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第1节　植物细胞工程
新课程标准 核心素养
1．简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2．尝试进行植物组织培养。3．举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。4．列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。5．概述细胞产物的工厂化生产的原理。 1．生命观念——会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响。2．科学思维——结合单倍体育种、诱变育种等育种方法来理解植物组织培养在作物新品种培育方面的应用。3．科学探究——结合具体实验，尝试设计植物组织培养技术的流程简图。4．社会责任——了解组织培养技术已取得的进展和尚未解决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。
知识导图
一　植物细胞工程的基本技术
必备知识·夯实双基
一、植物细胞的全能性
1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有__产生完整生物体__或__分化成其他各种细胞__的潜能。
2．生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会__选择性地表达__。
二、植物组织培养技术
1．概念：将__离体__的植物器官、组织或细胞等，培养在__人工配制的培养基__上，给予适宜的培养条件，诱导其形成__完整植株__的技术。
2．全能性表达过程
(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的__结构和功能__，转变成未分化细胞的过程。
(2)再分化：脱分化产生的__愈伤组织__，在一定的培养条件下，再分化出__芽、根等器官__，进而形成完整的小植株。
(3)激素的作用：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。
3．过程
→将流水充分冲洗后的外植体用__酒精__消毒30s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2～3次
↓
→将消过毒的外植体置于无菌的培养皿中，用无菌滤纸吸去表面的水分。用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段
↓
→接种时要始终在__酒精灯火焰__旁进行，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记
↓
→将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22℃的培养箱中培养。培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗
↓
→移栽前应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培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽到土壤中
注意：在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。
三、植物体细胞杂交技术
1．概念
将__不同来源__的植物体细胞，在一定条件下融合成__杂种细胞__，并把杂种细胞培育成__新植物体__的技术。
2．植物体细胞杂交技术的流程图及相关分析(图中a、b、c和d表示相应过程)
过程 操作或说明
a：去壁 用__纤维素酶和果胶酶__去除细胞壁，获得原生质体
b：原生质体融合 ⅰ融合方法：物理法——电融合法、离心法等；化学法——__取乙二醇(PEG)__融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。ⅱ融合成功的标志是再生出新的细胞壁
植物组织培养 c：脱分化 将杂种细胞培育成杂种植株
d：再分化
　　3．意义：打破植物的__生殖隔离__，实现远缘杂交育种。
┃┃学霸记忆__■
1．细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2．植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，主要过程包括脱分化和再分化。
3．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。
4．植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。
5．植物细胞融合依据的生物学原理是细胞膜的流动性，融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁。
6．诱导原生质体融合的方法：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(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
7．植物体细胞杂交技术的意义：克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。
┃┃活学巧练__■
1．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。(×)
2．在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。(×)
3．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。(√)
4．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。(×)
5．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。(√)
6．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。(√)
思考：
1．与体细胞相比，生殖细胞如花粉的遗传物质减少了一半，为什么生殖细胞仍具有全能性？
提示：在生物的体细胞中染色体是成对存在的，基因也是成对存在的，生殖细胞中遗传物质虽然减少了一半，但基因的种类没有少，仍具有控制生长发育的全套的遗传信息，因此生殖细胞仍具有全能性。
2．在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
3．在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
4．若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？
提示：培养物经过诱导脱分化后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，愈伤组织中不含有叶绿体。
5．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。
课内探究·名师点睛
知识点?
细胞的全能性
1．细胞全能性的分析
(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息。
(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性地表达。
(3)不同细胞全能性的大小
①体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
②不同细胞的全能性：受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞。
③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
(4)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
2．植物细胞全能性表达所需条件
(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。
(2)体现细胞全能性的条件
材料 离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素
外界条件 ①无菌操作②光照：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养
知识贴士
1．细胞表达全能性的标志是发育成完整个体或分化成其他各种细胞。
2．细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　C　)
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，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．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
解析：受精卵是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂、分化形成完整的个体，所以受精卵的全能性最高；生物体内的体细胞由于细胞分化，细胞中的基因选择性地表达，因此全能性不能表达；卵细胞属于已分化的细胞，与受精卵相比，全能性较低；分化的植物细胞尽管具有全能性，但如果要表现出全能性，植物细胞必须在一定条件下进行离体培养。
┃┃变式训练__■
1．以下实例不能体现细胞全能性的是(　B　)
A．用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
B．用紫色糯玉米种子培育出植株
C．用转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
D．番茄体细胞与马铃薯体细胞杂交后培育出植株
解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后仍然具有发育成完整生物体的潜能。能体现细胞全能性的最好实例是植物组织培养，即离体的植物器官、组织或细胞经过脱分化和再分化，最终能形成一个完整的植物体，故A、C、D三项所述都能体现细胞的全能性。玉米种子中有胚，胚是玉米的幼体，因此将玉米种子培育成植株是幼体发育为成体的过程，没有体现细胞的全能性。
知识点?
植物组织培养技术
1．植物组织培养相关概念辨析
(1)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。
(2)胚状体：植物细胞离体培养，经过脱分化和再分化，发育成胚状体。胚状体经过生长发育成完整植株。
(3)愈伤组织：一团没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。
(4)脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗
需要条件 ①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例适中④不需光 ①离体②适宜的营养③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽)④需光照
2．植物组织培养的条件
(1)离体、无菌。
(2)环境条件适宜：如营养物质(水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照。
3．植物组织培养的过程
―→
4．菊花组织培养实验的注意事项
(1)关键：避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。
(2)取材：外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的再分化能力。
(3)培养基：培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营养物质，其中生长素和细胞分裂素用量和比例对器官的发生起决定作用。
(4)光照：愈伤组织培养，最初避光培养，后期见光培养。
(5)培养顺序：试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
┃┃典例剖析__■
典例2　下列关于植物组织培养的描述，错误的一项是(　A　)
A．植物种子是植物组织培养的理想材料
B．愈伤组织是一团未分化的细胞
C．植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
D．调整激素配比可以诱导脱分化过程
解析：植物种子中的胚是由受精卵发育而来的，培养成植株的过程为自然生长，不是植物组织培养的理想材料，A错误；愈伤组织是一团未分化的细胞，其全能性高，B正确；植物组织培养的结果是得到完整植株，其原理是植物细胞具有全能性，C正确；通过调整激素(主要是生长素和细胞分裂素)配比，可以诱导脱分化过程，D正确。
┃┃变式训练__■
2．科学家应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终培育成一株完整的新植株(见图)。关于这一科学事实，下列哪一项叙述是错误的(　A　)
A．培育成的新植株是单倍体植株
B．这种生殖方式属于无性生殖
C．细胞数目的增多是通过有丝分裂实现的
D．证明了植物细胞具有全能性
解析：对二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，其发育过程中遗传物质不变，故培育成的新植株是二倍体植株，A错误；这种生殖方式属于无性生殖，产生的后代能保持亲本的性状，B正确；植物组织培养过程进行的是有丝分裂，C正确；该过程是植物细胞全能性的表达，D正确。
知识点?
植物体细胞杂交技术
1．植物体细胞杂交的过程
步骤 图解 方法
原生质体的获得 酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体
杂种细胞的形成 通过一定的技术手段(物理法包括离心法、电融合法等；化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等)进行人工诱导，实现原生质体的融合
杂种植株的产生 对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育
2．植物体细胞杂交育种的优点和局限性
(1)优点：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和障碍。
(2)局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。
3．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
项目 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同来源的植物体细胞
技术操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
┃┃典例剖析__■
典例3　实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)的叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是(　D　)
A．获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题
B．可利用聚乙二醇、离心等方法诱导植物原生质体融合
C．可利用光学显微镜观察，筛选出杂种细胞
D．若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体均为62条
解析：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种等方面具有独特的优势，因此获得杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题，A正确；人工诱导植物原生质体融合的方法有物理法(如离心法、电融合法)、化学法(如聚乙二醇融合法)两大类，B正确；杂种细胞应具有红色液泡和绿色的叶绿体，故可利用光学显微镜观察，筛选出杂种细胞，C正确；若原生质体均为两两融合，可能是同种细胞融合，也可能是不同种细胞融合，则融合后的细胞中染色体可能为28条、96条或62条，D错误。
┃┃变式训练__■
3．下列有关植物体细胞杂交和植物组织培养的比较，不正确的是(　C　)
A．两者原理都涉及细胞的全能性
B．两者过程都涉及严格无菌培养
C．两者都涉及细胞壁的去除与重建
D．两者都可用于培育优良作物品种
解析：植物体细胞杂交中包含植物组织培养，故两者原理都涉及植物细胞的全能性，A正确；植物体细胞杂交和植物组织培养都需要无菌培养，B正确；植物组织培养不需要去除细胞壁，C错误；植物体细胞杂交可以将植物的优良性状融合，植物组织培养可以用于育种，保持优良品种的遗传特性，D正确。
指点迷津·拨云见日
混淆植物体细胞杂交和有性杂交
(1)植物体细胞杂交
若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。
(2)植物有性杂交
有性杂交的子代细胞中染色体数为“X＋Y”，基因型为“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半，再相加。
(3)植物有性杂交过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律，而植物体细胞杂交过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传定律。
┃┃典例剖析__■
典例4　A种植物细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核中部分染色体)，将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是(　C　)
A．二倍体；基因型是DdYyRr
B．三倍体；基因型是DdYyRr
C．四倍体；基因型是DdYyRr
D．四倍体；基因型是DDddYYyyRRrr
解析：据图分析，A种植物的基因型为Dd，属于二倍体，B种植物的基因型为YyRr，也属于二倍体。植物体细胞融合后形成的杂种细胞含有两个亲本的遗传物质，基因型为DdYyRr，属于异源四倍体，C项符合题意。
解疑答惑
?从社会中来 P34
提示：利用植物组织培养技术快速繁殖兰花。具体操作为取兰花幼嫩部位消毒后置于诱导形成愈伤组织的培养基中培养，经脱分化形成愈伤组织，转接到诱导生根培养基上，再分化形成胚状体或丛芽，移栽获得兰花植株。
?探究·实践 P35
结果分析与评价
1．提示：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．提示：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．略。
4．提示：幼苗的移栽是否合格
幼苗移栽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，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾溶液，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜后24h才能移栽。移栽的幼苗要在培养箱内生长几天，等壮苗后再定植大田或进行盆栽。同学们可以在课后统计自己移栽的幼苗的成活率，看看移栽是否合格。
?练习与应用 P38
一、概念检测
1．A　提示：进行a处理时应用纤维素酶、果胶酶。
2．提示：蜗牛消化道提取液中可能含有纤维素酶、果胶酶。
二、拓展应用
提示：1978年，梅尔彻斯(G．Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。他们将培育的二倍体马铃薯和番茄的叶片细胞原生质体进行融合，产生了杂种植株——“番茄—马铃薯”，它同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是并没有产生可结实的花以及真正意义上的块茎。到目前为止“番茄—马铃薯”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。
“番茄—马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是：生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以“番茄—马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。
训练巩固·课堂达标
1．下列围绕细胞全能性的叙述中正确的是(　D　)
A．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同
B．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性
C．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
D．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
解析：植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，A项错误；种子发育成植株，是个体发育过程，不属于全能性的体现，B项错误；细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，C项错误；细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或器官，D项正确。
2．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是(　C　)
A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁
B．细胞壁使原生质体失去活力
C．细胞壁阻碍了原生质体的融合
D．细胞壁不是原生质体的组成部分
解析：细胞壁是植物细胞结构的一部分，对植物细胞具有保护作用，不会使原生质体失去活力，但阻碍了原生质体的融合，因此要除去细胞壁。
3．回答下列有关植物组织培养的问题。
(1)用于植物组织培养的植物材料称为__外植体__。
(2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为__脱分化__。
(3)在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时，__未分化细胞群经分裂形成愈伤组织__；
②__当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，利于未分化细胞群分化形成芽__；
③__当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，利于未分化细胞群分化形成根__。
(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是__促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化__；则植物激素X的名称是__细胞分裂素__。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是__组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离__。
解析：(1)在植物组织培养中，人们将离体的植物组织、器官、细胞称为外植体。(2)植物组织培养的核心过程是脱分化与再分化，脱分化是指由分化状态变为未分化状态，再分化是指由未分化状态变为分化状态。(3)仔细分析所给示意图，可知植物激素X与植物激素Y浓度比为1时，利于愈伤组织的形成，大于1时利于细胞群分化出芽，小于1时利于细胞群分化出根。(4)生长素在植物组织培养中的主要作用是促进细胞生长、分裂和分化，植物组织培养过程中除需要生长素外还需要细胞分裂素，二者共同起作用。(5)植物组织培养是一种无性繁殖技术，利于保持亲本的优良性状。三　动物体细胞核移植技术和克隆动物
必备知识·夯实双基
一、动物细胞核移植技术的概述
二、体细胞核移植的过程
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
(1)畜牧生产方面：加速家畜__遗传改良__进程，促进优良畜群繁育。
(2)医药卫生领域
①转基因克隆动物作为__生物反应器__，生产珍贵的__医用蛋白__。
②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为__异种移植__的供体。
③人的核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的细胞、组织、器官后，可用于__组织器官__的移植。
(3)了解胚胎发育及衰老过程。
(4)用克隆动物做__疾病模型__，使人们更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。
(5)保护濒危物种方面：保护__濒危物种__，增加濒危动物的存活数量。
2．存在问题
(1)体细胞核移植技术的__成功率__非常低。
(2)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和__生理__缺陷等。
┃┃学霸记忆__■
1．动物细胞核移植的技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2．哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
3．体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
4．在体细胞核移植中，从卵巢中采集的卵母细胞，要培养到MⅡ(中)期。
5．克隆动物与核供体动物的遗传物质基本相同。
┃┃活学巧练__■
1．动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(√)
2．体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。(√)
3．经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。(×)
4．克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。(√)
5．克隆动物技术成功率很高。(×)
思考：
1．通过体细胞核移植产生的克隆动物是有性生殖还是无性生殖？
提示：通过体细胞核移植产生的克隆动物没有经过生殖细胞的结合，属于无性生殖。
2．为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？
提示：①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。
②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。
③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。
3．选用处于MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞的原因。
提示：(1)卵母细胞体积大，易于操作。
(2)卵母细胞细胞质内促使细胞核体现全能性的物质含量最高。
(3)卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
课内探究·名师点睛
知识点?
