资源简介

第2章 第1节 植物细胞工程
【学习目标】
1.科学探究：通过利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗并进行栽培，简述植物组织培养技术的原理和过程。
2.科学思维：通过描述植物体细胞杂交技术的原理和过程，增强生命观念，培养科学思维。
【课前预习15min】
一、细胞工程
1.原理方法： 学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法
2.操作水平： 、 或 水平
3.目的：获得特定的细胞、组织、器宜、个体或其产品
4.分类：依据操作对象分 工程和 工程
二、细胞的全能性
1.定义：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生 或分化成其他 的潜能。
2.在生长发育过程中，细胞不能表现出全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 。
三、植物组织培养：
1.定义：将 的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的 上，给予适宜的培养条件，诱导其形成 的技术。
2.植物组织培养过程
(1)流程
(2)植物激素中 和 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的 、 等都会影响植物细胞的发育方向。
(3) 生长素和细胞分裂素用量的比例影响植物细胞的发育方向
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值 促进愈伤组织的形成
3. 植物组织培养过程需要注意的问题：
(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要 。接种操作必须在酒精灯 进行，并且每次使用后的器械都要 。
(2)接种时注意外植体的方向，不要 。
(3)脱分化诱导愈伤组织期间一般 光照，在后续的培养过程中，每日 给予适当时间和强度的光照。
四、植物体细胞杂交技术
1．概念：将 的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新 的技术。
2．过程
3．植物体细胞杂交的原理
原生质体融合的过程利用了 ，杂种细胞发育成杂种植株利用了 。
4．意义：打破 、实现 ，培育植物新品种。
5.植物体细胞杂交后代的遗传变化
项目 体细胞杂交　P1：2n(Aabb)与P2：2m(ccDd)
生殖类型 生殖
变异类型
染色体数
染色体组数
基因组成
五、植物繁殖的新途径
1.植物繁殖的新途径
(1)快速繁殖(微型繁殖) :优点是 地实现种苗的大量繁殖,也可保持优良品种的 。
(2)作物脱毒:可利用 区细胞进行组织培养获得 。
2.作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用
(1)单倍体育种
①原理：细胞的全能性和染色体变异。
②过程：
③优点: 遗传, 育种年限, 节约大量人力和物力。
(2)突变体的利用
(1)原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到 和诱变因素(如 、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)方法：筛选出有用的 ，培育新品种。
3．细胞产物的工厂化生产
①细胞产物种类:药物、香料、色素等
②技术基础: 技术
③培养阶段: 阶段
【牛刀小试】
(1)高度分化的成熟叶肉细胞不具有细胞的全能性( )
(2)植物种子萌发形成幼苗体现了植物细胞的全能性( )
(3)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( )
(4)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的( )
(5)无论脱分化还是再分化过程中均需提供光照( )
(6)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合( )
【教学过程】
学习目标一：通过利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗并进行栽培，简述植物组织培养技术的原理和过程。（20min）
任务一：【探究·实践·菊花的组织培养】
1.实验原理：（1）植物细胞一般具有________。（2）在一定的______和______等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______和______，形成______，长出芽和根，进而发育成完整的植株。（3）植物激素中______和____________是启动细胞分裂、_________和_________的关键激素，它们的______、______等都会影响植物细胞的发育方向。
