高考生物一輪復習 專題2 細胞工程 1 植物細胞工程課件 新人教版選修3.ppt

專題2細胞工程2 1植物細胞工程 考點一植物細胞工程的基本技術 核心知識通關 1 細胞工程的概念理解 細胞生物學 分子生物學 細胞水平 遺傳物質(zhì) 遠緣雜交不親和 植物細胞工程 2 植物細胞的全能性 1 概念 具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞 都具有 2 物質(zhì)基礎 細胞內(nèi)含有本物種全部的 3 體內(nèi)細胞全能性不表達的原因 在特定的時間和空間條件下細胞內(nèi)的基因 出各種蛋白質(zhì) 從而形成不同的組織和器官 發(fā)育成完整生物體的潛能 遺傳信息 選擇性表達 3 植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交的比較 細胞的全能性 細胞的全能性 愈傷組織 愈傷組織 細胞 壁 細胞融合 植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交 4 脫分化和再分化的比較 5 雜種植株分析 1 特征 由于含有兩種植物的遺傳物質(zhì) 所以具備兩種植物的遺傳特征 2 染色體組成和基因型 分析方法 體細胞雜交即兩個細胞融合成一個細胞 不管染色體 基因組還是染色體組都采用直接相加的方法 實例 若一植物細胞含有2x條染色體 2個染色體組 基因型為aabb 另一植物細胞含有2y條染色體 2個染色體組 基因型為ccdd 則新植株應為4個染色體組 是四倍體 其體細胞中染色體數(shù)為 2x 2y 基因型為aabbccdd 特別提醒 激素比例與分化的關系適當提高生長素與細胞分裂素的比例容易生根 適當提高細胞分裂素與生長素的比例容易生芽 比例適中誘導產(chǎn)生愈傷組織 圖示如下 思維拓展 植物組織培養(yǎng)過程分析 1 取材 選取有形成層的部位最容易誘導形成愈傷組織 2 繁殖方式和增殖方式 該過程從繁殖方式上應為無性繁殖 細胞分裂方式為有絲分裂 包含脫分化和再分化兩個階段 3 利用時期 獲取細胞產(chǎn)品的時期應為脫分化之后再分化之前的愈傷組織 制作人工種子使用再分化后形成的胚狀體階段 高考模擬精練 1 2016 廣州模擬 如圖表示胡蘿卜的韌皮部細胞通過無菌操作接入試管后 在一定的條件下 形成試管苗的培育過程 請據(jù)圖回答下列問題 1 要促進細胞分裂生長 培養(yǎng)基中應有營養(yǎng)物質(zhì)和激素 營養(yǎng)物質(zhì)包括 和小分子有機物 激素包括細胞分裂素和 兩類植物激素 2 此過程依據(jù)的原理是 a和b階段主要進行的分裂方式是 b階段除了細胞分裂外 還進行細胞 等 3 此過程要無菌操作 主要是指對 進行滅菌消毒 b階段需要光照 原因是 4 試管苗的根細胞沒有葉綠素 而葉肉細胞具有葉綠素 這是基因 的結(jié)果 解題指南 解答本題時特別關注以下兩點 1 植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基成分中營養(yǎng)成分和激素的種類 2 植物組織培養(yǎng)的過程中需要無菌操作 脫分化過程中不需要光照 但再分化過程中需要光照 解析 1 要促進細胞分裂生長 培養(yǎng)基中應有營養(yǎng)物質(zhì)和激素 營養(yǎng)物質(zhì)包括無機物和小分子有機物 激素包括細胞分裂素和生長素兩類植物激素 2 植物組織培養(yǎng)過程依據(jù)的原理是植物細胞的全能性 a是脫分化過程 b是再分化過程 兩者均進行有絲分裂 b階段除了細胞分裂外 還進行細胞分化等 3 植物組織培養(yǎng)過程需要無菌操作 主要是指對培養(yǎng)基進行滅菌消毒 再分化階段需要光照 原因是在此過程中芽發(fā)育成葉 葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件 4 試管苗的根細胞沒有葉綠素 而葉肉細胞具有葉綠素 這是基因選擇性表達的結(jié)果 答案 1 無機物生長素 2 植物細胞的全能性有絲分裂分化 3 培養(yǎng)基芽發(fā)育成葉 葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照條件 4 選擇性表達 2 2016 九江模擬 下面為 番茄 馬鈴薯 的培育過程示意圖 請據(jù)圖回答問題 1 運用傳統(tǒng)的有性雜交方法 即用番茄 馬鈴薯雜交 自然狀態(tài)下不能得到雜種植株 原因是 2 在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中 依據(jù)的原理是 其中過程 稱為 植物體細胞融合完成的標志是 3 已知番茄 馬鈴薯分別為四倍體 二倍體 則 番茄 馬鈴薯 屬于 倍體植株 4 已知柴油樹種子含有的柴油是植物細胞的代謝產(chǎn)物 可用植物組織培養(yǎng)來實現(xiàn)柴油的工業(yè)化生產(chǎn) 若利用此技術 將柴油樹細胞培養(yǎng)進行到 填字母編號 時期即可 5 若培育抗蟲棉 將抗蟲基因通過適當?shù)耐緩綄朊藁ㄊ芫阎?然后進行組織培養(yǎng) 相當于過程 填數(shù)字編號 解析 1 番茄和馬鈴薯屬于兩種植物 存在生殖隔離 不能通過有性雜交產(chǎn)生后代 2 在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中 依據(jù)的原理是細胞的全能性 其中過程 稱為原生質(zhì)體融合 植物體細胞融合完成的標志是產(chǎn)生新的細胞壁 3 由于番茄 馬鈴薯分別為四倍體 二倍體 因此植物體細胞雜交得到的 番茄 馬鈴薯 屬于異源多倍體里面的異源六倍體 4 柴油是植物細胞的代謝產(chǎn)物 將柴油樹細胞培養(yǎng)進行到愈傷組織即可提取 愈傷組織為圖中的e時期 5 若培育抗蟲棉 將抗蟲基因通過適當?shù)耐緩綄朊藁ㄊ芫阎?然后進行組織培養(yǎng) 包括脫分化和再分化兩個階段 即圖中的 過程 答案 1 不同種的植物之間存在生殖隔離 2 細胞的全能性原生質(zhì)體融合產(chǎn)生新的細胞壁 3 六 4 e 5 知識總結(jié) 細胞全能性的比較 1 細胞的分化程度越高 其分裂能力越弱 其全能性越不容易表現(xiàn)出來 2 受精卵 生殖細胞 體細胞 3 體細胞中 植物細胞 動物細胞 只有細胞核才有全能性 分化程度低的 分化程度高的 細胞分裂能力強的 細胞分裂能力弱的 幼嫩的細胞 衰老的細胞 加固訓練 1 某研究組對秈稻開展了組織培養(yǎng)及相關研究 請回答下列問題 1 2 4 d常用于秈稻愈傷組織的誘導 對形態(tài)的發(fā)生有一定的抑制作用 為促進愈傷組織再分化 在配制分化培養(yǎng)基時需 填 升高 保持 或 降低 2 4 d的濃度 2 當秈稻愈傷組織在只含有細胞分裂素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時 出現(xiàn)具有分生能力的綠色芽點 但不能繼續(xù)出芽 通常在培養(yǎng)基中添加 以促進幼苗形成 3 研究中用顯微鏡可以觀察到的現(xiàn)象是 填下列序號 綠色芽點細胞排列松散 剛?cè)诤系亩i稻和稗草雜交細胞發(fā)生質(zhì)壁分離 胚狀體細胞中有葉綠體 分化的愈傷組織內(nèi)各細胞的形態(tài)大小一致 4 經(jīng)組織培養(yǎng)篩選獲得的秈稻葉綠素突變體 其葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對照 葉綠素總量不變 某同學用 填序號 綠色 紅色 藍紫色 黃色 光照射突變體和對照葉片 檢測到兩者光合放氧速率差異不大 若取等量色素提取液進行層析 會發(fā)現(xiàn)突變體第 條色素帶 自上而下 窄于對照組 5 若用秈稻種子的胚乳誘導愈傷組織 培育三倍體 需適時剔除胚 以免胚的存在影響愈傷組織細胞的 還可避免再生苗中混有 解析 1 2 4 d有利于細胞愈傷組織的形成 不利于愈傷組織的再分化 因此分化培養(yǎng)基中應降低2 4 d的濃度 2 出現(xiàn)具有分生能力的綠色的芽點 但不能繼續(xù)出芽說明細胞的分裂受到了阻礙 因此應添加適量的生長素 3 綠色芽點屬于分生組織 細胞排列緊密 剛?cè)诤系碾s交細胞還沒有形成大液泡 不能發(fā)生質(zhì)壁分離 