高考生物一輪復(fù)習(xí)課件：植物細(xì)胞工程

第41講植物細(xì)胞工程[課標(biāo)要求]1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下,將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織,并重新分化,最終形成完整植株的過(guò)程。2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞,繼而培育成新植物體的技術(shù)。3.舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。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)操作水平

、細(xì)胞或

水平目的獲得特定的

或其產(chǎn)品分類植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程1.細(xì)胞工程的概念考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞器組織細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體2.植物細(xì)胞的全能性分化成其他各種細(xì)胞生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全套基因激素3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念:將離體的

等,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予

的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。(2)原理:

。(3)過(guò)程。植物器官、組織或細(xì)胞適宜植物細(xì)胞的全能性(4)操作實(shí)例——菊花的組織培養(yǎng)。流水酒精次氯酸鈉愈傷組織生芽生根[正誤辨析]1.愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化和再分化后形成的。(

)提示:愈傷組織是外植體經(jīng)脫分化后形成的。2.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。(

)提示:植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的首要條件是離體?！痢?.培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例影響愈傷組織的分化。(

)4.同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的植株基因型都是相同的。(

)提示:花粉是生殖細(xì)胞,與體細(xì)胞的基因型不同。√×[教材微點(diǎn)思考]1.(選擇性必修3P35“探究·實(shí)踐”拓展)植物組織培養(yǎng)中所需的碳源為什么一般為蔗糖,少數(shù)為葡萄糖和果糖?提示:蔗糖既可提供充足的碳源,又可維持相對(duì)適中的滲透壓,而葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下,其造成的滲透壓可能過(guò)高。2.(選擇性必修3P35正文拓展)從繁殖方式上看,植物組織培養(yǎng)屬于哪種繁殖方式?為什么?提示:無(wú)性繁殖。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)程并沒有生殖細(xì)胞的產(chǎn)生,所以屬于無(wú)性繁殖。3.(選擇性必修3P36～37“探究·實(shí)踐”拓展)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(guò)程中,每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照的原因是什么?提示:光照能誘導(dǎo)葉綠素形成,使試管苗進(jìn)行光合作用。1.植物激素的比值影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞的發(fā)育方向高有利于根的分化,抑制芽的形成低有利于芽的分化,抑制根的形成適中促進(jìn)愈傷組織的形成2.脫分化和再分化的比較比較內(nèi)容脫分化再分化過(guò)程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗形成體特點(diǎn)排列疏松、不定形的薄壁組織團(tuán)塊分化出根、芽需要條件①離體;②適宜的營(yíng)養(yǎng);③生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例適中;④不需要光照①離體;②適宜的營(yíng)養(yǎng);③生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例高(低)誘導(dǎo)生根(生芽);④光照1.(多選)(2024·河北石家莊月考)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)體需要懸浮在30%蔗糖溶液中B.過(guò)程②需提高細(xì)胞分裂素的比例以促進(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√植物組織培養(yǎng)的原理及過(guò)程√過(guò)程①是制備原生質(zhì)體,獲得的原生質(zhì)體若懸浮在30%的蔗糖溶液中會(huì)失水皺縮;過(guò)程②是植物組織培養(yǎng)的再分化過(guò)程,需提高細(xì)胞分裂素的比例以促進(jìn)芽的分化;秋水仙素的作用是抑制紡錘體的形成,過(guò)程③不需要用秋水仙素處理,過(guò)程③可以表示誘導(dǎo)根的分化,此時(shí)細(xì)胞壁已經(jīng)形成;原生質(zhì)體雖無(wú)細(xì)胞壁,但含有個(gè)體發(fā)育所需的全部遺傳信息,故原生質(zhì)體仍保持細(xì)胞的全能性。解析2.(2023·天津薊州期末)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。回答下列問(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

。全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(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。解析(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層,原因是

。形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(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。解析(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。

誘導(dǎo)愈傷分化(或再分化)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(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。解析(4)步驟⑥要進(jìn)行照光培養(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(4)步驟⑥需要照光培養(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。解析(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。

遺傳特性無(wú)性(5)組織培養(yǎng)沒有經(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。解析1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)概念:是指將