2.材料分析：（1）外植体：幼嫩的菊花茎段→容易诱导形成____________。（2）体积分数为70%的酒精：对手、超净工作台、外植体进行______。（3）质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液：对外植体进行______。（4）________：清洗外植体。（5）培养基：包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是______和____________）。蔗糖的作用：提供______、调节_______。灭菌：______灭菌法。
3.方法步骤
（1）消毒
①用______擦拭双手和超净工作台台面。②外植体→流水冲洗→酒精消毒______→立即用______清洗2～3次→次氯酸钠溶液处理______→立即用______清洗2～3次。
（2）外植体切段
将消过毒的外植体置于______的培养皿中→用____________吸去表面的水分→用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。
（3）接种
在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入____________的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。注意：接种时注意外植体的______，不要______！
（4）脱分化
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于____________℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录____________的生长情况。注意：该过程一般不需要_____，有______易形成维管组织，不易形成愈伤组织。
（5）再分化
培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到____________的培养基上→长出芽后→将其转接到____________的培养基上，进一步诱导形成______。注意：注意顺序，先诱导生______，再诱导生______；该过程每日需要给予适当时间和强度的______！
（6）移栽培养
移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的______后，将幼苗移植到______的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再______入土。每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
4.结果分析与评价（见答案）
（1）接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，试分析它们被污染的原因。
（2）你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？
（3）观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。
（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？
5.进一步探究
（5）若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应如何设计对照实验？
①空白对照：不加任何激素；
②实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值______1；
③实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值______1；
④实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值______1。
特殊的植物组织培养——花药离体培养：该过程涉及的生殖方式是____________，经秋水仙素加倍之后，获得的植株一般为____________。
6．植物组织培养过程中应注意的问题
(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。
(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。
(3)菊花植物组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要一定量的光照。
(4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。
(5)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。
【评标】题组一　植物组织培养技术
1.下列有关细胞全能性的叙述,不正确的是 (　　)
A.受精卵在自然条件下能发育成完整个体,因此全能性最高
B.生物体内的体细胞由于细胞分化,全能性不能表达
C.小麦种子萌发长成新植株体现了细胞全能性
D.植物细胞在一定条件下通过组织培养形成完整植株的过程表现出全能性
2.(2021江苏南京期中)下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是 (　　)
A.其原理是植物细胞的全能性 B.必须在无菌条件下进行
C.一般用液体培养基进行培养 D.再分化的过程中需要一定光照