动物体细胞核移植技术
1．原理：动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，用体细胞核移植技术能够得到克隆动物。说明动物体细胞的细胞核具有全能性。
2．供体：一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
3．受体
(1)材料选择：选择处于减数分裂Ⅱ中期的次级卵母细胞作为受体细胞。其原因是：
①卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；
②卵母细胞体积大，便于操作；
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
(2)去核的原因：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列关于体细胞克隆的叙述，错误的是(　D　)
A．供体提供细胞核
B．受体为去核卵母细胞
C．细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤
D．克隆出的后代与供体的遗传物质和表型完全一致
解析：供体提供细胞核，A项正确；受体是去掉细胞核的卵母细胞，B项正确；体细胞克隆的关键步骤是细胞核移植，C项正确；克隆出的后代与供体的遗传物质和表型不完全一致，因为供体只提供了核基因，而细胞质基因来自受体，同时表型除了受基因控制外，还受外界环境因素的影响，D项错误。
┃┃变式训练__■
1．下列关于体细胞核移植技术应用的叙述，不正确的是(　D　)
A．克隆动物组织、器官可作为异种移植的供体
B．研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程
C．有望用体细胞核移植技术增加濒危物种的存活数量
D．用克隆动物做疾病模型可用于治疗人类的各种疾病
解析：克隆动物组织、器官可作为异种移植的供体，解决人体器官移植供体来源短缺的问题，A项正确；研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程，B项正确；体细胞核移植技术有望增加濒危物种的存活数量，C项正确；用克隆动物做疾病模型能为研究疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助，但不能用于治疗人类的各种疾病，D项错误。
知识点?
细胞工程的各种技术手段及其原理总结
技术名称 目的 原理
植物组织培养 获得植株 植物细胞的全能性
植物体细胞杂交 获得杂种植株 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
动物细胞培养 获得大量细胞或细胞产物 细胞增殖
动物体细胞核移植 获得克隆动物 动物体细胞细胞核的全能性
动物细胞融合 获得杂交细胞 细胞膜的流动性
单克隆抗体的制备 获得单克隆抗体 细胞膜的流动性和细胞增殖
┃┃典例剖析__■
典例2　下列细胞工程的技术手段与应用原理相符的是(　C　)
A．动物体细胞核移植技术——细胞的全能性
B．动物细胞培养——细胞的全能性
C．单克隆抗体的制备——细胞膜的流动性、细胞增殖
D．植物体细胞杂交——细胞膜的流动性
解析：动物体细胞核移植技术应用的原理是动物体细胞细胞核的全能性，因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，只有细胞核能体现全能性；动物细胞培养的目的是获得大量细胞或细胞产物，所以应用的原理是细胞增殖；植物体细胞杂交应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
┃┃变式训练__■
2．下列关于细胞工程的叙述，正确的是(　A　)
A．利用花药培养得到单倍体植株，从紫草细胞中提取紫草宁，利用细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株，都利用了植物组织培养技术
B．在进行植物组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，不可能发生细胞脱分化和基因突变，而可能发生细胞分化和基因重组
C．与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理均相同，都能形成杂种细胞和杂种个体
D．动物难以克隆的根本原因是动物细胞中的基因不完整
解析：花药培养、杂种细胞培育成杂种植株和植物体细胞杂交都利用了植物组织培养技术，A项正确；在进行植物组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，可能发生基因突变，但因不进行减数分裂，所以不会发生基因重组，B项错误；与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合诱导融合的方法不完全相同，所用的技术手段、所依据的原理均不完全相同，而且只有植物体细胞杂交能产生杂种植株，C项错误；动物难以克隆的根本原因是动物细胞全能性较低，D项错误。
指点迷津·拨云见日
动物体细胞核移植的特点
1．动物体细胞核移植依据的原理是动物细胞核的全能性，属于无性生殖。
虽然细胞核内具有发育成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难体现细胞的全能性。
卵母细胞体积大，易于操作，含有促使细胞核体现全能性的物质和营养条件。
将体细胞核移入去核卵母细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核体现其全能性。
2．动物体细胞核移植产生的新个体，其亲本有三个：体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。
新个体细胞核基因与体细胞核供体的完全一样，因此新个体的性状与体细胞核供体的基本相同。
卵母细胞细胞质中也有少量的DNA，因此新个体的性状与卵母细胞细胞质供体有一些地方相同。
代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体的性状与代孕母体基本没有关系。
┃┃典例剖析__■
典例3　研究人员将猴胚胎细胞(a)中的细胞核取出，移植入一只雌猴的去核卵母细胞(b)中，得到重组细胞(c)，经培养获得胚胎并移植到另一雌猴(d)体内进一步发育，获得克隆猴(e)，下列叙述正确的是(　B　)
A．e的细胞内的全部基因都来自a
B．c经一系列增殖和分化形成e的过程中，细胞核起控制作用
C．d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件
D．e的形成过程中没经过受精作用，其体细胞中无同源染色体
解析：根据题意可知，e的细胞内的细胞核基因来自a，细胞质基因来自b，A项错误；遗传物质主要存在于细胞核中，重组细胞c经一系列增殖和分化形成e的过程中，细胞核起控制作用，B项正确；d为胚胎发育提供适宜条件，不提供遗传物质，C项错误；e的细胞核来源于猴胚胎细胞(a)，胚胎细胞含有同源染色体，D项错误。
解疑答惑
?思考·讨论 P54
1．提示：为使核移植后得到的胚胎或动物的主要遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体卵母细胞之前，必须将受体卵母细胞的核去掉。
2．提示：克隆动物的绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法生产的克隆动物不是对体细胞供体动物进行了100%的复制。此外，即便动物的遗传物质完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，体细胞供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和体细胞供体动物的完全相同。
3．提示：利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。
?到社会中去 P55
提示：经济价值可考虑畜牧业、医药卫生以及其他领域等；推广限制因素可考虑技术研究和理论研究水平、健康问题，如遗传和生理缺陷等。
?练习与应用 P55
一、概念检测
1．D　提示：用体细胞进行动物克隆，目前只能通过核移植技术实现，该技术需要将待克隆动物体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，形成重构胚，再经过动物细胞培养和胚胎移植，最终培育出新个体。
2．C　提示：该过程涉及动物细胞培养、动物细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植技术等，A项正确。母亲的线粒体基因不能遗传给后代，B项正确。红绿色盲基因属于核基因，卵母细胞捐献者的红绿色盲基因不能遗传给“三亲婴儿”，C项错误。“三亲婴儿”的核基因全部来自自己的母亲和父亲，线粒体基因来自卵母细胞捐献者，D项正确。
二、拓展应用
1、2开放性问题，答案略。
训练巩固·课堂达标
1．(2022·青云学府月考)下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是(　B　)
A．目前在实验中，科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体
B．体细胞的细胞核移植到受体细胞之前，要先去掉受体卵母细胞的细胞核
C．用于核移植的供体细胞一般都选用传代50代以内的细胞
D．用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制
解析：目前在实验中，科学家还不可以直接把动物体细胞培养成完整的动物个体，A错误；体细胞核移植需要将体细胞核与去核的卵母细胞进行重组，B正确；用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，因为10代内的细胞能保持正常的二倍体核型，C错误；体细胞核移植方法生产的克隆动物，并没有对体细胞供体动物进行100%的复制，因为还有部分遗传物质来自受体卵母细胞的线粒体，D错误。
2．(2022·沧州一中模拟)如图为核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述错误的是(　B　)
A．用于核移植的供体细胞①一般都选用传代10代以内的细胞
B．图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性
C．采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数分裂Ⅱ中期
D．动物细胞培养过程中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH
解析：用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，A正确；供体细胞核移入去核卵母细胞中，能发育成克隆动物，这只能说明分化的动物细胞的细胞核具有全能性，B错误；采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数分裂Ⅱ中期，此时的卵母细胞才能使融合细胞更容易表达其全能性，C正确；动物细胞培养需要在95%空气和5%CO2环境中培养，其中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH，D正确。
3．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁殖速度，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)。
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织进行分离，形成单个细胞，这一过程中需要利用__胰蛋白__酶处理，不能用纤维素酶与果胶酶的原因是__酶具有专一性__。
(2)转基因奶牛的克隆成功，说明动物细胞的__细胞核__具有全能性。
(3)将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中，去掉卵母细胞核的目的是__使犊牛的性状主要由供体细胞核决定__。
(4)重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内会生出与供体奶牛遗传性状相同的犊牛，但也有可能出现性状上的某些差异，原因可能是__①生物的性状受细胞核遗传物质和细胞质遗传物质共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响__。
(5)体细胞核移植技术得到的克隆牛从生殖方式上看属于__无性生殖__(选填“有性生殖”或“无性生殖”)。
解析：(1)对动物组织进行分离，用胰蛋白酶处理，才能形成单个细胞。因为酶具有专一性，所以不能用纤维素酶和果胶酶将动物细胞分散开。(2)克隆动物的成功证明了动物细胞的细胞核具有全能性。(3)去掉卵母细胞核后，重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，其性状主要由供体细胞核决定。(4)重组细胞发育而来的犊牛与供体奶牛不完全相同，因为重组细胞的遗传物质主要来自供体细胞核，少量来自卵母细胞的细胞质，性状还受环境的影响。(5)体细胞核移植没有经过两性生殖细胞的结合，所以从生殖方式上看属于无性生殖。第2节　动物细胞工程
新课程标准 核心素养
1．阐明动物细胞培养的条件和过程。2．阐述干细胞在生物医学工程中广泛的应用价值。3．举例说出动物细胞融合的概念、原理及应用。4．阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程。5．认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。6．概述动物细胞核移植技术的含义及类型。7．简述动物体细胞核移植的基本过程。8．说出体细胞核移植技术的应用前景。 1．生命观念——以细胞的结构与功能为基础，理解动物细胞融合的内涵；并正确理解植物体细胞杂交与动物体细胞融合技术的区别。2．科学思维——构建动物细胞培养的流程图，认同动物细胞培养是动物细胞工程的基础。结合具体实例，以流程图的形式表示单克隆抗体的制备过程。3．社会责任——理性客观地分析干细胞在临床上的应用所产生的效益与风险。了解体细胞核移植技术已取得的进展和尚未解决的问题。理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
知识导图
一　动物细胞培养
必备知识·夯实双基
一、概念
动物细胞培养是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成__单个细胞__，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和__增殖__的技术。
二、动物细胞培养的条件
三、动物细胞培养的过程
1．悬浮生长：细胞悬浮在培养液中生长增殖。密度过大时，由于__有害代谢物__积累和培养液中__营养物质缺乏__，细胞分裂受阻。
2．细胞贴壁：多数细胞贴附在__瓶壁__上生长。
3．接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面__相互接触__时，细胞__停止分裂生长__的现象称为细胞的接触抑制。
4．原代培养：指动物组织经处理后的__初次培养__。
5．传代培养：分瓶后的细胞培养。传代培养时，悬浮生长的细胞直接用__离心__法收集；贴壁生长的细胞要先用__胰蛋白酶__等处理，再用__离心__法收集。
四、干细胞的培养及其应用
1．干细胞功能：在一定条件下，可以分化成__其他类型的细胞__。
2．干细胞的存在：__早期胚胎__、__骨髓__和__脐带血__等多种组织和器官中。
3．干细胞的种类
胚胎干细胞和成体干细胞等。
4．胚胎干细胞培养的过程
5．干细胞的应用
(1)将正常的造血干细胞移到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能。
(2)可应用于治疗人类的某些顽症，如帕金森综合征、少年糖尿病和老年痴呆症等。
(3)可通过胚胎干细胞诱导分化培育人造器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
┃┃学霸记忆__■
1．动物细胞培养的培养基为液体培养基，含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素等成分，还要加入血清等天然成分。
2．培养动物细胞的CO2培养箱中含有95%的空气和5%的CO2。
3．原代培养和传代培养均需用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞。
4．培养的动物细胞有贴壁生长和接触抑制现象。
5．干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。
6．体细胞经体外诱导能够形成类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞。
┃┃活学巧练__■
1．多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.8～7.0。(×)
2．动物细胞培养要定期更换培养液，其目的是便于清除代谢物，防止代谢物积累对细胞自身造成伤害。(√)
3．动物细胞培养技术的原理是动物细胞的全能性。(×)
4．制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。(×)