來(lái)源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成

,并將其培育成新植物體的技術(shù)。(2)原理:體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的

,雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的

?？键c(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及植物細(xì)胞工程的應(yīng)用不同雜種細(xì)胞流動(dòng)性全能性纖維素酶(3)過(guò)程。果膠酶聚乙二醇(4)意義:在打破

,實(shí)現(xiàn)

育種,培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。(5)局限性:目前有許多理論和技術(shù)未解決,還不能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出雙親的性狀。生殖隔離遠(yuǎn)緣雜交2.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑。高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖保持優(yōu)良品種的遺傳特性植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)(2)作物新品種的培育。染色體變異單倍體純合子突變(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。①次生代謝物:是一類

有機(jī)化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等),在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用,也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。②細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):人們利用

來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)物。③植物細(xì)胞培養(yǎng):是指在

條件下對(duì)單個(gè)植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。小分子植物細(xì)胞培養(yǎng)離體[正誤辨析]1.再生出細(xì)胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。(

)2.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。(

)提示:用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體沒有失去全能性。3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)是為了獲得雜種細(xì)胞。(

)提示:植物體細(xì)胞雜交技術(shù)是為了獲得雜種植株。√××4.二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化和再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株。(

)提示:二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化和再分化得到的個(gè)體為單倍體,高度不育。5.利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗,獲得抗病毒的新物種。(

)提示:脫毒植株仍然是原來(lái)的物種,不具有抗病毒性?！痢?.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。(

)7.工廠化生產(chǎn)的細(xì)胞次生代謝物,其化學(xué)成分都是蛋白質(zhì)。(

)提示:次生代謝物是一類小分子有機(jī)化合物,如酚類、萜類、含氮化合物等,一般不是蛋白質(zhì)?！痢蘙教材微點(diǎn)思考]1.(選擇性必修3P38“練習(xí)與應(yīng)用”拓展)下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(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;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表示選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中。(2)形成愈傷組織需要經(jīng)過(guò)

過(guò)程,愈傷組織形成c需要經(jīng)過(guò)

