá)會(huì)使培養(yǎng)成的新植株葉片呈綠色，D錯(cuò)誤。脫分化與再分化的比較名稱(chēng)脫分化再分化過(guò)程外植體→愈傷組織愈傷組織→胚狀體(長(zhǎng)出芽和根)形成體特點(diǎn)不定形的薄壁組織團(tuán)塊有根和芽條件離體、適宜的營(yíng)養(yǎng)、無(wú)菌無(wú)毒生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比例適中比例高時(shí)，誘導(dǎo)根的形成；比例低時(shí)，誘導(dǎo)芽的形成光照不需要需要探究點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖如下：(1)圖中過(guò)程：①為去除細(xì)胞壁，②為再生出新的細(xì)胞壁，③為脫分化，④為再分化。(2)獲得原生質(zhì)體時(shí)，應(yīng)在等滲(填“低滲”或“等滲”)溶液中進(jìn)行，理由是低滲溶液中原生質(zhì)體易吸水漲破。(3)若只考慮細(xì)胞兩兩融合，經(jīng)過(guò)程②后可得到3種細(xì)胞，其中符合要求的細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組。(4)通過(guò)體細(xì)胞雜交獲得的植株是否可育？說(shuō)出你的理由。提示可育，通過(guò)體細(xì)胞雜交獲得的植株為異源四倍體，含有同源染色體，可以正常聯(lián)會(huì)。(5)從新品種培育的角度分析，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是什么？提示打破生殖隔離，使不同種植物雜交成為可能。有關(guān)植物體細(xì)胞雜交的幾個(gè)關(guān)注點(diǎn)(1)植物體細(xì)胞融合的障礙：細(xì)胞壁?？梢杂美w維素酶和果膠酶去除。(2)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志：產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。在此過(guò)程中高爾基體與細(xì)胞壁的形成有關(guān)，同時(shí)該過(guò)程還需要線(xiàn)粒體提供能量。(3)植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果：產(chǎn)生新的植株。(4)融合后的雜種細(xì)胞篩選假設(shè)用于雜交的兩種植物細(xì)胞分別為A、B，則誘導(dǎo)融合后的產(chǎn)物有三類(lèi)：未融合的細(xì)胞(A和B)；兩兩融合的細(xì)胞(AA、BB和AB)；多細(xì)胞融合體。兩兩融合的細(xì)胞中，只有AB型細(xì)胞是我們需要的雜種細(xì)胞，所以要進(jìn)行篩選。(5)植物體細(xì)胞雜交的生殖方式：無(wú)性生殖。(6)雜種植株遺傳物質(zhì)的變化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)之和。②染色體組數(shù)通常也是兩親本細(xì)胞染色體組數(shù)之和，形成異源多倍體。(7)植物體細(xì)胞雜交育種的優(yōu)點(diǎn)和局限性①優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。②局限性：目前仍有許多理論和技術(shù)問(wèn)題未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需求表現(xiàn)出雙親的優(yōu)良性狀。[例3]甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.為了培育該新型藥用植物，取甲和乙的葉片，先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁B.用化學(xué)誘導(dǎo)劑PEG或高Ca2＋—高pH誘導(dǎo)二者融合C.形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成愈傷組織，之后形成整個(gè)植株，這一過(guò)程中進(jìn)行了植物組織培養(yǎng)D.上述雜種植株屬于二倍體答案D解析植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，根據(jù)酶的專(zhuān)一性原理，利用纖維素酶和果膠酶可以除去植物細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體，A正確；誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合可用化學(xué)誘導(dǎo)劑PEG或高Ca2＋—高pH等方法，B正確；形成的融合細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)，脫分化形成愈傷組織，之后形成植株，C正確；甲、乙都是二倍體，體細(xì)胞雜交得到的是異源四倍體，D錯(cuò)誤。[例4]玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均為二倍體植物，某實(shí)驗(yàn)小組擬用體細(xì)胞雜交技術(shù)培育富含β-胡蘿卜素的“黃金大米”植株，過(guò)程設(shè)計(jì)如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)制備原生質(zhì)體的過(guò)程不能在清水中進(jìn)行，以防止________________________。(2)原生質(zhì)體融合過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞膜____________的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(3)圖中融合的雜種細(xì)胞中含有________個(gè)染色體組，該雜種細(xì)胞培育形成的植株的精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中能產(chǎn)生________個(gè)四分體。(4)③過(guò)程________(填“需要”或“不需要”)在光下進(jìn)行，⑤過(guò)程中愈傷組織分化的方向與培養(yǎng)基中________有關(guān)。答案(1)原生質(zhì)體吸水漲破(2)具有流動(dòng)性(3)422(4)不需要植物激素的種類(lèi)和比例解析(1)由于細(xì)胞壁對(duì)細(xì)胞有支持和保護(hù)作用，所以制備原生質(zhì)體的過(guò)程不能在清水中進(jìn)行，以防止原生質(zhì)體吸水漲破。(2)原生質(zhì)體融合過(guò)程體現(xiàn)了細(xì)胞膜具有流動(dòng)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(3)由于玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均為二倍體植物，所以圖中融合的雜種細(xì)胞中含有4個(gè)染色體組，該雜種細(xì)胞含有44條染色體，所以培育形成的植株的精原細(xì)胞在減數(shù)分裂過(guò)程中能產(chǎn)生22個(gè)四分體。(4)③過(guò)程為雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁，不需要在光下進(jìn)行，⑤過(guò)程中愈傷組織分化的方向與培養(yǎng)基中植物激素的種類(lèi)和比例有關(guān)。思維導(dǎo)圖晨讀必背1.植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程eq\x(外植體)eq\o(→,\s\up7(脫分化))eq\x(愈傷組織)eq\o(→,\s\up7(再分化))eq\x(芽、根)→eq\x(完整植株)2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞一般具有全能性，植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞膜具有流動(dòng)性和植物細(xì)胞一般具有全能性。3.去除細(xì)胞壁制備原生質(zhì)體用到的酶是纖維素酶和果膠酶。4.人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有物理法(電融合法和離心法)和化學(xué)法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]。隨堂檢測(cè)1.下列植物組織細(xì)胞，在條件適宜的情況下，最易表達(dá)其全能性的是()A.莖韌皮部細(xì)胞 B.葉肉細(xì)胞C.受精卵 D.根尖分生區(qū)細(xì)胞答案C解析細(xì)胞的全能性由大到小依次是受精卵、生殖細(xì)胞、體細(xì)胞。2.如圖為煙草植物組織培養(yǎng)過(guò)程的流程圖，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.過(guò)程③發(fā)生脫分化，其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)B.過(guò)程②應(yīng)根據(jù)要求使用適宜的培養(yǎng)基，在避光的環(huán)境中進(jìn)行C.對(duì)過(guò)程①獲取的根組織塊應(yīng)做消毒處理D.植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞一般具有全能性答案A解析過(guò)程③發(fā)生再分化，其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，A錯(cuò)誤；過(guò)程②為脫分化，應(yīng)根據(jù)要求使用適宜的培養(yǎng)基，在避光的環(huán)境中進(jìn)行，否則不能形成愈傷組織，B正確；對(duì)過(guò)程①獲取的根組織塊(外植體)應(yīng)做消毒處理，C正確；植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞一般具有全能性，D正確。3.白菜、甘藍(lán)均為二倍體，體細(xì)胞染色體數(shù)目分別為20、18。白菜—甘藍(lán)是用細(xì)胞工程的方法培育出來(lái)的蔬菜新品種，它具有生長(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)、易儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，如圖為“白菜—甘藍(lán)”的培育過(guò)程，請(qǐng)回答問(wèn)題：(1)為了得到原生質(zhì)體，需先用____________處理白菜和甘藍(lán)的細(xì)胞。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有多種，常用的化學(xué)方法是____________(填寫(xiě)中文名稱(chēng)，寫(xiě)出兩種即可)，融合完成的標(biāo)志是____________。由雜種細(xì)胞得到白菜—甘藍(lán)植株還需經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)，其中不需要光照的培養(yǎng)過(guò)程為_(kāi)_________________________________________________________________。(3)經(jīng)花粉直接培育的白菜—甘藍(lán)植株，體細(xì)胞的染色體數(shù)為_(kāi)_______。這種植株通常不育，為使其可育，需進(jìn)行人工誘導(dǎo)，通過(guò)對(duì)幼苗使用________進(jìn)行處理，這種變異屬于________。(4)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________________。答案(1)纖維素酶、果膠酶(2)聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法形成的雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁脫分化(3)19秋水仙素染色體變異(4)打破生殖隔離、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種解析(1)植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，可使用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，得到原生質(zhì)體。(2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的物理法包括電融合法、離心法等；化學(xué)法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。融合完成的標(biāo)志是形成的雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁。將雜種細(xì)胞培育成雜種植株還需要使用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，包括脫分化和再分化兩個(gè)階段，其中脫分化過(guò)程一般不需要光照，再分化過(guò)程要給予適當(dāng)光照。(3)經(jīng)花粉直接培育的白菜—甘藍(lán)植株，體細(xì)胞的染色體數(shù)為(20＋18)÷2＝19，不含同源染色體，這種植株通常不育，為使其可育，可通過(guò)使用秋水仙素使其染色體加倍，這種變異屬于染色體變異。(4)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是打破生殖隔離、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。eq\a\vs4\al\co1(課后·分層訓(xùn)練)(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.下列有關(guān)植物細(xì)胞全能性的說(shuō)法，不正確的是()A.體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因B.高度分化的細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性C.植物細(xì)胞一般具有全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)D.從一粒玉米種子長(zhǎng)成一棵植株體現(xiàn)了細(xì)胞具有全能性答案D解析植物體的體細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因，A正確；高度分化的細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性，B正確；植物細(xì)胞一般具有全能性是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的理論基礎(chǔ)，C正確；玉米種子是新植物幼體，長(zhǎng)成一棵植株沒(méi)有體現(xiàn)植物細(xì)胞具有全能性，D錯(cuò)誤。2.青蒿素是從黃花蒿的葉片中所提取的一種代謝產(chǎn)物，而莖及其他部位中的青蒿素含量極少，關(guān)于利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)青蒿素的敘述中，正確的是()A.在黃花蒿組織培養(yǎng)過(guò)程中脫分化階段必須給予充足的光照B.培養(yǎng)基中添加的生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值低時(shí)有利于誘導(dǎo)芽的形成C.可通過(guò)大量培養(yǎng)愈傷組織以直接獲得青蒿素D.同一株黃花蒿不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型一定相同答案B解析植物組織培養(yǎng)包括脫分化和再分化兩個(gè)過(guò)程，其中脫分化過(guò)程不需要光照，而再分化過(guò)程需要光照，A錯(cuò)誤；培養(yǎng)基中添加的生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的值低時(shí)有利于誘導(dǎo)芽的形成，比值高時(shí)有利于誘導(dǎo)根的形成，B正確；青蒿素是從植物黃花蒿的葉片中所提取的一種代謝產(chǎn)物，而莖及其他部位中的青蒿素含量及其微小，因此通過(guò)大量培養(yǎng)愈傷組織不能直接獲得青蒿素，C錯(cuò)誤；同一株綠色開(kāi)花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型不一定相同，如花粉細(xì)胞培養(yǎng)形成的愈傷組織細(xì)胞的細(xì)胞核中的基因只有體細(xì)胞的一半，D錯(cuò)誤。3.為探究菊花原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件和植株再生能力，某研究小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖。下列敘述正確的是()A.過(guò)程①獲得的原生質(zhì)體需懸浮在30%蔗糖溶液中B.過(guò)程②需提高生長(zhǎng)素的比例以促進(jìn)芽的分化C.過(guò)程③需用秋水仙素處理誘導(dǎo)細(xì)胞壁再生D.原生質(zhì)體雖無(wú)細(xì)胞壁但仍保持細(xì)胞的全能性答案D解析過(guò)程①獲得的原生質(zhì)體不能懸浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可導(dǎo)致原生質(zhì)體失水皺縮甚至死亡，A錯(cuò)誤；過(guò)程②為再分化過(guò)程，需提高細(xì)胞分裂素的比例以促進(jìn)芽的分化，B錯(cuò)誤；過(guò)程③不需用秋水仙素處理，誘導(dǎo)細(xì)胞壁再生，C錯(cuò)誤；原生質(zhì)體雖無(wú)細(xì)胞壁，但含有細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)，即含有全部的遺傳信息，因此原生質(zhì)體仍保持細(xì)胞的全能性，D正確。4.如圖為菊花組織培養(yǎng)過(guò)程圖解，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.接種組織培養(yǎng)之前，培養(yǎng)基和所有器械都要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌B.嫩枝組織細(xì)胞形成試管苗的過(guò)程說(shuō)明植物細(xì)胞具有全能性C.菊花組織的培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)基中必須添加植物激素D.溫度和光照等條件對(duì)植物組織培養(yǎng)有較大影響答案C解析在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)基中常常要添加植物激素，但不是都必須添加植物激素，如菊花莖段組織培養(yǎng)比較容易，培養(yǎng)基中不需添加植物激素，C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)5.已知菌種M為組氨酸依賴(lài)菌(在缺乏組氨酸的培養(yǎng)基中無(wú)法存活)，菌種N為色氨酸依賴(lài)菌(在缺乏色氨酸的培養(yǎng)基中無(wú)法存活)。為了獲得具有它們共同優(yōu)良性狀的融合菌，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)，下列分析正確的是()A.過(guò)程a需要纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁B.過(guò)程b產(chǎn)生的融合細(xì)胞類(lèi)型有3種C.過(guò)程c需要在培養(yǎng)基X中添加組氨酸和色氨酸D.從培養(yǎng)基X中分離出的菌種P對(duì)兩種氨基酸均不依賴(lài)答案D解析菌種的細(xì)胞壁的成分不是纖維素和果膠，故不能用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，A錯(cuò)誤；過(guò)程b產(chǎn)生的兩兩融合的細(xì)胞類(lèi)型有3種，分別為M細(xì)胞和M細(xì)胞融合、N細(xì)胞和N細(xì)胞融合、M細(xì)胞和N細(xì)胞融合，但如果兩個(gè)以上細(xì)胞間的融合會(huì)導(dǎo)致多于3種類(lèi)型，B錯(cuò)誤；過(guò)程c需要培養(yǎng)基X中不含組氨酸和色氨酸，這樣才能篩選出雜種融合菌，C錯(cuò)誤；從培養(yǎng)基X中分離出的菌種P對(duì)兩種氨基酸均不依賴(lài)，D正確。6.下列關(guān)于植物體細(xì)胞雜交和植物組織培養(yǎng)的相同點(diǎn)的敘述錯(cuò)誤的是()A.都以植物細(xì)胞一般具有全能性作為理論基礎(chǔ)B.都屬于植物細(xì)胞工程技術(shù)C.都能形成雜種細(xì)胞D.植物體細(xì)胞雜交過(guò)程能體現(xiàn)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性的特點(diǎn)答案C解析植物體細(xì)胞雜交和植物組織培養(yǎng)都屬于植物細(xì)胞工程技術(shù)，都以植物細(xì)胞一般具有全能性作為理論基礎(chǔ)，A、B正確；植物組織培養(yǎng)不會(huì)形成雜種細(xì)胞，C錯(cuò)誤；植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中原生質(zhì)體融合能體現(xiàn)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性，D正確。7.栽培種馬鈴薯是四倍體，野生種馬鈴薯是二倍體?？蒲腥藛T嘗試將野生種馬鈴薯與栽培種馬鈴薯的原生質(zhì)體融合培養(yǎng)，以改良栽培種的遺傳特性，下列相關(guān)敘述正確的是()A.野生種馬鈴薯和栽培種馬鈴薯不存在生殖隔離B.制備馬鈴薯的原生質(zhì)體，應(yīng)用酶解法去除細(xì)胞壁C.可用聚乙二醇、滅活的病毒、電融合法等誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合D.制備原生質(zhì)體和誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合都需要在低滲溶液中進(jìn)行答案B解析野生種馬鈴薯(二倍體)和栽培種馬鈴薯(四倍體)不能產(chǎn)生可育的后代，是兩個(gè)不同的物種，存在生殖隔離，A錯(cuò)誤；可用化學(xué)法(如聚乙二醇融合法等)、物理法(如電融合法等)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，但不能用滅活的病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，C錯(cuò)誤；制備原生質(zhì)體和誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合不能在低滲溶液中進(jìn)行，原因是在低滲溶液中原生質(zhì)體會(huì)吸水膨脹，甚至漲破，D錯(cuò)誤。8.野生黑芥(2n＝16)具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜(2n＝18)易患黑腐病而減產(chǎn)，研究者用一定劑量的紫外線(xiàn)處理黑芥原生質(zhì)體使其染色體片段化，再誘導(dǎo)完整的花椰菜原生質(zhì)體與紫外線(xiàn)處理過(guò)的黑芥原生質(zhì)體融合，流程如圖。下列相關(guān)敘述不正確的是()A.過(guò)程①需用纖維素酶和果膠酶處理獲得原生質(zhì)體B.過(guò)程①②③④均需在無(wú)菌無(wú)毒的環(huán)境中操作C.從過(guò)程③到過(guò)程④需要更換新的培養(yǎng)基D.體細(xì)胞中含有34條染色體的即為所需的雜種植株答案D解析過(guò)程①需用纖維素酶和果膠酶處理獲得原生質(zhì)體，A正確；過(guò)程①②③④均需在無(wú)菌無(wú)毒的環(huán)境中操作，B正確；從過(guò)程③到過(guò)程④需要更換新的培養(yǎng)基，C正確；由于基因的選擇性表達(dá)，體細(xì)胞中含有34條染色體的不一定是所需的雜種植株，D錯(cuò)誤。9.擬采用“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”的方法繁殖一種名貴花卉。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.外植體消毒的原則是既要?dú)⑺啦牧媳砻娴奈⑸铮忠獪p少消毒劑對(duì)細(xì)胞的傷害B.