植物細胞工程的應用 全市獲獎

第2課時植物細胞工程的應用植物繁殖的新途徑自主梳理高效快速保持頂端分生區(qū)莖尖(1)植物快速繁殖技術可以高效、迅速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，且能保持優(yōu)良品種的遺傳特性。()(2)植物頂端伸長區(qū)附近細胞無病毒，但其他部位往往含有大量病毒。()提示：植物頂端分生區(qū)附近的病毒極少，甚至不含病毒。(3)作物脫毒技術可以提高作物的產量和品質，培育出作物所沒有過的新性狀。()提示：作物脫毒技術可以提高作物的產量和品質，但無法培育出作物所沒有過的新性狀。(4)微型繁殖就是利用組織培養(yǎng)快速繁育優(yōu)良作物品種，作物脫毒就是選擇植物的頂端分生區(qū)作為外植體進行組織培養(yǎng)。()√××√[典型例題]

(2020·北京高二期末)莖尖超低溫療法是一種馬鈴薯脫毒方法?？茖W家以單病毒PLRV(馬鈴薯卷葉病毒)、PVS(馬鈴薯S病毒)感染的馬鈴薯試管苗為實驗材料，對不同大小的莖尖超低溫處理后，再生培養(yǎng)，選取培養(yǎng)18周的20棵植株進行檢測以獲得病毒保存率，實驗結果如下表所示(

)病毒感染類型莖尖大小/mm病毒保存率/%PLRV0.50(0/20)1.535(7/20)PVS0.5100(20/20)1.5100(20/20)注：括號內數(shù)字表示檢測陽性樣本量/檢測總樣本量結合以上實驗結果，下列分析不正確的是(

)A.超低溫處理后的再生培養(yǎng)利用了植物組織培養(yǎng)技術B.PLRV和PVS必需在宿主細胞內才能進行增殖C.1.5mm的莖尖超低溫脫毒效果優(yōu)于0.5mm的莖尖D.應設置一組未受病毒感染的馬鈴薯試管苗作對照組解析

PLRV感染的試管苗經低溫處理后，1.5mm的莖尖超低溫脫毒效果不如0.5mm的莖尖，C錯誤。答案

C[變式訓練]

(2020·信陽高中高二期末)下列屬于微型繁殖的是(

) A.馬鈴薯的塊莖繁殖 B.胡蘿卜根的形成層繁殖 C.楊樹的扦插繁殖 D.果樹的嫁接繁殖

解析人們形象地把用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，叫作植物的微型繁殖技術，也叫快速繁殖技術，A、C、D項所描述的均屬于營養(yǎng)生殖，只有B項運用植物組織培養(yǎng)技術，屬于微型繁殖。

答案

B聯(lián)想質疑★作物脫毒，能提高作物產量和品質。1.為什么植物微型繁殖技術可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性？

提示：植物組織培養(yǎng)過程中細胞只進行有絲分裂，因此是一種無性繁殖的技術；無性繁殖的后代其遺傳物質組成與親代一致。2.為什么馬鈴薯、草莓和香蕉的產量會越來越低，品質會越來越差？

提示：①這些作物通常使用無性繁殖的方式進行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代；②病毒在作物體內逐年積累，就會導致作物產量降低，品質變差。微型繁殖技術的本質就是快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，從生殖的類型上看，屬于無性繁殖。作物脫毒技術從本質上是利用作物頂端分生組織(如莖尖)作為外植體的組織培養(yǎng)技術，從生殖的類型上來看，也屬于無性繁殖。

作物新品種的培育自主梳理單倍體誘導染色體加倍育種的年限不斷增殖培養(yǎng)條件誘變因素對人們有用(1)單倍體育種的過程就是通過花藥(花粉)離體培養(yǎng)獲得單倍體植株的過程。()提示：單倍體育種主要包括花藥離體培養(yǎng)和人工誘導染色體數(shù)目加倍兩個過程。(2)從可遺傳變異的角度來看，單倍體育種的原理是染色體數(shù)目變異，體細胞誘變育種的原理一般是突變。()(3)選育出一個可以穩(wěn)定遺傳的作物優(yōu)良品種，常規(guī)育種一般要經過5～6年的連續(xù)篩選，而單倍體育種當年就可培育出。()(4)組織培養(yǎng)過程中的細胞，一直處于不斷增殖的狀態(tài)，在其細胞分裂期，更容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素的影響而產生突變。()提示：與分裂期相比，間期DNA復制時更易發(fā)生基因突變。×√√×[典型例題]