將單個細胞或組織培養(yǎng)到胚狀體時 需進行光照 說明此時胚狀體中含有葉綠體 分化的細胞具有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu) 4 葉綠素a和葉綠素b對綠光和黃光吸收較少 用這兩種光照射含葉綠素a和葉綠素b不同的葉片時 檢測到的光合放氧速率差異不大 葉綠素b位于色素帶的最下方 即第4條 突變體中葉綠素b的含量下降 因此最下方的色素帶變窄 5 在組織培養(yǎng)過程中胚更容易發(fā)育成愈傷組織 而且由胚發(fā)育成的個體為二倍體 答案 1 降低 2 適量的生長素 3 4 4 5 增殖與分化二倍體幼苗 2 2016 銀川模擬 下圖是細胞融合示意圖 請據(jù)圖回答 1 過程 應使用酶處理細胞 目的是 2 過程 叫做 該過程常用的誘導方法是 3 過程 是細胞壁的再生過程 與此過程密切相關的細胞器是 4 過程中進行的細胞分裂方式是 該過程先誘導細胞分裂形成 再由它分化形成雜種植株幼苗 解析 1 進行植物體細胞雜交時 需用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞壁獲得原生質(zhì)體 2 圖中 為去除細胞壁的原生質(zhì)體進行融合的過程 誘導原生質(zhì)體融合時常用物理法和化學法 電激或聚乙二醇 3 雜種細胞再生出新的細胞壁是細胞融合完成的標志 細胞中高爾基體與細胞壁的形成有關 4 圖中 過程為將細胞培育成植株的過程 此過程需利用植物的組織培養(yǎng)技術 此技術需經(jīng)歷脫分化和再分化過程 雜種細胞經(jīng)過脫分化形成愈傷組織 再經(jīng)歷再分化形成植株幼苗 整個過程進行的細胞分裂方式為有絲分裂 答案 1 去除植物細胞壁 2 原生質(zhì)體融合物理法和化學法 電激或聚乙二醇 3 高爾基體 4 有絲分裂愈傷組織 3 2016 上饒模擬 野生馬鈴薯品種的植株具有較強的抗病 抗蟲 抗鹽堿 抗寒能力 但塊莖不能食用 俄 德 芬蘭專家共同用野生馬鈴薯與正常馬鈴薯的體細胞進行雜交實驗 培育出了生活能力強的雜交系馬鈴薯 據(jù)圖分析回答下列問題 1 請用文字和箭頭表示出 技術過程的實驗流程 由此過程可以看出植物細胞有形成再生組織的可能性 這是 的表現(xiàn) 2 一般在培養(yǎng)基上培養(yǎng)24 48h后 大部分原生質(zhì)體已再生出細胞壁 此時可以取樣 通過 實驗來鑒別細胞壁是否已經(jīng)再生 3 請說明運用此植物體細胞雜交法的最大好處 解析 1 是雜種細胞經(jīng)過脫分化 再分化形成幼苗的過程 這是植物細胞全能性的體現(xiàn) 2 有細胞壁的植物細胞可以進行細胞的質(zhì)壁分離與復原 3 植物體細胞雜交不通過有性生殖 故可以克服有性生殖遠緣雜交不親和的障礙 培育出兼有兩物種品質(zhì)的優(yōu)良物種 答案 1 融合細胞愈傷組織幼苗植物細胞具有全能性 2 植物細胞的質(zhì)壁分離與復原 3 可使本來存在著生殖隔離的物種進行雜交 培育出兼有兩物種品質(zhì)的優(yōu)良物種 或克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙 考點二植物細胞工程的實際應用 核心知識通關 1 植物繁殖的新途徑 1 微型繁殖 概念 用于快速繁殖優(yōu)良品種的 植物組織培養(yǎng) 技術 微型繁殖有兩個優(yōu)點 a b 高效快速地實現(xiàn)種苗的 保持優(yōu)良品種的遺傳特性 大量繁殖 2 作物脫毒 解決的問題 繁殖的作物 感染的病毒在體內(nèi)逐年積累 產(chǎn)量降低 品質(zhì)變差 解決方法 切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng) 再生的植株有可能不帶病毒 從而獲得脫毒苗 無性 理論基礎 植物分生區(qū)附近病毒極少 甚至無病毒 成果 采用莖尖組織培養(yǎng)技術 已獲得脫毒的馬鈴薯 草莓 甘蔗 菠蘿和香蕉等 3 人工種子 獲取方法 以植物組織培養(yǎng)得到的 頂芽和 等為材料 用人工薄膜包裝 胚狀體 不定 芽 腋芽 解決的問題 a 一些植物繁殖周期長 數(shù)年后才能結(jié)出種子 b 有些作物優(yōu)良雜種的后代因發(fā)生 而喪失其優(yōu)良特性 c 常規(guī)種子的生產(chǎn)受 和地域的限制 并且占用大量的土地 性狀分離 季節(jié) 氣候 2 作物新品種的培育 1 單倍體育種 過程 花藥單倍體純合子 原理 優(yōu)點 后代穩(wěn)定遺傳 都是 明顯縮短 染色體 數(shù)目 變異 純合子 育種年限 2 突變體的利用 突變體 分生狀態(tài)的細胞突變體 突變體的利用 人們從突變體中篩選出對人們有用的個體 進而培育成 新品種 3 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1 細胞產(chǎn)物的種類 脂肪 糖類 藥物 香料 生物堿等 2 成功的實例 紫草和銀杏的細胞產(chǎn)物都已實現(xiàn)了工廠化生產(chǎn) 蛋白質(zhì) 人參 三七 特別提醒 需求不同 育種方法不同 1 雜交育種的選擇依據(jù) 將兩親本的優(yōu)良性狀集中于同一個生物體上 2 單倍體育種的選擇依據(jù) 需要快速育種 經(jīng)過秋水仙素處理幼苗 即可得到純合植株 3 誘變育種的選擇依據(jù) 需要大幅度改良某一性狀 4 多倍體育種的選擇依據(jù) 需要提高品種產(chǎn)量 提高營養(yǎng)物質(zhì)含量 5 植物微型繁殖技術的選擇依據(jù) 需要短時間內(nèi)大面積繁殖某一品種的植物 高考模擬精練 1 2014 廣東高考 鐵皮石斛是我國名貴中藥 生物堿是其有效成分之一 應用組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖 簡稱plbs 類似愈傷組織 生產(chǎn)生物堿的實驗流程如下 在固體培養(yǎng)基上 plbs的重量 生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時間的變化如圖所示 請回答下列問題 1 選用新生營養(yǎng)芽為外植體的原因是 誘導外植體形成plbs的過程稱 2 與黑暗條件下相比 plbs在光照條件下生長的優(yōu)勢體現(xiàn)在 3 脫落酸 aba 能提高生物堿含量 但會抑制plbs的生長 若采用液體培養(yǎng) 推測添加適量的aba可提高生物堿產(chǎn)量 同學們擬開展探究實驗驗證該推測 在設計實驗方案時探討了以下問題 aba的濃度梯度設置和添加方式 設4個aba處理組 1個空白對照組 3次重復 因aba受熱易分解 故一定濃度的無菌aba母液應在各組液體培養(yǎng)基 后按比例加入 實驗進程和取樣 實驗50天完成 每10天取樣 將樣品 plbs 稱重 g 瓶 后再測定生物堿含量 如初始 第0天 數(shù)據(jù)已知 實驗過程中還需測定的樣品數(shù)為 依所測定數(shù)據(jù)確定適宜的aba濃度和培養(yǎng)時間 當某3個樣品 重復樣 的 時 其對應的aba濃度為適宜濃度 對應的培養(yǎng)時間是適宜培養(yǎng)時間 解題指南 1 圖示信息 實驗流程中形成plbs 聯(lián)系由植物離體組織形成愈傷組織的過程 坐標曲線圖中曲線的走勢表示生物堿含量和plbs重量變化情況 光照影響plbs重量 2 隱含知識 脫落酸的作用 細胞的全能性 脫分化 影響plbs的因素 解析 本題考查植物組織培養(yǎng)相關知識及讀圖析圖能力 分析實驗能力 1 新生營養(yǎng)芽細胞分化程度低 容易形成plbs 根據(jù)題干可知 plbs類似愈傷組織 外植體形成愈傷組織的過程是脫分化 2 據(jù)圖分析可知 在光照條件下 plbs約從15天時開始生長 早于黑暗條件下 約從第30天開始生長 光照條件下plbs生長時間約35天 長于黑暗條件下生長時間 約20天 光照條件下最終plbs重量高于黑暗條件下的plbs重量 3 由于aba受熱易分解 所以各組液體培養(yǎng)基滅菌后冷卻 再加入aba 根據(jù)題干信息可知 實驗中4組aba處理組加1組對照組 3次重復 測定10 20 30 40 50天共5組數(shù)據(jù) 共計75組樣品 在適宜的aba濃度 適宜的培養(yǎng)時間時 