對(duì)外植體進(jìn)行消毒時(shí)要用到體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液C.出芽是外植體經(jīng)細(xì)胞脫分化后再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控D.誘導(dǎo)生根時(shí)，培養(yǎng)基中通常含有NAA等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑答案B解析對(duì)外植體進(jìn)行消毒時(shí)要用到體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液，B錯(cuò)誤。10.培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過(guò)程如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有________。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是____________________________________________________________________。(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是____________________________________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過(guò)細(xì)胞的________過(guò)程，最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進(jìn)行光照培養(yǎng)，其作用是____________________________________________________________________。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的________，這種繁殖方式屬于________繁殖。答案(1)全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)(2)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(3)誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同再分化(或答：分化)(4)誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用(5)遺傳特性無(wú)性解析(1)分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有全能性。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊時(shí)要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。(3)決定植物細(xì)胞脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類(lèi)和比例，步驟⑤(誘導(dǎo)愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同，故步驟⑤到步驟⑥需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過(guò)細(xì)胞的再分化過(guò)程形成試管苗。(4)步驟⑥需要光照培養(yǎng)，其作用是誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，因此屬于無(wú)性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。11.青蒿素是治療瘧疾的特效藥物，中國(guó)科學(xué)家屠呦呦因在抗瘧疾藥物青蒿素的提取方面做出了突出貢獻(xiàn)而獲得2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。下圖為利用組織培養(yǎng)獲得含青蒿素較高的黃花蒿的基本流程。試回答下列問(wèn)題：(1)青蒿素通過(guò)使瘧原蟲(chóng)的線(xiàn)粒體內(nèi)膜脫落，導(dǎo)致其____________過(guò)程受阻，使細(xì)胞缺乏____________而不能正常增殖。(2)圖中①②代表的生理過(guò)程分別________________________________________________________。此過(guò)程除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外還必須向培養(yǎng)基中添加____________________。植物組織培養(yǎng)的主要原理是_____________________________________________________________________。(3)組織培養(yǎng)過(guò)程中外植體通常選取黃花蒿的分生區(qū)組織的原因是___________________________________________________________________，愈傷組織中提取不到青蒿素的原因是___________________________________。過(guò)程②和過(guò)程③使用的培養(yǎng)基中，細(xì)胞分裂素比例較高的是過(guò)程________。(4)某小組得到的黃花蒿幼苗葉片顏色為黃色，可能的原因是培養(yǎng)基中沒(méi)有添加________元素，也可能是。答案(1)有氧呼吸(第三階段)能量供應(yīng)(2)脫分化、再分化植物激素(或生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)植物細(xì)胞一般具有全能性(3)生長(zhǎng)較為旺盛，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織相關(guān)基因沒(méi)有在愈傷組織中表達(dá)②(4)鎂培育過(guò)程中沒(méi)有給予光照解析(1)線(xiàn)粒體內(nèi)膜是有氧呼吸第三階段的反應(yīng)場(chǎng)所，所以青蒿素通過(guò)使瘧原蟲(chóng)的線(xiàn)粒體內(nèi)膜脫落，導(dǎo)致其有氧呼吸第三階段過(guò)程受阻，使細(xì)胞缺乏能量供應(yīng)而不能正常增殖。(2)分析圖示，①表示脫分化，②表示再分化誘導(dǎo)生芽。培養(yǎng)基中需添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)。植物組織培養(yǎng)的主要原理是植物細(xì)胞一般具有全能性。(3)分生區(qū)組織的細(xì)胞生長(zhǎng)較為旺盛，容易得到愈傷組織，因此常作為組織培養(yǎng)過(guò)程中外植體的材料，愈傷組織中提取不到青蒿素的原因是相關(guān)基因沒(méi)有在愈傷組織中表達(dá)。過(guò)程②表示再分化誘導(dǎo)生芽，過(guò)程③表示誘導(dǎo)生根，細(xì)胞分裂素有利于生芽，生長(zhǎng)素有利于生根，所以過(guò)程②中細(xì)胞分裂素比例較高。(4)某小組得到的黃花蒿幼苗葉片顏色為黃色，即為類(lèi)胡蘿卜素的顏色，缺少葉綠素，可能的原因是培養(yǎng)基中沒(méi)有添加鎂元素，也可能是培育過(guò)程中沒(méi)有給予光照。第2課時(shí)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)對(duì)接1.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程的應(yīng)用有效提高了生產(chǎn)效率。2.列舉植物細(xì)胞工程在作物新品種培育方面的應(yīng)用。3.概述細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的原理。1.生命觀念——會(huì)用生命觀念解釋植物細(xì)胞工程給人們帶來(lái)的影響。2.科學(xué)思維——結(jié)合單倍體育種、誘變育種等育種方法來(lái)理解植物組織培養(yǎng)在作物新品種培育方面的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)1植物繁殖的新途徑1.