3.(2022山东济南一中月考)在植物激素的作用下,接种于培养基中的外植体往往会发生“脱胎换骨”的变化。下列关于植物组织培养过程的叙述,错误的是 (　　)
①离体组织细胞愈伤组织胚状结构植物体
②离体组织细胞胚状结构愈伤组织植物体
③离体组织细胞愈伤组织根和芽植物体
④离体组织细胞愈伤组织根和芽植物体
A.②④　　B.③④　　C.①③　　D.①④
4.(2022湖北华中师大附中期中改编)菊花组织培养的过程如图所示,下列叙述错误的是 (　　)
幼嫩的菊花茎段消毒接种愈伤组织试管苗移栽
A.①过程需要用酒精和次氯酸钠溶液对茎段进行消毒
B.②过程将消过毒的外植体随意插在诱导愈伤组织的培养基上即可
C.④过程需要诱导生芽和诱导生根两种不同成分的培养基
D.⑤过程移栽前需要先打开培养瓶的瓶盖让试管苗适应外界环境
5.(2022山东菏泽一中月考)下图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程,下列相关叙述不正确的是 (　　)
四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体兰花植株
A.通过消毒和无菌操作避免①②过程发生杂菌污染
B.需生长调节物质调控①②过程的细胞分裂和分化
C.细胞全能性表达前提是①过程,体现在②③过程
D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体植株
6.(2022山东济南一中月考)成功获得原生质体是植物体细胞杂交技术的基础。下列关于原生质体的叙述,错误的是(　　)
A.理论上原生质体具有全能性 B.原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性
C.原生质体在适宜条件下能再生出细胞壁 D.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质
7.(2022河北衡水二中期中改编)“白菜—甘蓝”幼苗的培养过程如图所示,下列有关说法错误的是 (　　)
A.杂种细胞与愈伤组织细胞中遗传物质相同
B.聚乙二醇可诱导原生质体的融合及杂种细胞细胞壁的再生
C.获得原生质体可用纤维素酶和果胶酶处理体细胞
D.愈伤组织形成“白菜—甘蓝”幼苗需添加一定量的植物激素
8.(2021北京丰台期中改编)亚麻籽油富含α-亚麻酸,α-亚麻酸可以在人体内合成有助于大脑发育的DHA。研究人员用射线处理亚麻使其染色质钝化破坏后,获得原生质体,然后与未经辐射处理的小麦原生质体融合,获得具有亚麻优良基因的改良小麦杂种植株。下列分析不正确的是 (　　)
A.亚麻和小麦原生质体融合可采用物理法,如电融合法、离心法、高Ca2+—高pH融合法
B.改良小麦杂种植株的形成需要经过脱分化和再分化等培养过程
C.该育种方法打破了两物种间的生殖隔离,实现了远缘杂交
D.改良小麦杂种植株的染色体上可能整合了含亚麻有益基因的染色体片段
【回标】9.(2022吉林长春外国语学校段考)利用植物体细胞杂交技术获得了“番茄—马铃薯”杂种植株,实验过程如图所示,遗憾的是该杂种植株并非是想象中的地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”。请回答下列问题。
(1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用了原生质体融合和　　　　　　技术,后者的理论基础是　　　　　　　　　。
(2)图中①步骤是用　　　　　　　　去除植物细胞壁,分离出有活力的原生质体。
(3)图中②过程原生质体两两融合时,可出现　　　　种融合细胞,要促进杂种细胞分裂生长,培养基中应有　　　　和　　　　两类植物激素。
(4)由杂种细胞培育成试管苗,需要经过杂种细胞的④　　　　和⑤　　　　过程。
学习目标二：通过描述植物体细胞杂交技术的原理和过程，增强生命观念，培养科学思维。（20min）
任务一：描述植物体细胞杂交技术的原理和过程
分析植物体细胞杂交技术流程图，回答下列问题：
1．植物体细胞杂交的基本过程
(1)过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②是 的融合，其原理是细胞膜的 ，人工诱导的物理法包括 等；化学法包括 和 等。
(3)过程③是原生质体融合后再生出 ，过程④是 技术。
2．在植物体细胞杂交过程中，原生质体融合的过程利用的生物学原理是细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用的生物学原理是 。
3．植物体细胞融合形成杂种细胞是否标志着植物体细胞杂交技术的完成？（见答案）
只考虑两两融合，原生质体A和B可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？
5．从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
6．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？
【注意】1．植物体细胞杂交过程中的要点剖析
(1)细胞融合体现细胞膜的流动性；杂种细胞发育成杂种植株体现植物细胞的全能性。
(2)与传统有性杂交相比，植物体细胞杂交具有的优越性
①克服植物远缘杂交不亲和的障碍；
②打破物种之间的生殖隔离；
