第34讲 细胞工程和胚胎工程 细胞工程的概念与基因工程相比，细胞工程是 水平上的生物技术，后者是 水平上的生物技术细胞或细胞器分子考点一 植物细胞工程愈伤组织全能性流动性原生质体杂种细胞杂种植株一.植物细胞工程例1.(2019·全国Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。① ② ③④ ⑤ ⑥回答下列问题：(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有___________________________。全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________。形成层容易诱导形成愈伤组织(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的 过程，最终可形成试管苗。诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化(或再分化) (4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是____________。诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的 ，这种繁殖方式属于 繁殖。遗传特性无性④ ⑤ ⑥(6) 图中的组织要先经过消毒处理，此时既要考虑________________，又要考虑______________________，然后才能接种培养。
药剂的消毒效果植物材料的耐受能力① ② ③(7)培养基中生长素用量和细胞分裂素用量的比例会影响细胞的分化方向，生长素用量与细胞分裂素用量的比值在________(填图中序号)过程中可能最低。(8)若干天后发现有的装置中长出幼苗，有的装置中培养失败还长出很多杂菌菌落，试分析可能的原因：____________________________________________________________________________________。
⑥外植体消毒或培养基灭菌不彻底；接种时无菌操作不规范① ② ③④ ⑤ ⑥1.植物组织培养培养条件完整植株恢复细胞的全能性过程芽根离体的植物器官、组织或细胞适宜的理论基础：植物细胞的全能性碳源（ ）、氨基酸、维生素和植物激素（ ）等蔗糖生长素和细胞分裂素植物组织培养中培养基中需添加适宜浓度的蔗糖溶液，目的是：① 。② 。维持细胞渗透压提供营养物质产生完整生物体分化成其他各种细胞生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因所有的细胞都表现出全能性选择性地表达（1）植物组织培养技术 ①定义和流程2.工程技术手段消毒与灭菌：外植体一般要进行 处理，而培养基及其他的操作器具一般要进行 处理。无菌操作的目的可能有：消毒灭菌①防止污染的微生物与培养物竞争营养物质。②微生物生长过程中会产生有害的物质，导致培养物死亡。流水次氯酸钠愈伤组织 ②探究实践——菊花的组织培养诱导生芽的诱导生根的教材隐性知识：源于选择性必修3 P116“附录1”：(1)诱导菊花 的培养基：在MS培养基中加入BA(苄基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，质量浓度均为0.5 mg/L。(2)诱导菊花 的培养基：在MS培养基中加入BA和NAA，质量浓度分别为2～3 mg/L和0.02～0.3 mg/L。(3)诱导菊花 的培养基：将上述MS培养基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量减半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，质量浓度均为0.1 mg/L。愈伤组织生芽生根(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果总结：生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤（3）若外植体是取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中 （“有”“没有”）叶绿体，原因是 。（4）植物组织培养中的培养基是 培养基（物理状态），故培养基中一般加入了凝固剂 。 （5）在脱分化时 （是/否）需要光照,在再分化时 光照的原因是 。（6）植物生长调节剂的在培养基中的用量要考虑组织 的含量。只有准确把握 的协同作用，才能有效地操作植物组织培养中的”激素杠杆”，用好植物生长调节剂这根“魔术棒”.没有外植体通过脱分化后失去了其特有结构和功能而转化为未分化的细胞固体琼脂需要否芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照内源激素内源激素和外源激素体细胞杂交利用了细胞膜的 ，杂种细胞培育成杂种植株利用了 。①概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。杂种细胞新植物体流动性植物细胞的全能性2.植物体细胞杂交技术②原理:③基本过程纤维素酶和果胶原生质体离心法聚乙二醇原生质体再生出细胞壁愈伤组织1.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？答案 纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。2.两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？答案 不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。3.若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则： ?上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？答案 杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。 ?上述所获得杂种植株应为 ，其体细胞中染色体数为 条， 个染色体组，基因型为 。 异源四倍体(2x＋2y)AabbccDd4?上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于 植株。?上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？?植物体细胞融合形成杂种细胞 （是/不是）标志着植物体细胞杂交技术的完成？杂种植株有两种生物性状的原因： 。单倍体答案 不遵循。不是含有双亲的遗传物质例2.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。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是（ ）A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强C.可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞D.用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异错误的是（ ）A变式.(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段下列说法错误的是（ ）C例3.通过植物体细胞杂交技术和诱导多倍体产生，尝试写出产生多倍体的思路：A.同源多倍体的产生：（1）直接利用一定浓度的秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体（2）植物体细胞杂交B.异源多倍体的产生（1）若是亲缘关系较近的生物可以杂交，再利用一定浓度的秋水仙素或低温处理幼苗，获得多倍体（2）植物体细胞杂交3.植物细胞工程的应用高效、快速地实现种苗的大量繁殖保持优良品种的遗传特性植物顶端分生区附近(如茎尖）(1)植物繁殖的新途径（2）作物脱毒【背景】马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。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。①作物脱毒的材料： 。选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是： 。②作物脱毒所应用的技术： 。分生区（如茎尖）的细胞a.植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒植物组织培养b.分生物细胞分化程度低，分裂能力强，全能性更高 (2019·全国卷Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有________________________________________(答出2点即可)。(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是_________ 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、________和________等几类物质。繁殖速度快、能保持原有遗传特性有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖（3）作物新品种的培育：单倍体育种、 的利用。突变体（4）细胞产物的工厂化生产①次生代谢物：是一类 有机化合物，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细胞产物的工厂化生产：人们利用 来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。③植物细胞培养：是指在 条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其 的技术。小分子植物细胞培养离体增殖(2021·安徽黄山模拟)紫杉醇是从红豆杉树皮中提取的高效抗癌物质，细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径。图甲、乙分别为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。甲乙(1)以南方红豆杉叶为原料获得生产紫杉醇的愈伤组织需要通过细胞的________，愈伤组织细胞具有较强的________ 能力。这一技术的成功实现了组织培养技术在一个重要领域的应用，即________________________________________。脱分化分裂分化细胞产物的工厂化生产(2)对比分析图甲、乙可知：培养后期紫杉醇产量出现下降的原因可能是________________________________ ；在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是________________________________________ (答三点)；与传统方法获得紫杉醇相比，利用植物组织培养技术生产紫杉醇，具有________________________________等优点(答两点即可)。(3)植物生长调节剂在组织培养中具有极其重要的作用，其中赤霉素类植物生长调节剂的主要作用是______________。
甲乙培养的细胞数量减少、某些代谢产物积累等增加溶氧量、使细胞和培养液接触充分、防止微生物污染产量高、节约资源、保护环境促进培养细胞的伸长 |
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