快速繁殖2.作物脫毒知識(shí)點(diǎn)2作物新品種的培育及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.作物新品種的培育(1)單倍體育種(2)突變體的利用2.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(1)微型繁殖技術(shù)只能保持親本的優(yōu)良特性(×)(2)葡萄的扦插、桃樹(shù)的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖(×)(3)脫毒苗培育所選的組織培養(yǎng)材料可以來(lái)自植株的任何部位(×)(4)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，獲得抗病毒的新物種(×)(5)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)產(chǎn)生突變體，可直接培育出具有優(yōu)良性狀的新品種(×)(6)通過(guò)植物細(xì)胞培養(yǎng)獲得細(xì)胞產(chǎn)物，一般培養(yǎng)到愈傷組織階段即可(√)eq\x(教材P40“圖2－7”拓展)1.根據(jù)玉米單倍體育種流程示意圖，回答下列問(wèn)題：(1)①過(guò)程是指花藥(花粉)離體培養(yǎng)，②過(guò)程要經(jīng)過(guò)脫分化和再分化形成A植株。(2)③過(guò)程表示人工誘導(dǎo)染色體加倍。(3)A、B植株分別是單倍體、純合二倍體。eq\x(教材P40“正文信息”拓展)2.作物培養(yǎng)過(guò)程中為什么要進(jìn)行作物脫毒，如何進(jìn)行作物脫毒？脫毒草酶(左)和未脫毒草酶(右)提示對(duì)于無(wú)性繁殖的作物，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。在植物頂端分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無(wú)病毒。因此切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。eq\x(教材P41“正文信息”拓展)3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)除了在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用外，還廣泛應(yīng)用于細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(如下圖)，請(qǐng)畫(huà)出下列細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)的流程圖：人參皂苷的工廠化生產(chǎn)使產(chǎn)量大大增加提示eq\x(外植體)eq\o(→,\s\up7(脫分化))eq\x(\a\al(愈傷,組織))eq\o(→,\s\up7(分散開(kāi)))eq\x(\a\al(細(xì)胞,懸液))eq\o(→,\s\up7(培養(yǎng)、提取))eq\x(細(xì)胞產(chǎn)物)探究點(diǎn)一植物繁殖的新途徑1.作物新品種的培育除傳統(tǒng)的雜交育種外，還有單倍體育種、人工誘變育種、基因工程育種等。在單倍體育種領(lǐng)域，科學(xué)家成功地培育出中花8號(hào)、11號(hào)水稻和京花1號(hào)小麥等作物新品種。請(qǐng)完善單倍體育種的流程并回答下列問(wèn)題：(1)花藥中的花粉粒含有精子，通過(guò)花藥離體培養(yǎng)獲得了單倍體幼苗，說(shuō)明植物的精子(生殖細(xì)胞)具有細(xì)胞全能性。(2)若圖中親本基因型為AaBb，則單倍體幼苗的基因型為AB、Ab、aB、ab。(3)單倍體育種過(guò)程中如何誘導(dǎo)染色體加倍？作用原理是什么？提示用秋水仙素處理。原理是秋水仙素抑制紡錘體的形成，使染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而使染色體數(shù)目加倍。2.完善突變體育種的流程：(1)突變體育種的原理是什么？提示突變體育種的原理是基因突變或染色體變異。(2)在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，為什么培養(yǎng)的細(xì)胞容易產(chǎn)生突變？提示因?yàn)榕囵B(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。1.快速繁殖(也稱(chēng)微型繁殖)實(shí)質(zhì)植物組織培養(yǎng)原理植物細(xì)胞一般具有全能性?xún)?yōu)點(diǎn)①能保持親本的一切優(yōu)良性狀，子代個(gè)體的遺傳物質(zhì)與親本相同。②選材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高。③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制，便于自動(dòng)化管理，有利于進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。2.作物脫毒(1)進(jìn)行作物脫毒的原因長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物(如馬鈴薯和草莓)，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。(2)材料的選取在植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)的代謝十分旺盛、細(xì)胞分裂速度快，很少被病毒感染，甚至無(wú)病毒。因此，利用植物的分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以使新長(zhǎng)成的植株不帶病毒，從而獲得脫毒苗。用脫毒苗進(jìn)行繁殖，種植的作物就不會(huì)或極少感染病毒。3.單倍體育種不同于花藥離體培養(yǎng)單倍體育種包括花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍兩個(gè)過(guò)程。花藥離體培養(yǎng)得到的一般是不可育的單倍體植株，再用適宜濃度的秋水仙素處理，獲得純合可育的植株，其自交后代不發(fā)生性狀分離。[例1]利用馬鈴薯的塊莖進(jìn)行無(wú)性繁殖，種植的世代多了以后往往會(huì)因感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶(hù)都希望得到無(wú)病毒的幼苗進(jìn)行種植。獲得無(wú)病毒幼苗的最佳辦法是()A.選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交B.在田間噴灑消毒劑C.利用莖尖進(jìn)行植物組織培養(yǎng)D.人工誘導(dǎo)基因突變答案C解析進(jìn)行作物脫毒時(shí)常采用莖尖作為外植體，原因是莖尖病毒極少，切取一定大小的莖尖進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，再生的植株就可能不帶病毒，C符合題意。[例2]利用麥冬花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)可為后期基因改良及新品種選育提供材料，操作流程如圖。下列敘述不正確的是()eq\x(麥冬花藥)eq\o(→,\s\up7(①))eq\x(X)eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(胚狀體)eq\o(→,\s\up7(煉苗),\s\do7(移栽))eq\x(Y)A.圖中X和Y分別表示愈傷組織和單倍體幼苗B.需要對(duì)麥冬花藥、培養(yǎng)基及操作工具進(jìn)行滅菌處理C.圖中①和②過(guò)程所用培養(yǎng)基中激素用量的比例不同D.麥冬花藥離體培養(yǎng)的過(guò)程體現(xiàn)了生殖細(xì)胞具有全能性答案B解析圖中X和Y分別表示愈傷組織和單倍體幼苗，A正確；需要對(duì)培養(yǎng)基及操作工具進(jìn)行滅菌處理，但不能對(duì)麥冬花藥進(jìn)行滅菌處理，B錯(cuò)誤；圖中①和②過(guò)程所用培養(yǎng)基中激素用量的比例不同，C正確；麥冬花藥離體培養(yǎng)的過(guò)程體現(xiàn)了生殖細(xì)胞具有全能性，D正確。