③扩大遗传重组的范围。
(3)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖且浓度略大于植物细胞质浓度，原因是蔗糖溶液不仅为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
(4)体细胞融合后，培养基中的细胞有三类：①未融合的细胞(A和B)；②两两融合的细胞(AA、BB和AB)；③多细胞融合体。只有AB型细胞是我们需要的杂种细胞，因此还应有一个筛选过程。
2．体细胞杂交过程中涉及的遗传知识
(1)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，属于无性生殖，变异类型属于染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。
(2)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是两亲本之和。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，含4个染色体组，基因型为AabbccDd。
(3)培育杂种植株的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传定律，只有进行有性生殖的生物经减数分裂形成配子时才符合遗传定律，而体细胞杂交没有上述过程。
【评标】题组一　植物繁殖的新途径
1.(2022辽宁锦州黑山中学月考)下列属于植物的微型繁殖技术的是 (　　)
A.兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗 B.水稻种子萌发并长成新个体
C.扦插的葡萄枝长成新个体 D.柳树芽发育成枝条
2.某二倍体药用植物甲(染色体组成为MM)含有有效成分A,二倍体药用植物乙(染色体组成为NN)含有有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物,设计了如下实验流程。据图分析错误的是(　　)
A.过程①的处理利用了酶的专一性
B.过程②常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂
C.过程②③获得的染色体组成为MMNN的融合细胞是最理想的细胞
D.通过过程⑥培养获得的植株都能合成有效成分A和B
3.(2022辽宁沈阳八十三中期初)草莓是人们经常食用的一种水果,有较高的营养价值。草莓是无性繁殖的作物,长期种植会使病毒积累在体内,使其产量降低、品质下降。下图是利用植物组织培养技术培育草莓脱毒苗的流程,请据图回答:
外植体→①愈伤组织→②胚状体→脱毒苗→草莓植株
(1)外植体能够形成幼苗所依据的原理是　　　　　　　　　　。培育脱毒苗时,一般选取 　　　　作为外植体,其依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)研究表明,多倍体草莓产量高于二倍体,利用植物组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种:一是使用 　　　　(药剂)处理草莓的愈伤组织,再经培养获得多倍体植株;二是利用物理或化学方法诱导草莓体细胞融合,再经培养获得多倍体植株。
得分 扣分
阅卷得分 审题规范（强化审题） 思维（析题）规范 呈现（答题）规范
采点计分 审题时间(3) 审清设问（标号化） 审读材料、情境（标注化） 析题时间(2) 角度步骤要点（角度化） 特别注意事项（对号化） 答题时间(4) 书写卷面(清晰化) 学科术语(术语化)
【回标】
题组二　作物新品种的培育
4.(2022山东日照月考)植物细胞工程的应用取得了显著的社会效益和经济效益,以下技术和相应优点的对应关系中正确的是(　　)
A.微型繁殖技术——打破生殖隔离 B.单倍体育种——利于获得突变体
C.植物体细胞杂交技术——精准控制成体性状 D.植物细胞培养——不占用耕地,几乎不受季节限制
5.(2021安徽肥东二中月考)如图是某二倍体植物通过花药进行单倍体育种的过程示意图,下列叙述正确的是 (　　)
A.图中过程②涉及细胞的分裂和分化,细胞进行有丝分裂
B.秋水仙素能促进着丝粒分裂,导致细胞染色体数目加倍
C.图中③过程为了促进生芽,可增加培养基中细胞分裂素的比例
D.应将炼苗后的试管苗移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上
6.(2022山东郓城月考)应用植物组织培养技术,不仅可实现种苗的快速繁殖、培育脱毒植株,还可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程,回答下列问题:
茎段愈伤组织挑选生长的愈伤组织耐盐植株
(1)愈伤组织是由离体的茎段经　　　　过程形成的,此时愈伤组织细胞　　　　(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。
(2)对愈伤组织进行了两次处理,用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织的原因是　　　　;
处理2中添加的物质X为　　　　。
(3)愈伤组织细胞经过　　　　(填“脱分化”或“再分化”)形成耐盐植株。
(4)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育“白菜—甘蓝”杂种植株、三倍体无子西瓜中,必须用到植物组织培养技术的是　　　　　　　　。
得分 扣分
阅卷得分 审题规范（强化审题） 思维（析题）规范 呈现（答题）规范
采点计分 审题时间(3) 审清设问（标号化） 审读材料、情境（标注化） 析题时间(2) 角度步骤要点（角度化） 特别注意事项（对号化） 答题时间(4) 书写卷面(清晰化) 学科术语(术语化)
题组三　细胞产物的工厂化生产
7.(2022山东枣庄月考)人参是重要的药用植物,常以根入药,过度采挖导致人参资源枯竭,而人工栽培周期长,研究表明,可采用植物组织培养的方式培养人参不定根,用以满足市场需求。据图分析下列说法错误的是 (　　)
外植体愈伤组织不定根
A.人参不定根培养中有脱分化和再分化过程 B.过程①必须照光培养以增加有机物来源
C.过程②中需要生长素所占比例大于细胞分裂素 D.需要检测获得的不定根中有效成分如人参皂苷的含量
8.(2022北京四十三中期中)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物,具有高抗癌活性。如图表示工厂化生产紫杉醇的过程,相关叙述错误的是 (　　)
外植体愈伤组织液体悬浮振荡培养悬浮传代培养提取、检测紫杉醇
A.从大量红豆杉属植物树皮中提取紫杉醇会破坏植物资源
B.只能用红豆杉属植物的树皮作外植体才能获得紫杉醇
C.振荡培养利于细胞充分接触营养,增加溶解氧量
D.可利用培养的动物细胞来检测紫杉醇的抗癌活性
【知识建构】
【随堂检测】
题组一　植物组织培养技术
1.(2022山东郓城月考)如图是植物组织培养的过程,相关说法错误的是 (　　)
外植体愈伤组织长出丛芽生根移栽成活
A.外植体若是月季的花粉,则经培养后获得的植株为单倍体
B.过程①一般不需要光照,后续培养中每日需给予适当时间和强度的光照
C.外植体若是菊花的根尖组织,因细胞中没有叶绿体,故培养成的新植株叶片为无色
D.过程②和③接种的培养基中植物激素的比例不同
2. (2022山东省名校联盟质量检测)某生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶为外植体进行相关实验研究,得到如图所示的实验结果。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.实验开始前应对培养基和西瓜幼苗子叶进行灭菌处理
B.西瓜幼苗子叶细胞脱分化形成愈伤组织的过程中细胞已经发生分化
C.暗处理时间的长短对细胞脱分化率和再分化率的影响均不大
D.图示结果表明,西瓜幼苗子叶经诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1~2周
题组二　植物体细胞杂交技术
3.(2022山东济南月考)植物体细胞杂交过程中细胞融合的方式有对称融合和非对称融合。对称融合是将两个物种的两个完整的原生质体融合在一起,由于两个物种的全套基因组合在一起,有用基因和不利基因共处于一个杂种植株中,往往需要多次回交才能去除杂种植株中的不利基因。非对称融合是将一个物种的部分染色体和细胞质与另一个物种的一个完整原生质体融合在一起,可以较好地减少不利基因的重组,所得杂种植株只需较少次数的回交就可以达到改良作物的目的。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.植物体细胞杂交可以克服有性杂交的不亲和性,打破物种之间的生殖隔离
B.对称融合方式中两个植物细胞完成融合的标志是两个细胞核融合形成一个细胞核
C.在非对称融合过程中,可以利用物理射线、化学试剂等方式去除部分染色体
D.在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁
4.(不定项)(2022山东师范大学附中月考改编)如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是 (　　)
A.去壁过程中需用纤维素酶和果胶酶溶液处理获得原生质体,溶液的渗透压可略大于细胞液渗透压
B.植物体细胞杂交过程中,需用不同浓度的细胞分裂素和生长素培养杂种细胞
C.最终得到的植株相对于白菜、甘蓝,发生了染色体数目变异,因此不具有可育性
D.与传统的有性杂交相比,植物体细胞杂交技术的优越性在于实现了远缘杂交
【课后作业】1.复习作业：依托本节课学案，整理本节课重难点及相关题型。
2.练习作业：见下页习题。
3.预习作业：依托下节课学案熟悉相关知识点，勾画重难点，写出困惑。
题组一　
5.(2022山东菏泽一中月考)研究发现甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低
B.推测②过程的温度导致部分病毒失去活性
C.过程③④均属于再分化,培养基A和B中的植物激素比例不同
D.获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变
6.(2022河北石家庄辛集中学期中)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图,下列说法不正确的是 (　　)
A.过程①②分别表示脱分化和再分化过程
B.获得辣椒素的两条途径都反映了植物细胞的全能性