5．培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。(×)
6．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。(×)
思考：
1．动物细胞培养过程中有接触抑制现象，这一现象说明了细胞膜具有什么功能？细胞膜接受信息后，细胞停止分裂又说明了什么？
提示：细胞培养过程中的接触抑制说明了细胞膜能进行细胞间的信息交流。细胞膜接受信息后，细胞停止分裂，说明了细胞膜接受的信息能够传递到细胞核。
2．根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象。
提示：癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
3．动物细胞培养和植物组织培养的目的有什么不同？
提示：动物细胞培养是为了获得大量的动物细胞或细胞产物；植物组织培养是为了获得新个体或细胞产物。
4．诱导多能干细胞用于治疗人类的某些顽症的原理是什么？
提示：诱导多能干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
5．诱导多能干细胞为什么可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题？
提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。另一方面，由于是自身细胞经诱导分化形成的，所以无免疫排斥反应。
课内探究·名师点睛
知识点?
动物细胞培养的条件和过程
1．动物细胞培养过程分析
(1)培养流程
(2)酶处理
①用酶“两次”处理的目的：第一次使用的目的是使组织细胞分散开；第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，分散后继续培养。
②使细胞分散开的原因：一是能保证细胞所需要的营养供应；二是能保证细胞内有害代谢物的及时排出。
③不能用胃蛋白酶处理：由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。
(3)原代培养和传代培养：区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象
①第一次：用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理，使其分散成单个细胞后进行培养，为原代培养。
②第二次：细胞培养过程中出现接触抑制，用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来，然后，将其分散到多个培养瓶中继续培养，为传代培养。
2．动物细胞培养与植物组织培养的比较
项目 植物组织培养 动物细胞培养
不同点 理论基础 植物细胞的全能性 细胞增殖
前处理 无菌、离体 无菌，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理
取材 植物较幼嫩的部位或花药等 动物胚胎、幼龄动物的组织或器官
培养基性质 固体 液体
培养基成分 水、矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等 糖类、氨基酸、无机盐、维生素等，有些还需要加入血清等
结果 最终产生新个体，体现了细胞的全能性 产生大量细胞，不形成新个体
相同点 ①都需人工条件下的无菌操作；②都需要适宜的温度、pH等条件；③都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂
3．培养条件的分析
(1)添加血清的作用：血清中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质，如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时，一般需添加10%～20%的血清。
(2)气体环境：CO2维持培养液的pH，O2维持细胞有氧呼吸。
知识贴士
1．培养动物细胞时没有脱分化的过程，因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力。
2．不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制。例如，癌细胞增殖时不存在接触抑制，所以在培养瓶中可以形成多层细胞。
┃┃典例剖析__■
典例1　在动物细胞培养过程中，使用胰蛋白酶的目的是(　A　)
A．使动物组织分散为单个细胞
B．去掉细胞壁，使其成为原生质体
C．去掉细胞膜，暴露出原生质体便于细胞融合
D．清除培养液中的有害代谢物
解析：在进行动物细胞培养前，先用胰蛋白酶处理使组织块中的细胞相互分散开，以增加与培养液的接触面积，便于培养，A正确，B、C、D错误。
┃┃变式训练__■
1．对某种动物的肝细胞进行细胞培养，下列说法正确的是(　D　)
A．取单个肝细胞进行培养，获得细胞群的方法不属于克隆培养法
B．细胞培养过程中不需考虑细菌的污染问题
C．该培养液也能用来培养乙肝病毒
D．在原代培养过程中，培养的细胞最终会出现停止增殖的现象
解析：取单个肝细胞进行培养，获得细胞群的方法属于细胞层次的克隆，A错误；体外培养的细胞抗感染能力弱，需在无菌无毒的环境中培养，B错误；病毒的生存离不开活细胞，用培养液不能培养病毒，C错误；原代培养过程中，由于细胞有贴壁生长和接触抑制的特点，细胞最终将停止增殖，D正确。
知识点?
三种干细胞的比较
举例 胚胎干细胞 成体干细胞 诱导多能干细胞
来源 早期胚胎 成体组织或器官中 诱导高度分化的组织细胞形成
特点 具有分化成为成年动物体内的任何一种类型的细胞，进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能 具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力 诱导过程无须破坏胚胎，不涉及伦理问题，且iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应
┃┃典例剖析__■
典例2　如图是胚胎干细胞分离途径示意图。下列说法正确的是(　C　)
A．图中a所示细胞将来发育成胎膜和胎盘
B．胚胎干细胞体积大，细胞核小，具有发育的全能性
C．在体外培养条件下，胚胎干细胞可以只增殖而不发生分化
D．利用胚胎干细胞培育的人造器官正在大规模应用
解析：图中a所示细胞为内细胞团细胞，将来能够发育成胎儿的各种组织，A错误；胚胎干细胞的体积小，细胞核大，B错误；在体外培养的条件下，胚胎干细胞可以只增殖而不发生分化，C正确；利用胚胎干细胞培育的人造器官，还在临床试验阶段，D错误。
┃┃变式训练__■
2．(2022·保定一中月考)胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。下列叙述不正确的是(　D　)
A．各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果
B．胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C．造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的
D．肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程体现了细胞的全能性
解析：胚胎干细胞是一类分化程度较低的细胞，它能够分化为多种细胞的根本原因是基因的选择性表达，A正确；因为神经细胞是高度分化的细胞，自身不会再进行增殖，所以不具有细胞周期，B正确；造血干细胞分化为红细胞、白细胞的过程是基因选择性表达的结果，此过程不可逆，C正确；肝脏干细胞分化成肝细胞的过程未体现细胞的全能性，D错误。
指点迷津·拨云见日
混淆胚胎干细胞和衰老细胞的特点
(1)胚胎干细胞的特点
(2)衰老细胞特征的简易识记方法“一大一小，一多两低”。
①一大：细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
②一小：水分减少，体积变小，代谢减慢，如老人出现皱纹。
③一多：色素逐渐积累，阻碍了细胞内物质的交流和信息传递。如脂褐素增多，出现“老年斑”。
④两低：细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；多种酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，老年人头发变白。
┃┃典例剖析__■
典例3　下列关于胚胎干细胞的叙述中正确的是(　D　)
A．当受精卵发育到囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞
B．胚胎干细胞在形态上表现为体积大、细胞核小、核仁明显
C．胚胎干细胞在体外培养时能增殖但不能被诱导分化
D．胚胎干细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态
解析：囊胚中的细胞已出现分化，只有内细胞团的细胞才是胚胎干细胞，A错误；胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，B错误；胚胎干细胞在体外培养时能增殖，也能被诱导分化成不同的组织器官，C错误；胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，D正确。
解疑答惑
?从社会中来 P43
提示：借助动物细胞培养技术构建人造皮肤。具体操作为取病人健康皮肤，用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等将它分散成单个细胞，制成细胞悬液，然后在适宜的条件下，让这些细胞生长、增殖，获得大量自体健康皮肤。
不能用单个细胞培养出可供移植的皮肤。单个细胞的增殖是有限的，动物细胞培养过程中，传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了，一般来说，细胞在传至10～50代时，增殖会逐渐缓慢，直至完全停止。这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，少数细胞会朝着等同于癌细胞的方向发展。目前使用的细胞通常为10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。
?旁栏思考 P44
提示：说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胃蛋白酶不行，动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右，因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。
?思考·讨论 P45
1．提示：幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易于培养。因为幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞生命力旺盛，分裂能力强。
2．提示：相同之处：
(1)培养过程中细胞都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂。
(2)都存在细胞培养过程。
(3)均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
不同之处：
(1)植物组织培养的结果是形成完整的植株，而动物细胞培养的目的是获得细胞或细胞产物，不是获得完整个体，其过程不能体现细胞的全能性。
(2)动物细胞培养用的是液体培养基，通常需要特别添加一定量的动物血清或血浆等，可以为细胞提供营养物质和生长因子。植物组织培养用的是固体(或半固体)培养基，需要特别添加生长素和细胞分裂素等。
(3)动物细胞培养过程中不经过脱分化的过程。
?练习与应用 P47
一、概念检测
1．(1)×　提示：培养环境中需要CO2维持培养液的pH。
(2)×　提示：动物细胞培养不需要脱分化。
(3)√
(4)√　提示：细胞培养过程中会出现接触抑制现象而停止分裂增殖，故培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理。
2．A　提示：干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
二、拓展应用
(1)提示：像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(HumanLeukocyteAntigen，人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HLA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。
(2)提示：该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。
训练巩固·课堂达标
1．一般来说，动物细胞体外培养需要满足以下条件(　B　)
①无毒、无菌的环境　②适宜的渗透压　③合成培养基需加血清等　④温度与动物体温相近　⑤需要O2，不需要CO2
A．①②③④⑤　　　　 B．①②③④
C．①③④⑤ D．①②④⑤
解析：动物细胞培养需要的气体环境是95%空气和5%CO2，其中5%CO2能调节培养液的pH，⑤错误。
2．下列关于胚胎干细胞特点的叙述，不正确的是(　B　)
A．胚胎干细胞可由原始性腺分离出来
B．囊胚期所有的细胞都是胚胎干细胞
C．体积小、细胞核大、核仁明显
D．体外培养条件下，ES细胞可以增殖而不分化
解析：胚胎干细胞简称ES细胞，来源于早期胚胎或原始性腺，A正确；囊胚期的内细胞团细胞是胚胎干细胞，滋养层细胞不是，B错误；胚胎干细胞的特点是体积小、细胞核大、核仁明显，C正确；ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态，D正确。
3．下图为肾脏上皮细胞培养过程示意图，下列叙述不正确的是(　D　)
A．甲→乙过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理
B．丙过程指细胞在添加血清的合成培养基中进行原代培养
C．丙和丁过程均会出现细胞贴壁和接触抑制现象
D．丁过程是传代培养的细胞，该过程体现了动物细胞的全能性
解析：甲→乙是组织细胞的分离，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等分解细胞间蛋白质，制备细胞悬液，A项正确；丙过程还未分瓶，属于原代培养，培养基中需要添加血清，B项正确；在动物细胞培养过程中会出现细胞贴壁和接触抑制的现象，C项正确；丁过程已经分瓶培养，属于传代培养，丁过程并没有体现动物细胞的全能性，D项错误。
4．(不定项)下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线，图中B、E两点表示经筛选、分装后继续培养。下列判断正确的是(　ABD　)
A．B点之前的培养称为原代培养，之后的培养称为传代培养
B．接触抑制现象主要发生在AB段和DE段
C．分瓶后的每个培养瓶中的细胞群称为一个克隆
D．E点后的细胞大多数具有异倍体核型，可连续传代
解析：人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养，分瓶后的培养称为传代培养，B点之后细胞继续生长，可见B点之后进行了传代培养，A正确；当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，即会发生接触抑制现象，在AB段和DE段细胞几乎生长停滞，可能发生了接触抑制，B正确；细胞克隆的最基本要求是必须保证分离出来的是一个细胞而不是多个细胞，C错误；已获无限繁殖能力能持续生存的细胞系，称连续细胞系或无限细胞系，无限细胞系大多已发生异倍化，具异倍体核型，D正确。二　植物细胞工程的应用
必备知识·夯实双基
一、植物繁殖的新途径
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的__植物组织培养__技术。
(2)特点
2．作物脱毒
(1)选材部位：植物的__顶端分生区附近__。
(2)选材原因：__顶端分生区附近__的病毒极少，甚至__无病毒__。
(3)实例：目前采用__茎尖组织__培养技术来脱去病毒，在__马铃薯__、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
二、作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)过程：__花药__培养→__单倍体__植株纯合子植株。
(2)优点
①后代是纯合子，能__稳定遗传__。
②明显缩短了__育种的年限__。
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受__培养条件__和__诱变因素__(如射线、化学物质等)的影响而__产生突变__。
(2)利用：筛选出对人们有用的__突变体__，进而培育成__新品种__。
三、细胞产物的工厂化生产
1．次生代谢物
(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为__不是植物基本的生命活动所必需__的产物。
(2)作用：在植物__抗病、抗虫__等方面发挥作用，也是很多__药物__、__香料__和__色素__等的重要来源。