過(guò)程,由b形成植株的過(guò)程利用了

技術(shù)。脫分化再分化植物組織培養(yǎng)2.(選擇性必修3P40正文拓展)馬鈴薯、草莓和香蕉脫毒苗產(chǎn)量和品質(zhì)明顯提高,為什么小麥和玉米脫毒苗卻基本沒有變化?提示:馬鈴薯、草莓、香蕉進(jìn)行無(wú)性繁殖,感染的病毒很容易傳遞給子代,而小麥和玉米是通過(guò)種子繁殖,感染的病毒不容易傳遞給子代。1.植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較名稱植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性主要過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成植物體兩種植物的體細(xì)胞去壁融合形成的原生質(zhì)體形成雜種細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成雜種植株選材選取根尖、莖尖、形成層部位,最容易誘導(dǎo)脫分化不同種的植物體細(xì)胞技術(shù)操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外,還要用酶解法去除細(xì)胞壁,用一定的方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ),植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜2.植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的比較1.(2023·廣東卷)人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導(dǎo)人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進(jìn)行細(xì)胞融合,以提高人參皂苷的產(chǎn)率。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞融合前應(yīng)去除細(xì)胞壁B.高Ca2+—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合C.融合的細(xì)胞即為雜交細(xì)胞D.雜交細(xì)胞可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)√植物體細(xì)胞雜交的原理和過(guò)程在細(xì)胞融合前,必須先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁,再誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合;人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合有物理法和化學(xué)法,用高Ca2+—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合;融合的細(xì)胞中有人參根—人參根細(xì)胞、人參根—胡蘿卜根細(xì)胞、胡蘿卜根—胡蘿卜根細(xì)胞,只有人參根—胡蘿卜根細(xì)胞才是雜交細(xì)胞;雜交細(xì)胞含兩種細(xì)胞的遺傳物質(zhì),可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)。解析2.(多選)(2024·遼寧大連期中)青枯病是馬鈴薯的常見病害之一,少數(shù)馬鈴薯野生種對(duì)青枯病有抗性,但野生種難以與馬鈴薯栽培種直接雜交繁育。為獲得抗青枯病的馬鈴薯栽培種,研究人員進(jìn)行了植物體細(xì)胞雜交的實(shí)驗(yàn)研究,過(guò)程如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.常利用纖維素酶和果膠酶在低滲溶液中去除a、b的細(xì)胞壁B.過(guò)程①是人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,可采用物理法或化學(xué)法C.細(xì)胞c含有a和b的遺傳物質(zhì),因此培育的雜種植株一定有抗性D.過(guò)程③歷經(jīng)了脫分化和再分化,其本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)√√√植物細(xì)胞去除細(xì)胞壁之后,如果處在低滲溶液中,會(huì)吸水漲破,所以去壁的過(guò)程不能在低滲溶液中進(jìn)行;雖然細(xì)胞c含有a和b的遺傳物質(zhì),但是并不會(huì)把a(bǔ)、b兩種植株的優(yōu)良性狀都表達(dá)出來(lái),故雜種植株不一定有抗性;過(guò)程③表示從愈傷組織到胚狀體,只是經(jīng)過(guò)再分化過(guò)程,沒有經(jīng)過(guò)脫分化。解析植物體細(xì)胞雜交與染色體倍性變化3.(2023·河北邯鄲期中)自然條件下蘭花雜交后代不易萌發(fā)?？蒲腥藛T用四倍體品種綠寶石和二倍體品種春劍進(jìn)行雜交,獲得大量?jī)?yōu)質(zhì)雜交蘭,并對(duì)其進(jìn)行染色體觀察與計(jì)數(shù),培育過(guò)程如圖。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.調(diào)整培養(yǎng)基中植物激素的配比可影響原球莖的分裂與分化B.春劍和綠寶石兩個(gè)品種之間不存在生殖隔離C.所得雜交蘭植株的體細(xì)胞染色體數(shù)目為60條D.通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)從多個(gè)雜種胚繁殖得到的大量雜交蘭性狀可能不一致√春劍為二倍體生物,綠寶石為四倍體生物,形成的雜交蘭為三倍體,不可育,說(shuō)明春劍和綠寶石兩個(gè)品種之間存在生殖隔離。解析4.(2023·河北保定月考)下圖是通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“番茄—馬鈴薯”植株的技術(shù)流程圖,下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖中過(guò)程②表示再分化的過(guò)程B.植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)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(guò)程體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性√分析題圖可知,②表示人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的過(guò)程;植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁;“番茄—馬鈴薯”屬于異源六倍體。解析5.(2023·山東濱州模擬)植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良品種的快速繁殖,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.用藥劑對(duì)外植體消毒時(shí),要兼顧消毒效果和植物的耐受性B.植物組織培養(yǎng)過(guò)程均需無(wú)菌、避光等條件,還需植物激素誘導(dǎo)C.用花藥培養(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)D.植物微型繁殖技術(shù)有保持植物原有遺傳特性、繁殖速度快的特點(diǎn)√植物細(xì)胞工程的應(yīng)用通常使用酒精和次氯酸鈉溶液對(duì)外植體進(jìn)行消毒處理,要兼顧消毒效果和植物的耐受性,避免過(guò)度消毒對(duì)外植體造成損傷;外植體脫分化形成愈傷組織的過(guò)程中需要避光,但再分化過(guò)程中需要給予光照,以利于葉綠素的形成;利用花藥培養(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性;植物微型繁殖技術(shù)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù),屬于無(wú)性繁殖,有保持植物原有遺傳特性、繁殖速度快的特點(diǎn)。解析6.(2024·吉林長(zhǎng)春月考)紫杉醇是從紅豆杉樹皮中提取的抗癌物質(zhì),細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇是擴(kuò)大紫杉醇來(lái)源的重要途徑。下圖為三種紅豆杉細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞干重與紫杉醇含量的數(shù)據(jù)圖。(1)以南方紅豆杉葉為原料獲得生產(chǎn)紫杉醇的愈傷組織需要通過(guò)細(xì)