探究點(diǎn)二細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)紫杉醇是目前已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的天然抗癌藥物，在臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用于乳腺癌、卵巢癌和部分頭頸癌和肺癌的治療，如圖是通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)工廠化生產(chǎn)紫杉醇的途徑。(1)圖中①過(guò)程為脫分化，該過(guò)程需控制好培養(yǎng)基中植物激素(或生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)的比例。(2)②過(guò)程為將愈傷組織分散成單個(gè)細(xì)胞，同時(shí)需要篩選出高產(chǎn)紫杉醇的細(xì)胞。(3)③過(guò)程為植物細(xì)胞培養(yǎng)，其所依據(jù)的原理是細(xì)胞增殖。(4)生產(chǎn)紫杉醇的過(guò)程能否體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性？說(shuō)出你的理由。提示不能。獲得紫杉醇的過(guò)程中離體的外植體并未發(fā)育成完整個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞，故并未體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。[例3]利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)從紅豆杉細(xì)胞中提取抗癌藥物紫杉醇，不需要進(jìn)行的是()A.選取合適的外植體并對(duì)外植體進(jìn)行消毒B.培養(yǎng)基中加入適量的蔗糖，以提供營(yíng)養(yǎng)并維持滲透壓C.控制植物激素的種類(lèi)和含量誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織D.選擇適當(dāng)?shù)姆只囵B(yǎng)基培育紅豆杉幼苗答案D解析植物組織培養(yǎng)需要選取合適的外植體并對(duì)外植體進(jìn)行消毒，以防止雜菌污染，A正確；培養(yǎng)基中加入適量的蔗糖，蔗糖既可提供營(yíng)養(yǎng)又能維持滲透壓，B正確；脫分化過(guò)程中需控制植物激素的種類(lèi)和含量，C正確；從紅豆杉細(xì)胞中提取抗癌藥物紫杉醇，只需培養(yǎng)到愈傷組織階段，不需培育紅豆杉幼苗，D錯(cuò)誤。[例4]紫草素具有抗菌、消炎效果。在工業(yè)化生產(chǎn)中，取紫草植株部分組織誘導(dǎo)形成紫草愈傷組織，再轉(zhuǎn)入紫草素形成培養(yǎng)基，然后再將細(xì)胞破碎后提取出紫草素。下列相關(guān)敘述中，不正確的是()A.工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程包括細(xì)胞的脫分化和再分化B.在紫草素生產(chǎn)過(guò)程中，不必將愈傷組織培養(yǎng)出根、芽等器官C.紫草的愈傷組織細(xì)胞在低滲溶液中不會(huì)漲破D.紫草素在細(xì)胞內(nèi)合成后被分泌到細(xì)胞外答案D解析工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程包括細(xì)胞的脫分化形成愈傷組織和再分化形成產(chǎn)生紫草素的細(xì)胞，A正確；在紫草素生產(chǎn)過(guò)程中，不必將愈傷組織培養(yǎng)出根、芽等器官，B正確；紫草的愈傷組織細(xì)胞有細(xì)胞壁，在低滲溶液中不會(huì)漲破，C正確；根據(jù)題意可知，需將細(xì)胞破碎后取出紫草素，因此紫草素在細(xì)胞內(nèi)合成后不能分泌到細(xì)胞外，D錯(cuò)誤。思維導(dǎo)圖晨讀必背1.微型繁殖實(shí)際是一種無(wú)性繁殖，可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。2.植物頂端分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無(wú)病毒。因此切取一定大小的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。3.單倍體育種極大地縮短了育種的年限，節(jié)約了大量的人力和物力。4.由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。5.次生代謝物是植物代謝產(chǎn)生的一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。隨堂檢測(cè)1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來(lái)進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)()A.操作簡(jiǎn)單B.使優(yōu)良性狀組合在一起C.培育新的性狀D.高效性和保持種苗的優(yōu)良遺傳特性答案D解析植物微型繁殖技術(shù)操作過(guò)程復(fù)雜，是一種無(wú)性繁殖方式，后代與親代性狀相同，不能培育新的性狀，能保持植物原有的遺傳特性，繁殖速度快，D正確。2.下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的分析，錯(cuò)誤的是()A.愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，經(jīng)誘變處理，易獲得突變個(gè)體B.利用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以獲得脫毒苗C.利用同一株綠色開(kāi)花植物不同部位的細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型完全相同D.利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)人參皂苷，提高產(chǎn)量答案C解析愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，經(jīng)誘變處理，易獲得突變個(gè)體，A正確；莖尖幾乎不含病毒，因此利用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可以獲得脫毒苗，B正確；同一綠色開(kāi)花植株不同部位的細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因型不一定相同，如花粉細(xì)胞培養(yǎng)形成的愈傷組織細(xì)胞的細(xì)胞核中的基因只有體細(xì)胞的一半，C錯(cuò)誤；可利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)人參皂苷，提高產(chǎn)量，D正確。3.紫杉醇是一種高效抗癌的藥物。國(guó)內(nèi)某團(tuán)隊(duì)研究光照條件對(duì)紅豆杉愈傷組織生長(zhǎng)和紫杉醇含量的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表：光照條件接種干重/(g·L－1)收獲干重/(g·L－1)紫杉醇含量/%(干重)光照4.339.130.0070黑暗4.3812.100.0164下列敘述正確的是()A.愈傷組織生長(zhǎng)的原理是植物細(xì)胞具有全能性B.愈傷組織培養(yǎng)過(guò)程要在無(wú)菌條件下進(jìn)行C.光照能促進(jìn)愈傷組織的生長(zhǎng)并提高紫杉醇含量D.培養(yǎng)基中的有機(jī)物僅能為愈傷組織提供能量答案B解析愈傷組織生長(zhǎng)的原理是細(xì)胞增殖，A錯(cuò)誤；愈傷組織培養(yǎng)過(guò)程要在無(wú)菌條件下進(jìn)行，B正確；光照會(huì)抑制愈傷組織的形成，并降低紫杉醇含量，C錯(cuò)誤；培養(yǎng)基中的有機(jī)物能為愈傷組織提供能量和營(yíng)養(yǎng)，D錯(cuò)誤。4.