2．生产技术手段：__植物组织培养__技术。
3．优点：__生产速度快__。
4．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的__紫草宁__具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的__紫杉醇__具有高抗癌活性。
┃┃学霸记忆__■
1．微型繁殖实际是一种无性繁殖，可以保持优良品种的遗传特性。
2．植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此采用茎尖组织培养能脱去病毒。
3．单倍体育种极大缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。
4．培养的细胞一直处于不断增殖状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
5．次生代谢物是植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物。
┃┃活学巧练__■
1．葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。(×)
2．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(×)
3．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(×)
4．突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。(√)
5．工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。(×)
思考：
1．植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
提示：植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。
2．作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？
提示：对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。而植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
3．花药离体培养获得的单倍体幼苗如何诱导染色体加倍？原理是什么？
提示：可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。
4．为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？
提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。
课内探究·名师点睛
知识点?
植物繁殖新途径的优点
繁殖新途径 优点
微型繁殖 (1)能保持亲本的优良性状(2)繁殖速度快(3)不受季节、气候、地域的限制
作物脱毒 获得高产、优质的无病毒植株
┃┃典例剖析__■
典例1　将植物的茎尖、叶片或茎段等在无菌条件下培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是(　D　)
①这种技术利用了植物细胞的全能性
②这种技术叫作组织培养，可以克隆生物体
③这种技术属于细胞工程的应用领域之一
④这种技术是一种无性繁殖的方式
A．①　　 B．①②
C．①②③ D．①②③④
解析：植物体细胞含有该物种全套遗传信息，所以每个细胞理论上都具有全能性，都有发育成完整生物体的潜能，①正确；利用植物的茎尖或叶片、茎段在无菌条件中培养成完整植物体的方法称为植物组织培养，植物组织培养也属于无性繁殖技术，可以克隆生物体，②正确；植物组织培养是在体外通过人工方法让植物细胞表现出全能性。是植物细胞工程的一个基础技术手段，③正确；植物组织培养没有生殖细胞的结合，属于无性繁殖方式，④正确。故选D。
┃┃变式训练__■
1．(不定项)(2022·青岛二中高三月考)为探究提高“日照蓝莓”品质和产量的新途径，某生物兴趣小组的同学以“日照蓝莓”的主要品种——兔眼蓝莓为实验材料进行脱毒处理，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述正确的是(　AB　)
A．取材时可选用兔眼蓝莓的芽尖等分生组织作为外植体
B．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外植体消毒时，要控制好时间，以避免造成伤害
C．对分化培养基灭菌前需添加生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类等生长调节剂
D．脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大，产量更高，后代个体更不易被病毒感染
解析：芽尖等分生组织细胞分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A项正确；消毒时间不宜过长，否则容易对外植体造成伤害，B项正确；生长调节剂应该在分化培养基灭菌后添加，C项错误；脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大，产量更高，后代个体含病毒少，但不是不易被病毒感染，D项错误。
知识点?
单倍体育种和突变体育种的比较
项目 原理 优点 一般流程
单倍体育种 染色体变异 极大地缩短了育种年限 亲本F1―→花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株
基因突变 产生新基因，大幅度改良某些性状
┃┃典例剖析__■
典例2　在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是(　B　)
A．培养基营养丰富，易于植物生长
B．培养的细胞一直处于不断增殖的状态
C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
解析：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，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变，B正确。
┃┃变式训练__■
2．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(　C　)
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．过程④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
解析：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；过程④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。
指点迷津·拨云见日
植物组织培养各阶段的应用
注意：愈伤组织是已分化的细胞经过激素的诱导，脱分化形成的排列疏松、高度液泡化的具有分生能力的薄壁细胞团。
1．为了获得突变体，可以对愈伤组织进行物理或化学方法的诱变处理。
2．一般利用愈伤组织的分生能力，产生更多的子细胞，获得较多的细胞产物。
┃┃典例剖析__■
典例3　下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是(　A　)
A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新品种
B．利用组织培养技术进行植物的快速繁殖，能保持亲本的优良性状
C．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍
解析：利用植物组织培养技术可以得到脱毒苗，但脱毒苗不一定具有抗病毒的能力；利用植物组织培养技术进行快速繁殖，该技术为无性繁殖，可保持亲本的优良性状；在植物组织培养的愈伤组织阶段可得到大量的细胞，细胞代谢可以产生大量的细胞产物；利用植物体细胞杂交技术，可克服远缘杂交不亲和障碍。
解疑答惑
?到社会中去 P42
提示：制作的关键是选择合适的培养基与植株。价格主要由材料成本、培养基、植株培养难度等多种因素决定。
?练习与应用 P42
一、概念检测
1．(1)√
(2)×　提示：细胞产物的工厂化生产只是提高了细胞的数量，没有提高单个细胞中次生代谢产物的含量。
2．D　提示：作物脱毒常用的方法为取茎尖分生组织进行组织培养。
二、拓展应用
1．提示：F2中紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交，可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
2．提示：积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。
训练巩固·课堂达标
1．马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是(　C　)
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利用芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
解析：芽尖分生能力旺盛，几乎不含病毒，可以通过芽尖组织培养获得脱毒苗。
2．下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断下列说法错误的是(　B　)
花粉植株A植株B
A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期
B．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中需使用一定量的植物激素
D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
解析：过程②常使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，使后期染色单体分开后不能向细胞两极移动，A正确；题图过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab4种，经染色体数目加倍后得到的植株B都为纯合子，B错误；过程①属于植物的组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导，C正确；与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限，D正确。
3．紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。在工厂化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁。下列相关叙述中，不正确的是(　D　)
A．工厂化生产过程包括细胞的脱分化
B．在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官
C．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破
D．紫草宁在细胞内合成后被分泌到细胞外
解析：根据题意可知，工厂化生产过程中有利用紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织的过程，该过程为细胞的脱分化，A正确；题中显示工厂化生产的流程为“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁”，显然该过程中不必将愈伤组织培养出根、芽等器官，B正确；紫草的愈伤组织细胞含有细胞壁，因此其在低渗溶液中不会涨破，C正确；需要将紫草细胞破碎后提取出紫草宁，显然紫草宁在细胞内合成后不会被分泌到细胞外，D错误。
4．下图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是(　C　)
A．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力
B．②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C．③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D．培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同
解析：茎尖中的叶原基具有较高的分裂和分化能力，全能性较高，A项正确；由题意可知，经②过程获得的幼苗脱毒效果更好，故②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织，B项正确；图中③诱导生芽和④诱导生根为再分化过程，存在着细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，C项错误；诱导生芽和诱导生根的分化培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例是不同的，D项正确。二　动物细胞融合技术与单克隆抗体
必备知识·夯实双基
一、动物细胞融合技术的概述
特别提醒：动物细胞融合技术是制备单克隆抗体的基础，制备单克隆抗体是动物细胞融合技术的应用。
二、单克隆抗体及其应用
1．原理：一种B淋巴细胞在抗原的刺激下，只能产生一种针对这种抗原的特异性抗体。骨髓瘤细胞能够无限增殖，B淋巴细胞与其融合后形成的__杂交瘤__细胞既能迅速大量增殖，又能产生单一抗体。
2．制备过程
3．优点：准确识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。
4．应用
(1)单克隆抗体可用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
(2)单克隆抗体与某些药物可组成“生物导弹”实现对目标细胞的定向杀伤，其中单克隆抗体发挥导向作用，将药物带到靶细胞。
(3)单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。
┃┃学霸记忆__■
1．动物细胞融合是指使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
2．动物细胞融合常用的诱导方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法。
3．动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体。
4．杂交瘤细胞是由经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有既能无限增殖又能产生专一抗体的能力。
5．制备单克隆抗体过程中第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
6．单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。
7．单克隆抗体的主要用途有：作为诊断试剂、用于治疗疾病和运载药物。
┃┃活学巧练__■
1．动物细胞融合过程中既有细胞膜融合也有核的融合。(√)
2．与植物原生质体融合相比，动物细胞融合特有的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒。(×)
3．用特定的抗原对小鼠进行免疫后，从小鼠脾脏中只能得到一种B淋巴细胞。(×)
4．单克隆抗体是单个B淋巴细胞增殖并产生的抗体。(×)
5．单克隆抗体制备过程中的两次筛选目的相同。(×)
思考：
1．什么是灭活？灭活病毒诱导融合的原理是什么？
提示：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
2．动物细胞融合与植物原生质体融合的原理相同吗？
提示：相同，都依据细胞膜的流动性。
3．制备单克隆抗体的过程中的几种细胞，如免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞各有何特点？
提示：免疫的B淋巴细胞：能产生单一抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞：能无限增殖，但不能产生抗体；杂交瘤细胞：既能产生特定的抗体，又能在组织培养条件下进行无限增殖。
4．细胞内DNA的合成一般有两条途径，主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基蝶呤可以阻断此途径。辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。如何利用DNA合成途径不同的特点配制培养基筛选出杂交瘤细胞？请说明原理。
提示：在培养基中加氨基蝶呤就可以筛选出杂交瘤细胞。因为培养基中加入氨基蝶呤后，骨髓瘤细胞和两两融合的骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA合成途径被抑制而不能增殖。B淋巴细胞本身不增殖，两两融合的B淋巴细胞也不增殖，只有杂交瘤细胞通过辅助途径合成DNA进行增殖。
课内探究·名师点睛
知识点?
