《植物細(xì)胞工程》課本問題答案

《植物細(xì)胞工程》課本問題答案（一）思考與探究1．通過查閱資料，請(qǐng)你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用。提示：a.拯救瀕危植物；b.提供食品制作的原料；c.利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。2.請(qǐng)查閱植物人工種子制備技術(shù)的詳細(xì)過程，設(shè)計(jì)出制備技術(shù)的主要流程圖。提示：誘導(dǎo)植物愈傷組織體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)體細(xì)胞胚的成熟體細(xì)胞胚的機(jī)械化包裹貯藏或種植3.請(qǐng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出一種植物花藥組織培養(yǎng)和染色體加倍的實(shí)驗(yàn)流程。提示：花藥花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷組織分化出小植物單倍體植株正常植株（二）正文中討論題1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)？提示：植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢(shì)。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢(shì)。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時(shí)間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2.人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點(diǎn)，想一想它們具有哪些優(yōu)點(diǎn)？提示：人工種子的優(yōu)點(diǎn)：（1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。（2）試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？提示：針對(duì)植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。4.高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響。現(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實(shí)現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)?！局R(shí)拓展】1.什么是人工種子？人工種子（artificialseed）是指通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的具有正常發(fā)育能力的材料，外面包被著特定的物質(zhì)，在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗的植物幼體。人工種子的概念中包含的“具有正常發(fā)育能力的材料”通常是指胚狀體（目前國外有使用不定芽、頂芽和腋芽的），它可以由三種途徑產(chǎn)生：（1）由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；（2）由愈傷組織產(chǎn)生；（3）由懸浮細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生。對(duì)胚狀體的基本要求是：①播種后能快速出苗；②根和芽幾乎同時(shí)生長，不產(chǎn)生愈傷組織；③同步化程度高；④活力強(qiáng)；⑤形成的幼苗的形態(tài)與生長要正常?！巴饷姘恢囟ǖ奈镔|(zhì)”是指人工種皮，制作人工種皮的材料有海藻酸鈉、明膠、樹脂、瓊脂糖、淀粉等。對(duì)人工種皮的要求是：能保持胚狀體的活力，有利于貯藏運(yùn)輸和萌發(fā)。選取的材料要有韌性，耐壓，對(duì)胚狀體無毒害，含有胚狀體發(fā)芽所需要的營養(yǎng)成分或植物激素，還應(yīng)含有殺菌劑，以防播種后微生物的侵害。人工種子目前還存在不少問題。例如，現(xiàn)有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物產(chǎn)生胚狀體能力弱，難以形成同步化的有強(qiáng)活力的胚狀體；成本較高；運(yùn)輸貯藏以及機(jī)械化播種問題也未解決。因此，現(xiàn)在很少有人以生產(chǎn)為目的進(jìn)行人工種子的研制。2.植物微型繁殖技術(shù)高效快速的實(shí)例有哪些？植物脫毒（virus-free）和離體快繁（invitropropagation）是目前植物組織培養(yