资源简介

2.1.1 植物细胞工程的基本技术学案
【学习目标】
1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。
2．概述植物体细胞杂交是将不同来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。
【学习重难点】
1、教学重点
（1）植物组织培养的原理和过程
（2）植物体细胞杂交技术的原理
2、教学难点
（1）植物组织培养的实验
【预习新知】
植物组织培养技术
1．概念：将 的植物器官、组织或细胞等，培养在 ，给予适宜的培养条件，诱导其形成 的技术。
2．植物组织培养的过程
(1) 脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的 和 ，转变成 的细胞的过程。
(2) 再分化：脱分化产生的 ，在一定的培养条件下，再分化出根、 等器官，进而形成完整的小植株。
(3) 激素的作用：植物激素中 和 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。
它们的 和 都会影响植物细胞的发育方向。
（4）激素的使用方法：
（5）以概念图形式总结植物组织培养的过程：
（6）原理：
（7）愈伤组织的特点：
（8）脱分化阶段 光照，再分化阶段需要光照的原因：
3．菊花的组织培养操作流程
外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用 消毒30 s，用无菌水清洗2～3次后，再用 处理30 min，用 清洗2～3次。
↓
外植体的分割：用 滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。
↓
接种：在 旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中
↓
培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22 ℃的 中培养。定期观察和记录 的生长情况。
↓
转移培养：将生长良好的愈伤组织转接到 的培养基上。长出芽后，再将其转接到 的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
↓
移栽：将试管苗移植到消过毒的 上，壮苗后再移栽入土。
植物体细胞杂交技术
1．植物体细胞杂交概念
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________的技术。
2．植物体细胞杂交过程
(1)去壁：用____________去除植物细胞壁，获得________。
(2)诱导原生质体融合的方法
①物理法：________法、________法等。
②化学法：________________融合法、________________融合法等。
3．植物体细胞杂交意义
在打破________，实现________育种，培育植物________等方面展示出独特的优势。
【巩固训练】
1.植物组织培养是将植物组织或细胞接种到培养基中，然后在人工控制的条件下进行培养，使其形成完整植株的过程。植物组织培养有多种形式，如原生质体培养、悬浮细胞培养、花药培养、组织培养、器官培养等，其中最常见的是愈伤组织培养。下列叙述正确的是( )
A.在进行植物体细胞杂交时，需要经历原生质体的培养阶段
B.对植物细胞和动物细胞进行培养时，都用到了固体培养基
C.植物组织培养的脱分化和再分化阶段，培养条件没有差异
D.动物细胞培养和植物组织培养最终的目的都是获得完整个体
2.为解决中药藿香种质退化、易感染病虫害等问题，研究者对组织培养不同阶段的藿香进行辐射处理，以期获得性状优良的突变株。
据图分析，相关叙述正确的是( )
A.①②应持续照光以诱导外植体的再分化
B.③④过程细胞表达基因种类和水平相同
C.培养材料在射线的作用下发生定向突变
D.筛选出的优良突变株可再进行快速繁殖
3.武夷山“大红袍”因其品质优良，被列入国家级非物质文化遗产名录的茶类中。利用离体的大红袍组织培养出新植株的过程，是实现武夷山岩茶大规模生产的途径。下列相关叙述正确的是( )
A.接种离体组织的茎尖时，需将形态学上端插入培养基中
B.在诱导离体组织转变为愈伤组织的过程中需进行光照处理
C.可在同一培养基中诱导愈伤组织分化形成芽和根
D.移栽诱导形成的幼苗前应先打开封口，让其在培养箱内生长几日
4.植物A细胞核中具有耐盐碱基因，植物B细胞质中具有高产基因。研究人员获得A、B两种植物细胞的原生质体，然后经处理使细胞质或细胞核失活并进行体细胞杂交，获得高产耐盐碱再生植株，大致流程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.必须去除植物的细胞壁获得A、B两种原生质体
B.选用上述两种不同部位的细胞制备原生质体有利于对杂种细胞的筛选
C.异种融合形成的细胞才能够经①过程诱导为愈伤组织
D.①②过程所用培养基主要区别是植物激素的种类不同
5.大豆叶片细胞的细胞壁被酶解后，可获得原生质体。以下对原生质体的叙述错误的是( )
A.制备时需用纤维素酶和果胶酶
B.膜具有选择透过性
C.可再生出细胞壁
D.失去细胞全能性
6.植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异
B.过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合
C.过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素
D.可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株
7.植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是( )
A.植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理
B.经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞
C.为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压
D.利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗
8.野生铁皮石斛是名贵的中药，因过度利用被列为国家重点保护植物。某科研团队利用植物细胞工程技术进行了种苗培育和有效物质工厂化生产的研究。下列叙述正确的是( )