C.两条途径分别利用了植物组织培养和植物细胞培养技术
D.脱毒苗的获得利用了芽尖等分生区病毒极少或无病毒的特点
题组二　7.(2022辽宁朝阳第二高级中学月考改编)利用相关工程技术可以获得抗线虫病的“萝卜—油菜”杂种植株,已知萝卜具有抗线虫病基因,而油菜容易被胞囊线虫侵染造成减产。科研人员以萝卜和油菜为亲本进行体细胞杂交,以获得抗线虫病的杂种植株,具体操作流程如图所示。请回答下列问题:
(1)过程②细胞融合的基本原理是　　　　　　　　　　。融合结束形成杂种细胞的标志是　　　　　　　。
(2)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　　　　,维持原生质体完整性。图中④过程将愈伤组织接种到含有　　　　　的培养基上,就可以诱导其　　　　过程,进而培育成杂种植株。
(3)过程②后,在显微镜下观察融合的活细胞中有亲本细胞的　　　　(填细胞器名称)存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。对杂种植株进行　　　　接种实验,可筛选出抗线虫病的杂种植株。
(4)利用此项技术进行育种的最大优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)若油菜和萝卜都是二倍体,则杂种植株为　　　　倍体,从理论上讲,该杂种植株的育性为　　　　(填“可育”或“不育”)。
得分 扣分
阅卷得分 审题规范（强化审题） 思维（析题）规范 呈现（答题）规范
采点计分 审题时间(3) 审清设问（标号化） 审读材料、情境（标注化） 析题时间(2) 角度步骤要点（角度化） 特别注意事项（对号化） 答题时间(4) 书写卷面(清晰化) 学科术语(术语化)
【答案】
【自主预习】
一、1.细胞生物学2.细胞器、细胞或组织水平4. 植物细胞 动物细胞
二、 1. 整生物体 各种细胞 2. 选择性地表达。
三、 1. 离体 人工配制的培养基 完整植株 2. (1) 脱分化 愈伤组织 再分化
(2) 生长素 细胞分裂素 (3)高 低 适中
3. (1)灭菌 火焰旁 灭菌 (2)倒插 (3)不需要 需要
四、1．不同来源 杂种细胞
2．纤维素酶、果胶酶 原生质体 电融合法、离心法等 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等 融合的成功 杂种细胞 脱分化 再分化 植物组织培养
3．细胞膜的流动性 植物细胞的全能性
4．生殖隔离 远缘杂交育种
5. 无性 染色体数目变异 2n＋2m 2＋2
五、1. (1)高效、快速 遗传特性 (2)茎尖分生 脱毒苗
2. (1)①细胞的全能性和染色体变异。②单倍体植物 纯合二倍体③稳定 缩短
(2)(1)培养条件 射线 (2)突变体
3．②植物细胞培养 ③愈伤组织
【牛刀小试】××××××
学习目标一任务一【探究·实践·菊花的组织培养】
实验原理：（1）全能性。（2）激素和营养 脱分化和再分化 胚状体（3）生长素和细胞分裂素
、脱分化和再分化 浓度、比例
材料分析：（1愈伤组织。（2）消毒。（3）消毒。（4）无菌水（5）（主要是生长素和细胞分裂素）。
蔗糖的作用：提供能量、调节渗透压。灭菌：湿热灭菌法。
3.方法步骤
（1）消毒 ①酒精 30s 无菌水 30min 无菌水
（2）外植体切段 无菌 无菌滤纸
（3）接种 诱导愈伤组织 方向 倒插！
（4）脱分化 18～22 愈伤组织 光照，有光
（5）再分化 诱导生芽 诱导生根 试管苗 芽，根；光照！
（6）移栽培养 培养基 消过毒 移栽
4.结果分析与评价
（1）接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，试分析它们被污染的原因。
用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。
（2）你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？
观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
（3）观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。
做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。
（4）你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷酒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。
5.进一步探究
等于1； 大于1； 小于1。 有性生殖，纯合子。
评标 1.C　种子萌发长成植株是植物正常生长发育过程,不能体现细胞全能性,C错误。
2.C　植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性,A正确;植物组织培养需要在无菌条件下进行,避免杂菌污染,B正确;一般用固体培养基进行培养,C错误;再分化的过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照,D正确。
3.A　离体的植物器官、组织或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织,愈伤组织经过再分化过程形成胚状体或者根和芽,进一步发育成植株。