动物细胞融合
1．对动物细胞融合过程的理解
(1)细胞融合的过程包括细胞膜的融合、细胞质融合和细胞核融合，其中细胞膜的融合是细胞融合的先导，在细胞膜融合中体现出细胞膜具有一定的流动性。
(2)动物细胞融合完成的标志：来自不同细胞的两个或多个细胞核融合成一个细胞核。
2．动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
比较项目 动物细胞融合(单克隆抗体制备) 植物体细胞杂交(番茄—马铃薯植株)
过程 正常小鼠的处理(注射特定的抗原) 原生质体的制备(酶解法)
动物细胞融合 原生质体的融合
杂交瘤细胞的筛选和培养 杂种细胞的筛选和培养
提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高) 杂种植株鉴定
原理 细胞膜的流动性、细胞增殖 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
融合前处理 注射特定抗原，免疫处理正常小鼠 酶解法去除细胞壁：纤维素酶、果胶酶
诱导方法 (1)物理法：电融合法等(2)化学法：PEG融合法等(3)生物法：灭活病毒诱导法等 (1)物理法：电融合法、离心法等(2)化学法：聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等
意义和用途 (1)制备单克隆抗体(2)有助于疾病的诊断、治疗、预防 (1)克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍(2)培育作物新品种
知识贴士
病毒在生物技术中的应用
(1)灭活的病毒能作为诱导剂，不灭活的病毒不能作为诱导剂。
(2)病毒在不同过程或操作中的“身份不同”。在免疫调节中病毒属于抗原，在基因工程中可作为载体，在细胞工程中可作为(细胞融合的)诱导剂。
┃┃典例剖析__■
典例1　下图表示用灭活病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是(　B　)
A．细胞A和细胞B必须为同种细胞才能融合
B．细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质
C．该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D．植物细胞的融合过程与动物细胞的完全相同
解析：不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A项错误；如题图所示，细胞A和细胞B融合成细胞C，细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B项正确；该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C项错误；植物细胞的融合通常要先去除细胞壁，过程与动物细胞的不完全相同，D项错误。
┃┃变式训练__■
1．下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，叙述正确的是(　D　)
A．诱导融合的方法完全相同
B．所用的技术手段完全相同
C．所采用的原理完全相同
D．都能形成杂种细胞
解析：植物体细胞杂交诱导融合的方法有物理法、化学法，动物细胞融合的诱导方法有物理法、化学法和生物法；两者采用的原理不同，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，最终形成的是杂种细胞，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。
单克隆抗体
知识点?
1．单克隆抗体制备过程的要点分析
项目 步骤 技术方法 原理
取材 从已免疫的小鼠的脾中获取能产生特定抗体的B淋巴细胞、体外培养骨髓瘤细胞 动物细胞培养 细胞增殖
融合 通过灭活的病毒等诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 动物细胞融合 细胞膜的流动性
筛选 第一次要从融合形成的杂交细胞中筛选出杂交瘤细胞 选择培养基 —
第二次要从杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 专一性抗体检测、克隆化培养 免疫学原理(抗原—抗体特异性结合)
培养 在小鼠腹腔内进行体内培养，或在细胞培养液中进行体外培养 动物细胞培养 细胞增殖
提取 从小鼠腹中或从培养液中获得单抗 — —
2．两种抗体的比较
名称 产生 特点
血清抗体 由浆细胞分泌 一般从血清中分离，产量低、纯度低、特异性差
单克隆抗体 由杂交瘤细胞分泌 特异性强，灵敏度高，能大量制备
　　3．三种细胞的比较
细胞类型 来源 特点
浆细胞 由B淋巴细胞受抗原刺激后增殖分化而来 能产生单一抗体，但不能无限增殖
骨髓瘤细胞 从骨髓肿瘤中提取 能无限增殖，但不能产生抗体
杂交瘤细胞 浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成 既能产生抗体，又能无限增殖
4．单克隆抗体制备过程中两次筛选的区别
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选原因 诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞 由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法 用特定的选择培养基筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长 用多孔板培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的 得到杂交瘤细胞 得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
┃┃典例剖析__■
典例2　下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是(　D　)
A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体
C．诱导已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞
D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞
解析：单克隆抗体是由经特定抗原免疫过的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞产生的，A、B项错误；诱导已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，产生的融合细胞(仅两两融合的)可能是已免疫的B淋巴细胞—已免疫的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞、已免疫的B淋巴细胞—骨髓瘤细胞，C项错误；小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞，需要利用特定抗原再次筛选能分泌单克隆抗体的细胞，D项正确。
┃┃变式训练__■
2．下图是抗HCG(人绒毛膜促性腺激素)单克隆抗体制备流程图，相关叙述正确的是(　D　)
A．①过程中促融剂常用聚乙二醇，不可用灭活的病毒
B．②过程中筛选出的杂交瘤细胞都能产生HCG抗体
C．③过程中利用了DNA分子杂交的原理
D．④过程中培养液中需要添加动物血清、抗生素等物质
解析：①过程促融剂常用灭活的病毒，也可用聚乙二醇，A项错误；②过程中筛选出的杂交瘤细胞不一定都能产生HCG抗体，还需通过抗体检测，B项错误；③过程中利用了抗原和抗体特异性结合的原理，C项错误；④过程为动物细胞培养，培养液中需要添加动物血清、抗生素等物质，D项正确。
指点迷津·拨云见日
一、杂交瘤细胞与单克隆抗体
杂交瘤细胞的抗体检测和克隆化培养
融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞。但这些杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，通常用“有限稀释法”来选择。将杂交瘤细胞稀释，用96孔板培养，使每孔细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体(常用酶联免疫吸附试验法)，那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行3～4次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
二、培养杂交瘤细胞的方法
项目 腹腔培养 体外培养
优点 易于控制培养条件，成本较低 可大规模培养、大量生产
缺点 规模小，产量少 需要人为控制培养条件，成本相对较高
　　三、获取单克隆抗体的场所
若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取；若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。
┃┃典例剖析__■
典例3　下图为制备单克隆抗体过程示意图，下列相关叙述错误的是(　A　)
A．④中的筛选是为了获得能产生多种抗体的杂交瘤细胞
B．②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质
C．图中有一处明显错误
D．⑤可以无限增殖
解析：④中的筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，A错误；②中培养基应加入选择性抑制骨髓瘤细胞DNA分子复制的物质，这样才更容易筛选出杂交瘤细胞，B正确；题图中的小鼠没有经过免疫处理，应该注射相应的抗原，小鼠才能形成相应的B淋巴细胞，C正确；⑤是能产生特定抗体的杂交瘤细胞，能无限增殖，D正确。
解疑答惑
?旁栏思考 P49
提示：病毒介导了细胞的融合，形成多核细胞。
?思考·讨论 P50
1．提示：ADC的抗体在生物体内与特定目标细胞或组织相结合，具有导向作用。药物起治疗作用。
2．提示：可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。
3．提示：单克隆抗体诊断试剂盒具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优势。ADC在临床上用于治疗癌症或其他疾病，具有疗效高、毒副作用小的特点。
4．提示：单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。
?练习与应用 P51
一、概念检测
1．C
(2)A　提示：一个B淋巴细胞不能无限增殖，B项错误。经诱导后的细胞还有未融合的亲本细胞和同种细胞融合后的细胞，C项错误。小鼠体内产生的特异性抗体的种类很多，从血清中分离出的抗体不是单克隆抗体，D项错误。
二、拓展应用
开放性问题，答案略。
训练巩固·课堂达标
1．动物细胞融合的目的中最重要的是(　B　)
A．克服远缘杂交不亲和的障碍 B．制备单克隆抗体
C．培育新物种 D．生产杂交细胞
解析：植物体细胞杂交主要是为了克服远缘杂交不亲和的障碍，以培育新品种；植物体细胞杂交还应用了植物体细胞的全能性；动物细胞的全能性受到限制，目前还未见到融合细胞表现出全能性的例子，因此动物细胞融合不能用来培育新物种；生产杂交细胞不是细胞融合的主要目的，杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。
2．要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖，形成细胞群。其原因是(　D　)
A．在体外培养条件下，B淋巴细胞可以无限增殖
B．在动物体内B淋巴细胞可产生超过百万种的抗体
C．每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
D．每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
解析：能产生抗体的B淋巴细胞属于高度分化的细胞，不能无限增殖，A不符合题意；动物体内产生的特异性抗体的种类可超过百万种，但不是为获得单克隆抗体必须将单个的B淋巴细胞进行无性繁殖形成细胞群的原因，B不符合题意；当有特定的抗原刺激机体时，B淋巴细胞才能参与特异性免疫反应，C不符合题意；每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体，D符合题意。
3．用a表示骨髓瘤细胞，b表示B淋巴细胞，则单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的分别为(　C　)
A．从a、aa、ab、bb、b中筛选出a、aa、ab；从a、aa、ab中筛选出ab
B．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab、bb、b；从ab、bb、b中筛选出ab
C．从a、aa、ab、bb、b中筛选出ab；从ab中筛选出能产生特定抗体的ab
D．从a、aa、ab、bb、b中筛选出aa；从aa中筛选出能大量增殖的aa
解析：a表示骨髓瘤细胞、b表示B淋巴细胞，细胞融合后可能会产生5种类型的细胞，其中有两种没有融合的细胞，即a、b，两种自身融合细胞，即aa、bb，还有一种是两种细胞的融合细胞，即ab，第一次筛选出杂交瘤细胞ab，但并不是所有的杂交瘤细胞都能产生特定的抗体，第二次筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞ab。
4．(不定项)(2022·烟台二中月考)非洲猪瘟病毒(ASFV)是一种具有包膜的大型线状双链DNA病毒，病毒蛋白p30位于病毒包膜的膜上，在病毒DNA合成开始之前产生，其表达一直持续到病毒生命周期结束。我国利用经免疫的小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞杂交，成功研制出针对抗p30的单克隆抗体。下列叙述正确的是(　AC　)
A．免疫小鼠时，用事先被纯化的抗原蛋白刺激B淋巴细胞效果最好
B．经p30反复免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞只能用化学方法促融，如PEG融合法
C．经促融的杂交细胞需要在选择培养基上进行筛选
D．克隆化培养易体现出全能性，故杂交瘤细胞不能克隆化培养
解析：免疫小鼠时，用事先被纯化的抗原蛋白刺激B淋巴细胞，则产生的抗体类型相对单一，效果最好，A正确；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合除可以用化学法诱导外，还可用其他方法，如可以用灭活的病毒进行促融，B错误；经促融的杂交细胞需要在选择培养基上进行筛选，以筛选出杂交瘤细胞，C正确；动物体细胞的全能性不易体现，在单克隆抗体的制备过程中，需要对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，D错误。二　胚胎工程技术及其应用
必备知识·夯实双基
一、体外受精
1．试管动物：通过人工操作使卵子在__体外__受精，经培养发育为__早期胚胎__后，再进行移植产生的个体。
2．体外受精技术的主要步骤：__卵母细胞的采集__、__精子的获取__和__受精__。
3．过程
二、胚胎移植
1．概念：是指将通过__体外受精__及其他方式得到的胚胎，移植到__同种的__、__生理状态相同__的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
2．胚胎移植的基本程序
↓
↓
↓
↓
检查受体母牛__是否妊娠__
3．胚胎移植的意义
(1)充分发挥雌性优良个体的__繁殖潜力__。
(2)__大大缩短__了供体本身的繁殖周期。
(3)对供体施行__超数排卵__处理后，增加后代数量。
(4)推动胚胎工程及其他技术的研究和应用。
三、胚胎分割
1．概念：采用__机械方法__将早期胚胎切割成__2等份、4等份或8等份__等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
2．所需主要仪器设备：__体视显微镜__和__显微操作仪__。
3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的__桑椹胚或囊胚__，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用__分割针__或__分割刀__分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意__将内细胞团均等分割__。
4．胚胎分割的意义
(1)促进优良动物品种的繁殖，产生__遗传性状__相同的后代用于遗传学研究。
(2)对胚胎进行__性别鉴定__、__遗传病筛查__等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。
┃┃学霸记忆__■
1．体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等过程。
2．采集到的卵母细胞和精子要分别在体外进行成熟培养和获能处理才能完成受精。
3．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
4．动物的胚胎只有移植到同种且生理状态相同的雌性动物体内才能成功。
5．胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
6．胚胎分割应选择形态正常的桑椹胚或囊胚，在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。
┃┃活学巧练__■
1．为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。(×)
2．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。(×)
3．胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行，因为两者生理特征相近，易于成功。(√)
4．胚胎移植时，供体母畜需要具备优良的遗传性能。(√)
5．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(×)
6．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。(√)
思考：
1．试管动物与克隆动物有什么不同？
提示：①生殖方式不同：试管动物属于有性生殖，克隆动物属于无性生殖。
②培育的技术手段不同：试管动物需采用体外受精、胚胎移植等技术，克隆动物需采用核移植、胚胎移植技术。
③是否遵循遗传定律：试管动物遵循遗传定律，克隆动物不遵循遗传定律。
2．超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？
提示：性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。
3．胚胎分割的对象是什么？选择此时期的胚胎进行分割的原因是什么？
提示：桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。桑椹胚阶段尚未出现细胞分化，具有全能性；囊胚阶段的内细胞团具有全能性。
4．分割囊胚期的胚胎时为什么强调将内细胞团均等分割？而鉴定胚胎的性别做DNA分析时却是取样的滋养层？
提示：因为囊胚的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎盘、胎膜。囊胚的内细胞团要均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析鉴定性别，不会影响胎儿的发育。
课内探究·名师点睛
知识点?
体外受精
1．试管动物并非自始至终都在试管中发育，而是胚胎发育的早期在培养皿和试管中，胚胎发育的绝大部分时间在母体内。
2．体外受精
(1)原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟、精子获能，最终完成受精。
(2)主要步骤：卵母细胞的采集、精子的获取和受精等。
(3)过程：精子进行获能处理，卵子进行成熟培养(发育到MⅡ期)，再进行体外受精。
知识贴士
体外受精形成的胚胎进行胚胎移植属于有性生殖，核移植形成的胚胎进行胚胎移植属于无性生殖，即判断胚胎移植为何种生殖方式，关键要看胚胎是通过何种方式发育而来的。
┃┃典例剖析__■
典例1　下列有关哺乳动物体外受精的叙述，正确的是(　C　)
A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子
B．从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精
C．获能的精子和成熟的卵子，要在适当的培养液中完成受精
D．卵母细胞与精子受精前均已完成减数第二次分裂
解析：给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵子，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞要在体外进行成熟培养，然后才能与精子共同培养，完成受精，B错误；一般情况下，获能的精子和成熟的卵子要在适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，C正确；次级卵母细胞减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D错误。
┃┃变式训练__■
1．下列是人工授精和体外受精的相同点的是(　C　)
A．人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性
B．体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能
C．人工授精和体外受精的本质相同
D．人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外
解析：人工授精能更有效地发挥优良公畜的优良特性，这是两者的区别，A不符合题意；体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，这是两者的区别，B不符合题意；二者的本质都是两性生殖细胞的结合，C符合题意；人工授精的精卵结合过程发生在母畜体内，而体外受精的过程发生在母畜体外，这是两者的区别，D不符合题意。
知识点?
胚胎移植
1．胚胎移植的理解
(1)胚胎的来源：通过转基因、核移植、体外受精、体内受精等技术获得的胚胎。
(2)供体：提供胚胎的个体。
(3)受体：接受胚胎的个体。
2．胚胎移植的生理学基础
项目 内容
胚胎移入的基础 哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
胚胎收集的基础 哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
移入胚胎存活的基础 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
保留遗传特性的基础 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
　　3．胚胎移植的程序
┃┃典例剖析__■
典例2　进行动物胚胎移植时，必须考虑的事项是(　A　)
A．供体动物与受体动物生理状态的一致性
B．受体动物对供体胚胎的免疫排斥反应
C．受体动物的子宫与供体胚胎建立组织上和生理上的联系
D．早期胚胎能否从供体子宫内完整地分离出来
解析：哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与供体子宫建立组织上的联系，受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，并能建立组织上和生理上的联系，这是动物胚胎发育和胚胎移植时的固有属性。因此，在进行胚胎移植时不是必须考虑的。
┃┃变式训练__■
2．在胚胎移植的操作过程中，对已经受精的动物，可进行冲卵等技术操作。下列相关叙述正确的是(　B　)
A．接受手术的对象是胚胎移植的受体
B．冲卵的目的是获得已经受精发育的早期胚胎
C．为获得雌性胚胎进行移植，需取囊胚期的内细胞团细胞做性别鉴定
D．受体对移入子宫的外来早期胚胎可通过细胞免疫将其排斥
解析：冲卵实质上是将供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来，此环节接受手术的对象是供体，A项错误，B项正确；进行性别鉴定时，需取滋养层细胞，C项错误；大量研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能，D项错误。
知识点?
胚胎分割
1．胚胎分割的基础
(1)理论基础：细胞的全能性。
(2)物质基础：每个细胞核内具有相同的遗传物质。
2．胚胎分割的过程
↓
↓
↓
↓
注意：胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后恢复和发育的难度会越大，移植的成功率自然会降低。
┃┃典例剖析__■
典例3　以下关于胚胎分割移植的说法，不正确的是(　C　)
A．就目前的胚胎分割移植而言，产生的同卵双胎较多，同卵多胎成功率较低
B．胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪
C．可在囊胚阶段将胚胎随机分割成两份或多份，然后移植
D．用分割针将桑椹胚均分成两部分，可直接将裸半胚移植入受体
解析：实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。目前，二分胚胎的分割和移植效率最高，A项正确；胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪，B项正确；在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育，但对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同，C项错误；分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体，D项正确。
┃┃变式训练__■
3．下图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述正确的是(　B　)
A．胚胎移植可以定向改造动物的遗传性状
B．A细胞不一定是受精卵
C．①②两个胚胎具有不同的遗传物质
D．图中a过程包括桑椹胚、囊胚和原肠胚等阶段
解析：胚胎移植发育形成的个体性状取决于供体，与受体无关，不能定向改造动物的遗传性状，A项错误；移植的胚胎可以由受精卵发育而成，或者通过克隆技术形成，B项正确；由同一个胚胎分割形成的不同个体含有相同的遗传物质，C项错误；胚胎分割应该选择早期胚胎，包括桑椹胚、囊胚阶段，不包括原肠胚，D项错误。
指点迷津·拨云见日
一、胚胎分割动物与体细胞克隆动物的比较
项目 胚胎分割动物 体细胞克隆动物
相同点 都属于无性生殖，最终技术是胚胎移植
不同点 胚胎的来源 雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎 通过核移植技术获得的重组胚胎
遗传物质 胚胎分割动物具有相同的核遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由供体细胞核提供
起点 经过受精作用形成的一个细胞 经过核移植形成的一个细胞
┃┃典例剖析__■
典例4　动物细胞培养是动物细胞工程的基础。右图中，a、b、c表示现代工程技术，①②③分别表示a、b、c的结果。下列说法正确的是(　C　)
A．①②③中作为受体的动物品种是珍稀或存量少的雌性动物
B．若a是胚胎分割技术，①中个体的基因型和表型一定相同
C．若b是体外受精技术，②为试管动物，属于有性生殖
D．若c是核移植技术，③反映了动物细胞也具有全能性
解析：珍稀的或存量少的雌性动物属于保护动物，不能作为生物工程的受体，因此，①②③中作为受体的动物品种应该是本地中数量较多的雌性动物，A项错误；胚胎分割技术是将一个囊胚或者桑椹胚分割成两份或多份获得多个后代个体，属于无性生殖，获得的个体的基因型一般相同，但是表型是基因型和环境条件共同作用的结果，不一定相同，因此，若a是胚胎分割技术，则①中个体的基因型一般相同，但表型不一定相同，B项错误；若b是体外受精技术，②为试管动物，是通过体外受精和胚胎移植获得的，属于有性生殖，C项正确；动物细胞通过核移植技术获得动物个体只能证明动物细胞的细胞核具有全能性，若c是核移植技术，则③不能反映动物细胞也具有全能性，D项错误。
解疑答惑
?思考讨论 P62
1．提示：不一定能正常发育。胚胎移植成功需要的条件：①在同一物种的雌性供体和受体之间进行。②进行胚胎移植的供体、受体的生理状态要相同，所以在移植前要对供体、受体进行同期发情处理。
2．提示：大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
3．提示：与供体保持一致。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。
4．提示：正确。胚胎移植成功率的高低与供体、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供体、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
?到社会中去 P64
提示：胚胎分割用到哪些技术与工具？胚胎分割的关键操作是什么？胚胎分割主要应用在哪些方面？胚胎分割具有怎样的意义？等等。
?练习与应用 P64
一、概念检测
1．(1)×　提示：要分别对采集来的卵母细胞和精子进行成熟培养和获能处理，才能用于体外受精。
(2)×　提示：经胚胎移植的后代，其遗传特性与供体保持一致。
(3)×　提示：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
2．提示：(1)体外胚胎培养　胚胎移植
(2)使用促性腺激素使其超数排卵。
(3)要对采集到的卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。
二、拓展应用
(1)提示：动物细胞培养、动物细胞核移植、体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术。不一定。尽管相关技术已经在多种动物中获得成功，但其成功率仍然非常低。技术的具体环节也有待进一步改进。不同动物，操作过程中也会有差异。
(2)提示：由于亲本个体少，人工繁育的种群，基因多样性比野生种群低，基因库小，对环境的适应能力弱。
(3)提示：多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响；进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。
训练巩固·课堂达标
1．下图是利用体外受精技术培育试管牛的大致过程，下列叙述错误的是(　B　)
A．采集到的精子需在获能培养液中进行获能培养
B．培育试管牛的胚胎发育过程在体外进行
C．受精可以在专用的受精溶液中完成
D．进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力
解析：采集到的精子需要在获能溶液中进行获能培养，A正确；试管动物是在体外受精，受精卵发育为早期胚胎后，再移植到母体产生的后代，B错误；减Ⅱ中期的卵子和获能精子，一般都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精，C正确；进行早期胚胎培养的目的是检查受精状况和受精卵的发育能力，D正确。
2．我国引进良种红安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有(　B　)
①组织培养　②基因工程　③体外受精和胚胎移植　④克隆
A．①③ B．③④
C．①④ D．②④
解析：动物组织培养的目的是获取动物细胞和产物，①不符合题意；基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，不能快速繁殖动物，②不符合题意；体外受精和胚胎移植获得试管动物，能缩短繁殖周期，增加繁殖的后代数量，③符合题意；将动物的一个细胞的细胞核移入另一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为克隆动物，克隆动物技术可加速家畜遗传改良进程，促进良畜繁育，④符合题意，故符合题意的有③④，B符合题意。
3．下列关于早期胚胎培养的说法，不正确的是(　B　)
A．发育培养液的成分通常含有血清
B．发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单
C．动物种类不同，进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同
D．进行胚胎移植之前，可将培养到适宜时期的早期胚胎进行冷冻保存
解析：哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质，动物细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，A正确，B错误。不同动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植，人的体外受精胚胎可在8～16个细胞阶段移植，C正确。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存，D正确。
4．(不定项)下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图分析下列叙述正确的是(　ACD　)
A．在试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须使用动物细胞培养和胚胎移植技术
B．试管牛E和克隆牛G的性别分别是雄性和雌性
C．将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应
D．同期发情处理和超数排卵处理所用激素不同
解析：试管牛E和克隆牛G的培育过程中都用到了动物细胞培养和胚胎移植技术，A正确；试管牛E是由受精卵发育形成的，而图中的精子未标明是含X染色体的精子还是含Y染色体的精子，因此其性别是雌性或雄性，B错误；将早期胚胎移植到母牛D或母牛F的子宫内不会发生免疫排斥反应，这为胚胎移植提供了生理学基础，C正确；同期发情处理所用激素为孕激素，超数排卵处理所用激素为外源促性腺激素，两者所用激素不同，D正确。第3节　胚胎工程
新课程标准 核心素养
1．简述受精和胚胎早期发育的基本过程。2．说明胚胎的形成经过了受精及早期发育等过程。3．简述体外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步骤和应用价值。4．运用胚胎工程的基本概念和原理，对生产、生活中的相关问题进行分析与判断。5．认同在胚胎工程技术的发展和应用中体现了科学、技术和社会的互动关系。 1．生命观念——从精子和卵细胞的结构理解受精作用过程。2．科学思维——构建模型分析早期胚胎发育中相关物质和结构的变化。构建胚胎移植技术繁育良种种畜的流程图。3．社会责任——关注试管动物技术在促进家畜快速繁殖中的应用。关注胚胎工程与畜牧业发展。
知识导图
一　胚胎工程的理论基础
必备知识·夯实双基
一、胚胎工程
1．概念：对__生殖细胞__、__受精卵__或__早期胚胎细胞__进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
2．主要技术：__体外受精__、__胚胎移植__和__胚胎分割__。
二、受精
1．概念：__精子__与__卵子__结合形成__合子__(即受精卵)的过程。
2．场所：雌性动物的__输卵管__内。
3．过程
→精子__获能__：在雌性动物的生殖道内完成；卵子的准备：发育到__MⅡ(中)期__才有受精能力
↓
→精子释放多种酶，溶解卵细胞，精子穿越卵细胞膜外结构；在精子触及卵细胞膜瞬间，__透明带__会发生生理反应，阻止后来的精子进入
↓
→__卵细胞膜__也会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内
↓
→精子入卵后形成雄原核，同时卵子完成__减数分裂Ⅱ__，排出第二极体后，形成雌原核
↓
→
三、胚胎早期发育
受精卵
卵裂期
桑椹胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似__桑椹__
孵化：囊胚进一步扩大，会导致__透明带__破裂，胚胎从其中伸展出来
原肠胚：形成__外胚层、内胚层和中胚层__→各种组织、器官等
┃┃学霸记忆__■
1．精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ(中)期，才具备与精子受精的能力。
2．受精过程在输卵管内完成。
3．防止多精入卵的两道屏障：(1)透明带反应；(2)卵细胞膜反应。