我國(guó)植物學(xué)家將名貴蘭花的莖尖細(xì)胞放在培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，最終發(fā)育成完整的新植株。如圖是細(xì)胞培養(yǎng)形成蘭花植株的示意圖，請(qǐng)據(jù)圖分析并回答問(wèn)題：(1)過(guò)程③和過(guò)程④分別表示植物組織培養(yǎng)過(guò)程中的________和________。(2)在培養(yǎng)過(guò)程中，除了提供水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素及氨基酸外，還需要在培養(yǎng)基中加入________________兩種激素。蘭花莖尖細(xì)胞經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)后形成完整蘭花植株的技術(shù)原理是______________________________。(3)在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，可以對(duì)________________進(jìn)行化學(xué)或物理的誘變處理，促使其發(fā)生突變，再通過(guò)誘導(dǎo)分化形成植株，從中選育出優(yōu)良品種。這種作物新品種的培育方法屬于________________。(4)若將蘭花的莖尖細(xì)胞換成蘭花的花粉粒，經(jīng)組織培養(yǎng)形成植株，經(jīng)過(guò)染色體加倍后長(zhǎng)成可育植物。這種育種方法稱(chēng)為_(kāi)_______________，其優(yōu)點(diǎn)有___________________________________________________________________。答案(1)脫分化再分化(2)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞一般具有全能性(3)愈傷組織突變體的利用(或誘變育種)(4)單倍體育種極大地縮短育種年限，節(jié)約大量的人力和物力等解析(1)由題意分析可知：過(guò)程③為脫分化、過(guò)程④為再分化。(2)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分：水分、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、維生素以及氨基酸、植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)等。蘭花莖尖細(xì)胞經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)后形成完整蘭花植株的技術(shù)原理是植物細(xì)胞一般具有全能性。(3)在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，可以對(duì)愈傷組織進(jìn)行化學(xué)或物理的誘變處理，促使其發(fā)生突變，再通過(guò)誘導(dǎo)分化形成植株，從中選育出優(yōu)良品種。這種作物新品種的培育方法屬于突變體的利用。(4)若將蘭花的莖尖細(xì)胞換成蘭花的花粉粒，經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成植株，再進(jìn)行染色體加倍，這種育種方法稱(chēng)為單倍體育種，其突出優(yōu)點(diǎn)是極大地縮短育種年限，節(jié)約大量的人力和物力。eq\a\vs4\al\co1(課后·分層訓(xùn)練)(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1植物繁殖的新途徑1.下列屬于植物的快速繁殖技術(shù)的是()A.蘭花的莖尖組織培育成蘭花幼苗B.水稻種子萌發(fā)并長(zhǎng)成新個(gè)體C.扦插的葡萄枝長(zhǎng)成新個(gè)體D.柳樹(shù)芽發(fā)育成枝條答案A解析水稻種子萌發(fā)并長(zhǎng)成新個(gè)體、柳樹(shù)芽發(fā)育成枝條均屬于個(gè)體發(fā)育部分；扦插的葡萄枝長(zhǎng)成新個(gè)體屬于無(wú)性繁殖中的營(yíng)養(yǎng)繁殖。2.甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。為保證甘薯的品質(zhì)和產(chǎn)量，目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒種苗。通常情況下與這一過(guò)程無(wú)關(guān)的是()①有絲分裂②減數(shù)分裂③全能性④分化⑤基因突變⑥染色體變異A.①②③ B.④⑤⑥C.①③④ D.②⑤⑥答案D解析分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過(guò)程中細(xì)胞通過(guò)有絲分裂方式增殖，不會(huì)發(fā)生減數(shù)分裂，①正確、②錯(cuò)誤；該過(guò)程采用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其原理是植物細(xì)胞一般具有全能性，③正確；再分化過(guò)程涉及細(xì)胞的分化，④正確；通常情況下培育脫毒苗的過(guò)程沒(méi)有涉及基因突變和染色體變異，⑤⑥錯(cuò)誤。3.煙薯-25是一種甜度大、抗病力強(qiáng)、產(chǎn)量高的紅薯。它是通過(guò)無(wú)性繁殖的作物，多代繁殖后病毒會(huì)在體內(nèi)積累，導(dǎo)致含糖量不足，產(chǎn)量下降。大面積栽培時(shí)，一般都用脫毒苗。下列有關(guān)脫毒苗培育過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是()A.脫毒苗培育過(guò)程的原理是高度分化的植物細(xì)胞一般具有全能性B.脫毒苗培育過(guò)程需經(jīng)歷脫分化和再分化兩個(gè)階段C.脫分化和再分化的培養(yǎng)基成分是相同的，但兩個(gè)階段光照條件不同D.培育脫毒苗應(yīng)將莖尖進(jìn)行消毒處理，接種過(guò)程應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌操作答案C解析脫毒苗的培育采用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，而該技術(shù)的原理是植物細(xì)胞一般具有全能性，A正確；脫毒苗培育經(jīng)過(guò)脫分化和再分化兩個(gè)階段，并且兩個(gè)階段的培養(yǎng)基中激素的成分和含量不同，B正確，C錯(cuò)誤；培育脫毒苗應(yīng)將莖尖進(jìn)行消毒處理，接種過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行無(wú)菌操作，避免微生物污染，D正確。4.下列關(guān)于植物細(xì)胞工程應(yīng)用的敘述，錯(cuò)誤的是()A.可通過(guò)微型繁殖技術(shù)，高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖B.可通過(guò)培育人工種子，使自然狀態(tài)下不結(jié)子的植物得以繁殖C.可通過(guò)誘變處理，促使愈傷組織發(fā)生定向突變而獲得優(yōu)良品種D.可通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲取次生代謝物答案C解析植物微型繁殖技術(shù)可以高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，A正確；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，通過(guò)人工薄膜包裝得到的種子，使自然狀態(tài)下不結(jié)子的植物得以繁殖，B正確；誘變處理的原理是基因突變或染色體變異，突變具有不定向性，C錯(cuò)誤；可通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲取次生代謝物，如紫杉醇、紫草寧，D正確。知識(shí)點(diǎn)2作物新品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)5.在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，容易獲得突變體的主要原因是()A.