A.愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会抑制愈伤组织生根
B.对外植体消毒时，需将适宜浓度的酒精和次氯酸钠混合后使用
C.组织培养的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
D.石斛脱分化的过程中受基因选择性表达的调控
9.科学家用紫外线照射板蓝根原生质体，使其部分染色体丢失，将处理后的板蓝根原生质体与油菜原生质体融合，培育出了只含一条板蓝根染色体和油菜全部染色体的非对称杂种植株，该过程运用了非对称细胞融合技术。下列说法正确的是( )
A.非对称细胞融合技术提高了植物细胞的全能性，属于细胞工程
B.非对称细胞融合技术降低了不同物种间基因表达的干扰程度
C.原生质体由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成
D.融合原生质体需放在无菌水中培养，以防杂菌污染
10.下列关于生物工程的叙述，错误的是( )
A.可利用植物组织培养技术实现紫草素的工厂化生产
B.由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，可能会发生基因突变
C.动物细胞融合与植物体细胞杂交所依据的原理相同，都能形成杂种个体
D.试管动物技术可以充分发挥优良动物的繁殖潜力
参考答案
1.答案：A
解析：A、在进行植物体细胞杂交时，需要先用酶解法获得原生质体及诱导原生质体融合，该阶段需要进行原生质体的培养，A正确；
B、对动物细胞培养用到的是液体培养基，B错误；
C、植物组织培养的脱分化阶段不需要光照，再分化阶段需要光照，即两阶段的培养条件有差异，C错误；
D、动物细胞培养一般不能获得完整个体，D错误。
故选A。
2.答案：D
解析：A、①和②脱分化，不需要持续光照，A错误；B、③诱导生芽，④过程诱导生根，二者基因表达种类不同，水平不同，B错误；C、射线为物理诱变因素，导致基因不定向突变，C错误；D、筛选出的优良突变株可以再进行快速繁殖，进而能保持亲本的优良遗传特性、繁殖种苗的速度快，D正确。故选D。
3.答案：D
解析：在接种茎尖时，应将形态学下端插入培养基，A错误；诱导形成愈伤组织的过程中不需要进行光照，B错误；分化为根和芽的激素条件不同，不能在同一培养基上进行，C错误；移栽诱导形成的幼苗前应先打开封口，让其在培养箱内生长几日，D正确。
4.答案：D
解析：A、进行植物体细胞杂交时，需用酶解法（纤维素酶和果胶酶）去除植物细胞壁获得原生质体，A正确；
B、为了便于观察细胞融合的状况，选用上述两种不同部位的细胞（含有不同颜色）制备原生质体有利于对杂种细胞的筛选，B正确；
C、A的根细胞细胞质失活，B的叶肉细胞细胞核失活，只有异源融合形成的细胞才能够经过程（脱分化）诱导为愈伤组织，C正确；
D、①表示脱分化，②表示再分化，①②过程所用培养基植物激素都主要是生长素和细胞分裂素，但两者的使用比例不同，D错误。
故选D。
5.答案：D
解析：A、大豆叶片细胞是植物细胞，具有细胞壁，其细胞壁的成分是纤维素和果胶，所以制备原生质体，需用纤维素酶和果胶酶进行处理，A正确；B、生物膜的功能特点是具有选择透过性，所以膜具有选择透过性，B正确；C、原生质体可以再生出新的细胞壁，C正确；D、分离出的原生质体具有全能性，可用于植物体细胞杂交，为杂种植株的获得提供了理论基础，D错误。故选D。
6.答案：B
解析：植物细胞工程过程①中酶处理的时间不同，可能是由两种亲本的细胞壁结构有差异造成的，A正确；诱导原生质体融合的方法有高Ca2+一高pH融合法、聚乙二醇（PEG）融合法、电融合法等，诱导动物细胞融合的方法主要是灭活病毒诱导法，B错误；添加不同浓度和比例的生长素和细胞分裂素能诱导愈伤组织的形成和分化，C正确；可对植物丙的染色体进行分析，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。
7.答案：B
解析：体外培养植物细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作，A正确；植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，植物细胞经纤维素酶和果胶酶充分处理后，获得的是原生质体，而不是完整的细胞，B错误；悬浮细胞的正常生长需要适当的温度、pH和渗透压等条件，故C正确；由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，利用悬浮培养技术生产植物细胞的次生代谢物，可减少植物资源的消耗，D正确。
8.答案：D
解析：A、愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会促进愈伤组织生根，A错误;B、对外植体消毒，先用70%乙醇，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，B错误;C、培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，C错误;D、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的过程叫脱分化，石斛脱分化的过程受基因选择性表达的调控，D正确。故选D。
9.答案：B
解析：A、非对称融合过程中部分染色体丢失（断裂），所以会降低植物细胞的全能性，A错误；
B、非对称融合过程中部分染色体丢失，从而降低了不同物种间基因表达的干扰程度，B正确；
C、原生质体是用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁后的植物细胞，而由细胞膜、液泡膜及两者之间的细胞质组成的结构称为原生质层，C错误；
D、原生质体放在无菌水中会吸水涨破，应放到等渗的溶液中，保持原生质体的完整性，D错误。
10.答案：C
解析：本题考查细胞工程、胚胎工程等相关知识。可利用植物组织培养技术获得愈伤组织，实现紫草素的工厂化生产，A正确；由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，细胞增殖能力较强，可能会发生基因突变，B正确；动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理均不完全相同，动物细胞融合不能形成杂种个体，而植物细胞融合能形成杂种个体，但两者都能形成杂种细胞，C错误；试管动物技术需进行体外受精，可以充分发挥优良动物的繁殖潜力，D正确。

展开更多......

收起↑