4．雌、雄原核充分发育后，相互融合形成受精卵。
5．囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。
6．囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而孵化出来。
┃┃活学巧练__■
1．刚排出的精子即能与卵子受精。(×)
2．精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。(×)
3．精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。(√)
4．囊胚期细胞还没有分化。(×)
5．原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。(×)
思考：
1．两道屏障防止多精入卵，其意义是什么？
提示：两道屏障防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
2．受精的标志和受精完成的标志分别是什么？
提示：受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。
3．胚胎发育过程中开始出现细胞分化的阶段和细胞分化最显著的阶段分别是哪些时期？细胞分化的原因是什么？
提示：开始出现细胞分化的阶段是囊胚期。细胞分化最显著的阶段是原肠胚的三个胚层分化形成各种组织、器官。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。
4．胚胎发育的卵裂期细胞中有机物、(核)DNA的含量和细胞体积有什么特点？为什么？
提示：卵裂期细胞中有机物减少、每个细胞中DNA的含量基本不变，细胞体积减小。从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中(核)DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。
课内探究·名师点睛
知识点?
哺乳动物受精过程
1．受精前的两个准备阶段
(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道内发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。
(2)卵子的准备：动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到MⅡ(中)期时，才具有与精子受精的能力。
2．受精阶段
哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越卵细胞膜外的结构(如放射冠和透明带)，进入卵细胞膜，雌、雄原核形成和融合。
过程 主要变化
精子穿越卵细胞膜外结构 在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生透明带反应，为防止多精入卵的第一道屏障
精子入卵 卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称为卵细胞膜反应。这是防止多精入卵的第二道屏障
形成原核 精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核
融合 雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失，两组核染色体合为一组，形成一个含有两个染色体组的合子(受精卵)
　　3．受精的意义：维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异十分重要。
知识贴士
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。
(2)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，它们是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
┃┃典例剖析__■
典例1　猪或牛的初级卵母细胞的减数分裂Ⅱ完成于(　D　)
A．排卵前后，在卵巢内 B．排卵前，在卵巢内
C．排卵后，在输卵管内 D．受精时，在输卵管内
解析：在卵细胞的形成过程中，初级卵母细胞的减数分裂Ⅰ是在雌性动物排卵前完成的；在精卵结合时完成减数分裂Ⅱ，该过程在输卵管中完成。
┃┃变式训练__■
1．下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是(　D　)
A．卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的唯一屏障
B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D．卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
解析：透明带发生生理反应和卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的两道屏障，A项错误；排卵排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞，而不是成熟的卵细胞，B项错误；哺乳动物卵细胞形成时的分裂过程在未排卵之前是在卵巢中进行的，排卵之后是在输卵管中进行的，C项错误。
知识点?
胚胎早期发育
1．胚胎早期发育的场所：输卵管、子宫
2．胚胎早期发育过程
(1)早期胚胎发育时各阶段的特点
桑椹胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质；囊胚细胞开始出现分化，透明带破裂，开始从外界吸收营养物质，并且中间出现囊胚腔；原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。一般来说，细胞的全能性随发育的深化而降低。
(3)早期胚胎发育过程中细胞或物质的变化规律
项目 变化
细胞数目 增多
每个细胞体积 减小
DNA总量 增多
每个细胞内的(核)DNA总量 不变
有机物总量 减小
物质种类 增多
所含能量 减小
┃┃典例剖析__■
典例2　如图为受精作用及胚胎发育示意图，a、b代表两个发育时期，下列叙述错误的是(　A　)
受精卵桑椹胚―→幼体
A．①过程发生同源染色体分离
B．②过程通过有丝分裂增殖
C．胚胎发育到③过程开始发生分化
D．处于a时期的胚胎中具有囊胚腔
解析：①是受精作用，该过程中不会发生同源染色体分离，A错误；受精卵通过有丝分裂增殖，B正确；①～④过程中，③④过程都会发生细胞分化，③过程开始发生分化，C正确；囊胚期胚胎的内部出现了含有液体的腔，为囊胚腔，D正确。
┃┃变式训练__■
2．下图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述，错误的是(　C　)
A．透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的
B．囊胚腔是一个充满液体的腔
C．囊胚形成过程中细胞表面积与体积比变小、有机物增多
D．滋养层将来发育成胎膜和胎盘
解析：在囊胚的形成过程中，细胞数目增多，每个细胞体积变小，细胞表面积与体积比变大，在此过程中，细胞分裂消耗有机物，故有机物含量逐渐减少。
指点迷津·拨云见日
高等动物个体发育中的易错点
1．高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是成熟的个体。
2．受精卵是新生命的起点，全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而逐渐受到限制。桑椹胚之前的每一个细胞都具有发育的全能性。
3．卵裂期和桑椹胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。
4．囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞(以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系)从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
┃┃典例剖析__■
典例3　下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述不正确的是(　C　)
A．过程a和b使胚胎中有机物的含量减少
B．Ⅰ、Ⅱ时期的胚胎中都含有全能细胞
C．胚胎移植必须使用处于Ⅱ或Ⅲ时期的胚胎
D．图示过程中，部分细胞中的遗传物质可能发生改变
解析：过程a表示卵裂形成Ⅰ桑椹胚，过程b表示桑椹胚形成Ⅱ囊胚，这两个过程细胞均需要消耗能量，故两个过程中胚胎中的有机物的含量均减少，A项正确；桑椹胚含有的所有细胞都是全能细胞，囊胚期胚胎进一步发育，细胞逐渐分化，含有的内细胞团细胞将来发育成胎儿的各种组织，为全能细胞，B项正确；胚胎移植一般选取桑椹胚或囊胚时期的胚胎，而Ⅲ为原肠胚，C项错误；图示过程中，细胞进行有丝分裂，而在分裂间期DNA复制的过程中，部分细胞中的遗传物质可能发生改变，D项正确。
解疑答惑
?从社会中来 P56
提示：借助胚胎移植技术充分发挥两种奶牛的繁殖潜力。将良种奶牛产生的具有优良遗传特性的胚胎移植到我国奶牛的子宫中，使之发育为新个体。良种奶牛作“供体”，专门提供具有优良遗传特性的胚胎，我国奶牛作“受体”，负责妊娠和育仔，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。还可以对供体进行超数排卵处理以获得多枚胚胎，移植得到多个后代，使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
?思考·讨论 P59
1．提示：表中马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。
2．提示：小鼠应选择至少发育到桑椹胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
3．提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和早期胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精，体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。
?练习与应用 P59
一、概念检测
1．(1)×　提示：在自然条件下，哺乳动物的受精在雌性动物的输卵管内完成。
(2)×　提示：排出的卵子需在输卵管内进一步发育成熟到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。
(3)√
2．A　提示：在囊胚阶段，胚胎的内部开始出现含有液体的腔，A项错误。
二、拓展应用
1．提示：细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生存和运动提供能量。
2．提示：精液是由精子和精清(精浆)两部分组成的。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有在交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。
海胆等动物进化出皮层反应来阻止多精入卵。皮层由皮层颗粒组成，通常分布在没有微绒毛结构的卵细胞膜下方。当精子进入卵子时，皮层颗粒与卵细胞膜发生融合，颗粒内容物被释放到卵细胞膜和卵黄膜之间的区域——卵周隙，这些释放物中有几种蛋白质在皮层颗粒反应中发挥了重要的作用。当第一个精子与卵子发生细胞膜融合时，细胞膜融合处的卵子皮层颗粒与卵细胞膜发生融合，胞吐作用发生，皮层颗粒释放物质到卵周隙，使卵黄膜硬化，此时，卵黄膜改称受精膜，其他精子不能再穿过受精膜。
训练巩固·课堂达标
1．胚胎工程技术包含的内容有(　C　)
①胚胎移植　②核移植　③胚胎分割　④体外受精
A．①②③　　　　　　 B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。核移植属于细胞工程。
2．在受精阶段，下列哪项不是精子穿越的屏障(　A　)
A．雌原核 B．放射冠
C．透明带 D．卵细胞膜
解析：获能后的精子与卵子相遇时，首先释放出多种酶，然后精子穿过放射冠和透明带，接触卵细胞膜，引起卵细胞膜封闭作用，符合题意的为A项。
3．下列有关卵裂期的说法正确的是(　B　)
A．细胞进行有丝分裂和减数分裂
B．细胞数目不断增加
C．胚胎总体积有所增大
D．每个细胞的体积基本不变
解析：卵裂期的细胞进行有丝分裂，细胞数目不断增加，胚胎总体积基本不变或略有缩小，每个细胞的体积减小。
4．(不定项)下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是(　BD　)
A．卵细胞膜反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间
B．受精的场所是输卵管
C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D．受精完成的标志是雌雄原核的融合
解析：卵细胞膜反应发生在精子入卵后，精子触及卵细胞膜的瞬间发生透明带反应；减数第二次分裂是在输卵管中完成的。本章整合
网络构建·素养展示
章末解题·释疑解惑
复习与提高 P66
1．(1)提示：植物组织培养技术。“白菜—甘蓝”子代可育，但白菜和甘蓝杂交子代不可育。因为白菜和甘蓝都是二倍体，二者的杂交子代是异源二倍体，细胞中无同源染色体，减数分裂时无法联会，无法产生正常配子，所以不可育。
(2)提示：B细胞代表能产生特定抗体的B淋巴细胞。C细胞既能无限增殖，又能产生抗丙肝病毒的专一抗体。
(3)提示：A细胞要培养到减数第二次分裂中期，B细胞要获能。
2．提示：用基因工程技术，将青蒿素基因或双氢青蒿素基因导入微生物，利用微生物合成青蒿素。用植物组织培养技术，外植体脱分化形成愈伤组织，获取青蒿素。将FPS酶基因作为目的基因插入农杆菌T－DNA中，用农杆菌转化法导入青蒿素细胞，整合到青蒿素染色体DNA上，再利用植物组织培养获得FPS酶基因表达能力强、青蒿素产量高的品种。用秋水仙素处理黄花蒿种子或幼苗使之成为四倍体，获取青蒿素。或采用其他合理方法。
3．(1)提示：诱导胎猴体细胞和去核的卵母细胞融合。
(2)提示：这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达。组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平；组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平。
(3)提示：“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。“操作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在10s内完成对卵母细胞的去核操作，能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。
(4)提示：在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物，这样实验组和对照组的比较才更具有说服力。小鼠因其能快速地进行近亲繁殖，产生大量遗传背景相似的后代，而被广泛用作实验动物。但是小鼠与人的亲缘关系太远，很多在小鼠体内有效的候选药物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。由于猴与人的亲缘关系极近，培育大批具有相同遗传背景的克隆猴，对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面，克隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。例如，我们可以培育一批“模型猴”，标记它们的某一类神经元，追踪其神经连接，由于这些猴的遗传背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不一的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。(其他合理答案均可)
直击高考·真题体验
1．(2022·浙江6月，23)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(　D　)
A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
解析：用自然生长的茎段进行组织培养，可取一茎段在70%乙醇中浸泡10min，再放入5%次氯酸钠溶液中浸泡5min，然后用另一5%次氯酸钠溶液浸泡5min，最后在超净台中用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入但不能阻止瓶内外的气体交换，B错误；蛭石不能为组培苗提供营养物质，C错误；不带叶片的菊花幼茎切段可以脱分化后再分化出根、叶等器官，最终形成完整的菊花植株，为器官发生途径，D正确。
2．(2022·山东卷，15)如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是(　D　)