(2020·廣西南寧三中高二期末)花粉植株是體細胞遺傳研究和突變育種的理想材料。下面是培育四季柑桔(2N＝18)花粉植株的過程示意圖，有關敘述正確的是(

)A.過程①②③④均存在細胞分裂和細胞分化B.由圖可推測培養(yǎng)基B中的細胞分裂素的效應高于生長素的效應C.圖中獲得的花粉植株高度不育，表明花粉細胞不具有全能性D.處于分裂中期的四季柑桔單倍體植株根尖細胞有18條染色體解析過程①為取材，沒有細胞分裂和分化，A錯誤；過程③是細胞再分化，誘導叢芽產生時應適當提高細胞分裂素的比例，B正確；花粉細胞培育成單倍體植株，培育的原理是花粉粒細胞具有全能性，其技術是植物組織培養(yǎng)，C錯誤；處于分裂中期的四季柑桔單倍體植株根尖細胞，其染色體數(shù)為9條，D錯誤。答案

B[變式訓練]

(2020·啟東中學高二月考)某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應用多種技術獲得大量優(yōu)質苗，下列技術中不能選用的是(

) A.利用莖段扦插誘導生根技術快速育苗

B.采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C.采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D.采用幼葉、莖尖等部位的組織進行組織培養(yǎng)解析為了使優(yōu)質苗的生物性狀不發(fā)生性狀分離，可采用莖段扦插誘導生根技術快速育苗，也可采用將幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上的方法或用莖尖、幼葉等部位的組織進行植物組織培養(yǎng)獲得大量優(yōu)質苗；花粉粒是減數(shù)分裂的產物，利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗，其高度不育且性狀可能發(fā)生改變，因此B項方案不能選用。答案

B聯(lián)想質疑★玉米單倍體育種流程圖1.單倍體育種包括哪些主要步驟？

提示：花藥離體培養(yǎng)和人工誘導染色體數(shù)目加倍。2.為什么單倍體育種能大大縮短育種的年限？

提示：大多數(shù)單倍體植株的細胞只有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)，進而縮短育種年限。(1)單倍體育種的流程不僅包括花藥(花粉)離體培養(yǎng)，還包括人工誘導染色體加倍，所以單倍體育種得到的一般是純合的二倍體植株，而不是單倍體植株。(2)花藥(花粉)離體培養(yǎng)是以花藥(花粉)作為外植體的植物組織培養(yǎng)；從技術層面上看，它是一種無性繁殖(組織培養(yǎng))的技術；從生殖方式上來看，卻是一種有性生殖(單性生殖)。(3)體細胞誘變育種的原理是突變，即基因突變和染色體變異。

細胞產物的工廠化生產自主梳理不是植物基本的生命活動所必需酚萜氮抗病色素低化學合成離體單個植物細胞細胞團季節(jié)天氣人參皂苷(1)植物的次生代謝物主要是酚類、萜類和含氮化合物等小分子有機物，是其基本生命活動所必需的物質。()提示：一般認為次生代謝物是植物基本生命活動非必需的物質。(2)植物細胞培養(yǎng)的原理主要是植物細胞的全能性。()提示：細胞全能性不是植物細胞培養(yǎng)的原理，植物細胞培養(yǎng)的原理主要是細胞增殖。(3)植物細胞培養(yǎng)不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等因素的限制，因此對于社會、經濟和環(huán)境保護具有重要意義。()(4)紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內的一種次生代謝物，具有高抗癌活性，現(xiàn)已被廣泛用于乳腺癌等癌癥的治療。()××√√[典型例題]