4.B　①过程需要用体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对茎段进行消毒,A正确;②过程将外植体的1/3~1/2插入诱导愈伤组织的培养基中,注意外植体不要倒插,B错误;④过程需要诱导生芽和诱导生根两种不同成分的培养基,主要是通过生长素和细胞分裂素的浓度、比例来调控,C正确;试管苗的光合作用能力较弱,需要逐步适应外界环境才能往大田移栽,故⑤过程移栽前需要先打开培养瓶的瓶盖让试管苗适应外界环境,D正确。
5.D　图示为四倍体兰花叶片植物组织培养的过程,其中①为脱分化,②为再分化,③表示生长发育。脱分化和再分化过程中要采取消毒和无菌操作,避免杂菌污染,A正确;脱分化和再分化过程需要添加植物激素来调控细胞的分裂和分化,B正确;细胞全能性表达的前提是①脱分化过程,愈伤组织通过②再分化过程形成胚状体、胚状体通过③生长发育过程发育成兰花植株体现了细胞全能性,C正确;四倍体兰花的花药离体培养所得植株为单倍体植株,D错误。
6.D　原生质体是植物细胞去除细胞壁后剩余的结构,含有本物种生长发育所需的全套遗传信息,理论上原生质体具有全能性,A正确;原生质层包括细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质,原生质体是植物细胞去除细胞壁以后剩余的结构,D错误。
7.B　杂种细胞形成愈伤组织为脱分化过程,此过程不改变细胞内的遗传物质,所以杂种细胞与愈伤组织细胞中遗传物质相同,A正确;聚乙二醇可诱导原生质体A和B的融合,但不能诱导植物细胞壁的再生,B错误;植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,故可用纤维素酶和果胶酶对白菜和甘蓝的体细胞进行去壁处理,C正确;愈伤组织形成“白菜—甘蓝”幼苗为再分化过程,该过程需添加一定量的植物激素,如生长素和细胞分裂素,D正确。
8.A　人工诱导植物原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法,物理法包括电融合法、离心法等;化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法,A错误。融合的杂种细胞培育成杂种植株要经过脱分化和再分化等培养过程,B正确。植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势,C正确。体细胞杂交过程中可能会发生基因转移,改良小麦杂种植株的染色体上可能整合了含亚麻有益基因的染色体片段,D正确。
9.答案(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　(2)纤维素酶和果胶酶　(3)3　细胞分裂素　生长素　(4)脱分化　再分化　
学习目标二
答案：1原生质体 流动性 电融合法和离心法 聚乙二醇融合法 高Ca2＋高pH融合法 细胞壁 植物组织培养 植物细胞的全能性
3．植物体细胞融合形成杂种细胞是否标志着植物体细胞杂交技术的完成？
提示：不是，细胞融合成功的标志是杂种原生质体再生出细胞壁形成杂种细胞，植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。
4．只考虑两两融合，原生质体A和B可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？
提示：三种类型：AA、BB、AB；只有AB型才是符合要求的。
5．从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
提示：遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状；染色体数目增加，属于染色体数目的变异。
6．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？
提示：克服了不同种植物远缘杂交的障碍，使不同种植物杂交成为可能。
1.A将兰花的芽尖组织经植物组织培养培育成兰花幼苗,可以达到快速繁殖的目的,属于植物的微型繁殖技术,A符合题意;水稻种子萌发并长成新个体、扦插的葡萄枝长成新个体均没有利用植物组织培养技术,B、C不符合题意;柳树芽发育成枝条,没有发育为新个体,不属于植物的微型繁殖技术,D不符合题意。
2.D由图可知,①是去除植物细胞壁获得原生质体的过程,由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,该过程需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,A正确;②诱导植物原生质体融合的过程常使用聚乙二醇作为诱导剂,B正确;过程②③获得的融合细胞c的染色体组成可能是MMMM、NNNN、MMNN,其中染色体组成为MMNN的融合细胞是最理想的细胞,C正确;通过过程⑥培养获得的植株不一定都能合成有效成分A和B,D错误。
3.答案(1)植物细胞的全能性　茎尖(或芽尖或根尖)　植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒　(2)秋水仙素
4.D　