樣品中生物堿含量最大 答案 1 細胞分化程度低 分裂能力強 生長旺盛脫分化 2 生長起始較快增重持續(xù)時間較長plbs產(chǎn)量較高 3 滅菌冷卻 75 生物堿含量最大 2 2013 天津高考節(jié)選 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 用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化 并喪失再生能力 再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合 以獲得抗黑腐病雜種植株 流程如下圖 據(jù)圖回答下列問題 1 過程 后 在顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的 存在 這一特征可作為初步篩選雜種細胞的標志 2 原生質(zhì)體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓 其作用是 原生質(zhì)體經(jīng)過 再生 進而分裂和脫分化形成愈傷組織 3 若分析再生植株的染色體變異類型 應剪取再生植株和 植株的根尖 通過 染色和制片等過程制成裝片 然后在顯微鏡下觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目 解析 1 用于融合的兩個細胞 一個是黑芥苗的葉肉細胞 一個是花椰菜的根細胞 其中供體細胞特有的結(jié)構(gòu)是葉綠體 可通過觀察葉綠體的有無作為初步篩選雜種細胞的標志 2 原生質(zhì)體沒有細胞壁的保護 需要加入適宜濃度的甘露醇以保證滲透壓的穩(wěn)定 以避免原生質(zhì)體吸水或失水破壞原生質(zhì)體的完整性 原生質(zhì)體通過細胞壁再生形成雜種細胞 進而 形成愈傷組織 3 分析再生植株染色體變異類型 需要制片觀察再生植株細胞染色體和黑芥苗與花椰菜細胞中的染色體 制作裝片的基本程序是解離 漂洗 染色 制片 答案 1 葉綠體 2 保持原生質(zhì)體完整性細胞壁 3 雙親 或花椰菜和黑芥 解離漂洗 延伸探究 1 原生質(zhì)體與原生質(zhì)層是否相同 提示 否 原生質(zhì)體是指去掉細胞壁后細胞剩余部分 原生質(zhì)層是指細胞膜 液泡膜以及兩層膜之間的細胞質(zhì) 2 植物體細胞雜交與植物組織培養(yǎng)的聯(lián)系是什么 提示 植物體細胞雜交形成雜種細胞后 必須經(jīng)過植物組織培養(yǎng)的脫分化 再分化得到雜種植株 加固訓練 1 人工種子的培育過程如下圖所示 請據(jù)圖回答下面的問題 1 人工種子依據(jù)的原理是 經(jīng)過 技術培育而成 2 包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作是種子的哪部分結(jié)構(gòu) 3 某二倍體植物基因型有ddtt 利用這種生物技術采用花藥離體培養(yǎng)的方法 可培育成 花粉胚 也可制成人工種子 這種種子萌發(fā)形成的個體為 基因型為 4 如果外植體為植物的莖尖 通過 的處理可使細胞彼此分離 可加入下列哪種試劑 a 15 的鹽酸b 淀粉酶c 果膠酶d 胰蛋白酶 5 表示脫分化過程 其實質(zhì)是 表示再分化過程 其實質(zhì)是 6 從上面所述胚狀體的類型分析 人工種子萌發(fā)長成的植株是否可育 解析 1 人工種子能發(fā)育成完整的植株 說明其細胞內(nèi)含有個體發(fā)育的全部基因 因此原理是植物細胞的全能性 可通過植物組織培養(yǎng)技術獲得 2 包埋胚狀體的膠質(zhì)有保護胚狀體的作用 同時又可以給胚狀體提供營養(yǎng)物質(zhì) 所以可以看作是種皮及胚乳或子葉 3 由花藥 或花粉 等配子發(fā)育成的個體稱為單倍體 其基因型為配子基因型 即dt dt dt dt四種 4 使植物細胞彼此分離可以使用果膠酶 因為植物細胞壁的主要成分是果膠 5 脫分化實質(zhì)上是使細胞恢復分裂能力 而再分化就是分化 即基因選擇性表達 6 由題目信息可知 人工種子的胚狀體可來自莖尖 芽尖 子房 花粉等 如果來自花粉 得到的個體是單