A．双抗可同时与2种抗原结合
B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
解析：根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，B正确；由于双抗是在两种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成的，因此，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原—抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。
3．(2020·山东卷，14题)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　C　)
A．用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B．体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C．胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D．遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
解析：促性腺激素可以使雌鼠超数排卵，获得更多的卵子，A正确；精子只有获能后才能完成受精，故体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理，B正确；胚胎移植通常选择桑椹胚或囊胚阶段，C错误；转基因技术可以定向改造小鼠的基因，所以遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得，D正确。故选C。
4．(2021·浙江1月卷)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是(　C　)
A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化
解析：动物细胞培养过程需要无菌操作，故步骤①的操作需要在无菌环境中进行，A错误；动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，分散成单个细胞，制成细胞悬液，B错误；传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之分散成单个细胞，再分瓶培养，C正确；步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞可能发生细胞转化，核型改变，D错误。
5．(不定项)(2020·江苏卷)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述错误的是(　ABC　)
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
解析：为了获得更多的囊胚，可以采用激素促进成熟雌性个体超数排卵，然后将卵细胞从母体内取出，在试管内与人工采集的精子进行体外受精，培育成胚胎，A错误；细胞a和细胞b是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，故核基因相同，B错误；运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞，首先必须用胰蛋白酶处理内细胞团，分解细胞间的胶原蛋白等，使之分散成单个细胞，C错误；动物细胞培养时需要在5%CO2的培养箱中进行培养，以维持培养液的pH，D正确。故选ABC。
6．(2022·浙江6月，29节选)回答与植物转基因和植物克隆有关的问题：
(1)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因操作过程中，通常要使用抗生素，其目的一是抑制__农杆菌__生长，二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度__过低__时，通常会出现较多假阳性植株，因此在转基因前需要对受体进行抗生素的__敏感性__检测。
(2)为提高培育转基因植株的成功率，植物转基因受体需具有较强的__再生__能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测，可通过观察细胞内__细胞核__形态是否改变进行判断，也可通过观察分裂期染色体的__形态特征和数量__，分析染色体组型是否改变进行判断。
(3)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、继代次数和__培养时间__长短等有关。同时也与受体的取材有关，其中受体为__受精卵__时全能性表达能力最高。
解析：(1)野生的农杆菌没有抗性基因，用于转化植物细胞的农杆菌一般在其T－DNA中插入一种抗生素抗性基因。抗生素的作用是抑制细菌生长，农杆菌属于细菌，在其侵染植物过程中，可以用另一种抗生素抑制农杆菌的生长，从而达到在后续实验中消除转化植物细胞中农杆菌的作用。具有T－DNA中抗性基因的细胞能在含有相应抗生素的培养基上存活。当培养基中抗生素浓度过低时，很多没有抗性的细胞也存活下来，因此出现假阳性，故在转基因前要对受体进行抗生素的敏感性检测。(2)转基因植株要经过植物组织培育，要提高培育转基因植株的成功率，应该选再生能力和遗传稳定性较强的受体，这种受体全能性较高，能保持生物的性状。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测，可通过观察细胞核形态是否改变进行判断，也可以直接在光学显微镜下观察分裂期染色体的形态特征和数量，分析染色体组型是否改变。(3)植物转基因受体全能性表达程度高低除了与受体基因型、培养环境、继代次数有关外，还与培养时间长短和受体的取材有关，受精卵是没分化的细胞，分裂和分化能力都很强，故受体为受精卵时全能性表达能力最高。
7．(2022·全国甲卷，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是__冷冻保存__。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是__刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精__；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是__肝素或钙离子载体A23187__(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__MⅡ中期__时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有__维生素、氨基酸、核苷酸__(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是__对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代__。
解析：(1)精液可以冷冻保存，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。
8．(2020·全国Ⅰ卷，38题)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是__诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞__。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：__取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液__。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于__选择培养基__，使用该培养基进行细胞培养的结果是__只有杂交瘤细胞能够生存__。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是__抗原与抗体的反应具有特异性__。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有__将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养__(答出2点即可)。
解析：本题考查动物细胞培养及单克隆抗体制备的知识。(1)给小鼠甲注射病毒A，小鼠体内发生特异性免疫，产生能分泌特异性抗体(抗病毒A抗体)的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液的过程：取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理，将脾脏组织分散成单个细胞，再用培养液稀释制成单细胞悬液。(3)单克隆抗体制备过程中有两次筛选，第一次是用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次是用多孔培养皿培养，并进行抗体检测，原理是抗原与抗体的反应具有特异性。(4)经过第二次筛选得到的杂交瘤细胞，可以在体外条件下大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，最后从细胞培养液或小鼠腹水中提取出大量所需的单克隆抗体。
9．(2020·课标Ⅲ卷，38题)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
回答下列问题：
(1)步骤①中需要使用的工具酶有__限制性内切核酸酶、DNA连接酶__。步骤②和③所代表的操作分别是__显微注射__和__体外培养__。步骤④称为__胚胎移植__。
(2)与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的__性别、年龄__ (答出2点即可)的限制。
(3)一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息__相同__(填“相同”或“不同”)，原因是__两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵__。
(4)从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有__体外受精、胚胎移植__ (答出2点即可)。
解析：本题考查基因工程及胚胎工程的相关内容。
(1)题图中步骤①表示基因表达载体的构建，所用工具酶为限制性内切核酸酶和DNA连接酶。步骤②中将重组表达载体导入动物细胞的操作方法是显微注射，步骤③为受精卵经体外培养发育成早期胚胎，步骤④为胚胎移植。(2)乳腺生物反应器生产的蛋白质在乳汁中，只有育龄期的雌性动物能分泌乳汁，而膀胱生物反应器生产的蛋白质在尿液中，只要动物排尿即可，故无性别、年龄限制。(3)同一动物个体的两种上皮细胞都是由受精卵分裂、分化而来的体细胞，遗传物质相同。(4)胚胎工程的主要技术包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
10．(2021·湖南卷)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是__限制性内切核酸酶(限制酶)__，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的__磷酸二酯键__断开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是__清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养__。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是__动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难__。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为__细胞体积小，细胞核大，核仁明显(任选两点作答)__(答出两点即可)，功能上具有__发育的全能性__。
(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的__B__淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路__取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交__。
解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)，故在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是限制性内切核酸酶(限制酶)。限制性内切核酸酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。不同的限制酶可以获得不同的末端，主要分为黏性末端和平末端。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时为细胞提供足够的营养。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体；若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活，如果M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故实验思路为：取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。
11．(2020·天津卷)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。
品种B组织培养阶段 细胞分裂素浓度(μmol/L) 生长素浓度(μmol/L)
Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1
Ⅱ诱导形成幼芽 m2 n2
Ⅲ诱导生根 m3 n3
据表回答：
(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是__细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织__。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是__Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ__阶段。
(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m1>2.0μmol/L)，以0.5μmol/L为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为__m1＋1.0__μmol/L。
(4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为__浸泡法(长时间处理)__，选用高浓度生长素时的处理方法为__沾蘸法(短时间处理)__。
(5)在__Ⅰ__阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
解析：(1)在诱导愈伤组织形成时，通常采用茎尖、幼叶做外植体，因为这些部位的细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，容易诱导产生愈伤组织。(2)Ⅰ过程愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化的结果，脱分化过程中细胞的结构和功能发生了明显改变，成为未分化状态；Ⅱ、Ⅲ过程形成幼芽、根的过程存在细胞的分化，分化和脱分化都存在基因的选择性表达，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都存在基因的选择性表达。(3)根据题意，表中数据为品种B的最佳激素配比，若要确定品种A的Ⅰ阶段最佳细胞分裂素浓度，以0.5μmol/L为梯度，可参考m1为中间值，故实验中细胞分裂素最高浓度可设为m1＋1.0μmol/L。(4)实验中用生长素处理插条的方法可选用浸泡法或沾蘸法，浸泡法时间长、所需浓度低，而沾蘸法处理时间短、所需浓度高；因此Ⅲ过程中分别选用浓度低于或高于n3μmol/L的生长素处理品种A的幼苗芽，选用低浓度生长素时的处理方法为浸泡法，时间长，而选用高浓度生长素时处理方法为沾蘸法，时间短，都能达到比较适宜的浓度，达到最佳生根效果。(5)秋水仙素可抑制纺锤体形成，导致染色体加倍形成多倍体，愈伤组织分裂旺盛，故在Ⅰ阶段用秋水仙素处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。

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