5.C　图中过程②是脱分化,细胞通过有丝分裂实现细胞增殖,无分化过程,A错误;秋水仙素能抑制纺锤体的形成,在着丝粒分裂后,不能将染色体移向细胞的两极,导致细胞染色体数目加倍,B错误;植物组织培养过程中需要添加生长素和细胞分裂素,其中生长素和细胞分裂素的比值高时促进根的分化,比值低时促进芽的分化,C正确;炼苗时将试管苗移植到含蛭石或珍珠岩的基质上培养,待其长壮后移栽到普通土壤即可,D错误。
6.答案　(1)脱分化　具有　 (2)愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发突变　氯化钠　(3)再分化　(4)“白菜—甘蓝”杂种植株
7.B　图中过程①表示外植体脱分化形成愈伤组织,过程②表示愈伤组织再分化形成不定根,人参不定根培养中有脱分化和再分化过程,A正确;脱分化过程一般不需要光照,再分化过程需要适宜的光照,B错误;生长素和细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,所以过程②中需要生长素所占比例大于细胞分裂素,C正确。
8.B　植物细胞的次生代谢物含量很低,从植物组织中提取会大量破坏植物资源(教材第41页),A正确;植物组织培养的材料几乎包括了植物体的各个部位,如茎尖、茎段、花瓣、根尖和花药等,B错误;振荡培养利于细胞充分接触营养,增加溶解氧量,有利于细胞的增殖,C正确;紫杉醇可有效阻止癌细胞的增殖,具有抗癌作用,可利用培养的动物细胞来检测紫杉醇的抗癌活性,D正确。
随堂检测1.C　由配子直接发育成的个体为单倍体,外植体若是月季的花粉,则经培养后获得的植株为单倍体,A正确;诱导愈伤组织期间一般不需要光照,在后续的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照(教材第36页),B正确;外植体若是菊花的根尖组织,根尖细胞中虽然没有叶绿体,但其培养成的新植株叶片有叶绿体,因此培养成的新植株叶片为绿色,C错误;植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度和比例都会影响植物细胞的发育方向(教材第35页),故图中过程②和③接种的培养基中植物激素的比例不同,D正确。
2.D　图中随着暗处理时间的增加,愈伤组织诱导率变化较小,胚状体诱导率变化较大,则暗处理时间的长短对再分化率的影响较大,C错误。该实验的外植体(西瓜幼苗子叶)需要进行消毒处理,而不是灭菌处理,A错误。脱分化是指已经分化的细胞失去其特有的结构和功能转变成未分化的细胞,该过程中细胞没有发生分化,B错误。由胚状体诱导率的变化情况来看,在暗处理1~2周时诱导率较大,因此西瓜幼苗子叶经诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1~2周,D正确。
3.B　植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势(教材第38页),A正确;对称融合方式中两个植物细胞完成融合的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁,B错误;非对称融合是将一个物种的部分染色体和细胞质与另一个物种的一个完整原生质体融合在一起,利用物理射线、化学试剂等方式可去除部分染色体,C正确;植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,细胞壁会阻碍细胞间的杂交,因此在进行植物体细胞杂交之前,必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,D正确。
4.ABD　去壁过程中,需要将两种植物体细胞置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液或略大于细胞液渗透压的溶液中,以维持原生质体的正常生理状态,否则原生质体可能会吸水涨破,A正确;植物体细胞杂交过程中,杂种细胞经组织培养培育成杂种植株,需用不同浓度的细胞分裂素和生长素处理,B正确;白菜和甘蓝均为二倍体,“白菜—甘蓝”杂种植株属于异源四倍体,可育,C错误。
5.D　茎尖细胞含有的病毒极少或者无病毒,A正确;经过适当温度处理脱毒效果更好,其原因可能是组织中的病毒经图中温度处理后部分或全部失活,B正确;过程③④所用的培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同,C正确;获得的脱毒苗与原甘蓝苗相比细胞核遗传物质未发生改变,D错误。
6.B　分析题图,过程①形成愈伤组织,是脱分化过程;过程②中愈伤组织形成根、芽,是再分化过程。上面一种途径是通过植物组织培养获得脱毒苗,再从果实中提取相应的产物;下面一种途径是采用植物细胞培养技术,实现工业化生产获得大量的细胞产物。图中下面一种获得辣椒素的途径没有培养形成植株,不能反映植物细胞的全能性,B错误。植物顶端分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,所以脱毒苗的获得利用了芽尖等分生区病毒极少或无病毒的特点,D正确。
7.答案　(1)细胞膜具有一定的流动性　形成新的细胞壁　(2)渗透压　植物激素(细胞分裂素和生长素)　再分化　(3)叶绿体　胞囊线虫　(4)打破生殖隔离,实现远缘杂交　(5)(异源)四　可育

展开更多......

收起↑