培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的增殖狀態(tài)B.培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富，利于植物生長(zhǎng)C.紡錘絲的形成容易受到抑制D.DNA的復(fù)制容易受到抑制答案A解析在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，容易受到一些培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。6.用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下：下列有關(guān)此種育種方法的敘述，正確的是()A.這種育種方法叫雜交育種B.④過(guò)程必須使用生長(zhǎng)素處理C.這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是縮短育種年限D(zhuǎn).③過(guò)程必須經(jīng)過(guò)受精作用答案C解析該育種方法為單倍體育種，可以極大地縮短育種年限，A錯(cuò)誤，C正確；①過(guò)程是雜交，②過(guò)程是減數(shù)分裂，③過(guò)程是花藥離體培養(yǎng)，④過(guò)程是用秋水仙素處理使單倍體的染色體數(shù)目加倍。③過(guò)程利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，不需要受精，而是由雄配子直接發(fā)育成幼苗，B、D錯(cuò)誤。7.植物細(xì)胞工程包括植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交等技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。下列對(duì)這些操作或應(yīng)用的描述錯(cuò)誤的是()A.可用PEG誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合，再生出細(xì)胞壁是融合成功的標(biāo)志B.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可大量獲得人參皂苷干粉，且已投入規(guī)模化生產(chǎn)C.植物培養(yǎng)基中常用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，一般可以分為生長(zhǎng)素類(lèi)、細(xì)胞分裂素類(lèi)和赤霉素類(lèi)D.獲取植物原生質(zhì)體時(shí)，需在蔗糖濃度高于細(xì)胞液濃度的緩沖液中進(jìn)行，以使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離便于觀察答案D解析植物細(xì)胞(或原生質(zhì)體)融合可用PEG進(jìn)行誘導(dǎo)，融合成功的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁，A正確；利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可大量生產(chǎn)人參皂苷干粉，且已投入規(guī)模化生產(chǎn)，B正確；植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在植物組織培養(yǎng)中具有極其重要的作用，根據(jù)其功能特點(diǎn)可分為生長(zhǎng)素類(lèi)、細(xì)胞分裂素類(lèi)和赤霉素類(lèi)，C正確；獲取植物原生質(zhì)體時(shí)，除使用纖維素酶和果膠酶外，還要在蔗糖濃度與細(xì)胞液濃度相當(dāng)?shù)木彌_液中進(jìn)行，以免細(xì)胞過(guò)度吸水或失水，此時(shí)原生質(zhì)體已無(wú)細(xì)胞壁，無(wú)法觀察到質(zhì)壁分離，D錯(cuò)誤。8.如圖所示為利用體細(xì)胞誘變技術(shù)獲得抗除草劑白三葉草新品種的過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.該育種過(guò)程所依據(jù)的原理有基因突變和植物細(xì)胞一般具有全能性B.過(guò)程①②分別為脫分化、再分化C.白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNA和RNA種類(lèi)相同D.過(guò)程③通常采用的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑適宜濃度的除草劑答案C解析γ射線(xiàn)照射愈傷組織，能誘發(fā)基因突變或染色體變異；白三葉草組織細(xì)胞培養(yǎng)形成白三葉草植株的原理是植物細(xì)胞一般具有全能性，A正確；白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNA種類(lèi)相同，但由于細(xì)胞分化，基因選擇性表達(dá)，故RNA種類(lèi)不同，C錯(cuò)誤；由于基因突變具有多害少利性和不定向性，需要通過(guò)檢測(cè)與篩選進(jìn)而培育作物新品種，所以過(guò)程③通常采用的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑適宜濃度的除草劑，D正確。9.科研人員研究了馬鈴薯莖尖外植體大小對(duì)幼苗的成苗率和脫毒率的影響，結(jié)果如下圖。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.培育脫毒苗所依據(jù)的原理有基因突變和細(xì)胞全能性B.培育脫毒苗的過(guò)程中涉及脫分化和再分化兩個(gè)階段C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明莖尖越小脫毒率越高，成苗率越低D.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)脫毒苗時(shí)莖尖的適宜大小為0.27mm答案A解析馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無(wú)病毒，因此可利用馬鈴薯莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)形成脫毒苗，所依據(jù)的原理是細(xì)胞全能性，A錯(cuò)誤；培育脫毒苗的過(guò)程中涉及脫分化和再分化兩個(gè)階段，B正確；由圖可知，莖尖越小，脫毒率越高，成苗率越低，C正確；在莖尖外植體大小為0.27mm時(shí)，脫毒率和成苗率均較高，因此馬鈴薯脫毒培養(yǎng)中莖尖外植體的適宜大小為0.27mm，D正確。10.科學(xué)家將天竺葵的原生質(zhì)體和香茅草的原生質(zhì)體進(jìn)行誘導(dǎo)融合，培育出的驅(qū)蚊草能散發(fā)出特殊氣味，達(dá)到驅(qū)蚊且對(duì)人體無(wú)害的效果。下列關(guān)于驅(qū)蚊草培育的敘述，錯(cuò)誤的是()A.驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種，其優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙B.驅(qū)蚊草培育過(guò)程要用到纖維素酶、果膠酶、聚乙二醇等試劑或離心、電融合等方法C.驅(qū)蚊草培育過(guò)程是植物體細(xì)胞雜交，不同于植物組織培養(yǎng)，無(wú)愈傷組織和試管苗形成D.驅(qū)蚊草不能通過(guò)天竺葵和香茅草有性雜交而獲得是因?yàn)椴煌锓N間存在生殖隔離答案C解析驅(qū)蚊草的培育屬于細(xì)胞工程育種中的植物體細(xì)胞雜交，其優(yōu)點(diǎn)是打破生殖隔離的限制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，A正確；植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程中需要用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，再應(yīng)用一定的誘導(dǎo)方法如化學(xué)法(一般用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑)、物理法(離心法、電融合法等)誘導(dǎo)