(2020·河南高二期末)美國化學家從紅豆杉樹皮中分離出高抗癌活性的紫杉醇，從此，國家重點保護珍稀植物——紅豆杉遭受了掠奪式的砍伐。為拯救紅豆杉，同時獲得紫杉醇，科研小組設計了如下圖所示的實驗流程。請回答下列問題：(1)選用莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)可以獲得脫毒苗，原因是莖尖分生組織細胞________；誘導莖尖分生組織形成愈傷組織的過程叫____________。(2)莖尖分生組織細胞具有全能性的原因是______________________________________________________________________________________________________。(3)紫杉醇作為常見的細胞產物，抗癌效果顯著，通常取自愈傷組織的________(細胞器)。(4)現(xiàn)有植物甲中提取的物質X，能提高紫杉醇的抗癌效果?？蒲行〗M欲獲得既能產生紫杉醇又能產生物質X的植株，可利用________技術獲得雜種植株。該方法首先要利用________(物質)除去細胞壁獲得具有活力的原生質體，再經________(試劑)誘導融合形成雜種細胞。該技術的優(yōu)點是___________________________________________________________________________________________________________。解析

(1)莖尖分生組織細胞病毒極少，甚至無病毒，因此選用莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)可以獲得脫毒苗。誘導莖尖分生組織形成愈傷組織的過程叫脫分化。(2)莖尖分生組織細胞含有該種生物的全部遺傳信息，因此具有全能性。(3)紫杉醇是從紅豆杉樹皮中分離出來的高抗癌活性的物質，作為常見的細胞產物，通常取自愈傷組織的液泡。(4)植物甲可以產生物質X，紅豆杉可以產生紫杉醇，利用植物體細胞雜交技術將兩種植物的體細胞融合獲得雜種細胞，再將獲得的雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株，則該雜種植株的細胞既能產生紫杉醇又能產生物質X。在植物體細胞雜交過程中，首先要利用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁獲得具有活力的原生質體，再經聚乙二醇誘導融合形成雜種細胞。植物體細胞雜交技術的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙。答案(1)病毒極少，甚至無病毒脫分化(2)莖尖分生組織細胞含有該種生物的全部遺傳信息(3)液泡(4)植物體細胞雜交纖維素酶和果膠酶聚乙二醇克服遠緣雜交不親和的障礙[變式訓練]

(2020·黑龍江雙鴨山一中高二期末)將紫草細胞進行細胞培養(yǎng)，誘導其脫分化產生愈傷組織，再對愈傷組織進行懸浮培養(yǎng)使其大量增殖，以獲取大量的紫草寧。下列關于紫草寧的工廠化生產的敘述，錯誤的是(

) A.細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程的重要用途之一 B.培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細胞 C.培養(yǎng)的愈傷組織需要經過再分化產生特定的組織細胞后才能產生特定的細胞產物 D.培養(yǎng)的細胞收集后一般要破碎提取有效成分解析細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程的重要用途之一，A正確；培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細胞，B正確；培養(yǎng)的愈傷組織不需要再分化就能產生特定的細胞產物，C錯誤；培養(yǎng)的細胞收集后一般要破碎提取有效成分，D正確。答案

C(1)初生代謝與次生代謝的區(qū)別(2)植物組織培養(yǎng)與植物細胞培養(yǎng)的區(qū)別聯(lián)想質疑★紅豆杉★人參皂苷的分子結構1.什么是紫草寧？其有何藥用價值？

提示：紫草寧是從紫草細胞中提取的一種藥物和色素，具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。2.植物次生代謝物有何主要特點？

提示：①一般不是植物基本生命活動所必需的物質；②含量很低；③有些不能或難以通過化學合成途徑得到。細胞產物的工廠化生產往往需要將組織培養(yǎng)進行到愈傷組織階段，然后對愈傷組織細胞進行懸浮培養(yǎng)。

思維導圖晨讀必背1.這種用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，被人們形象的稱為植物的快速繁殖技術，也叫作微型繁殖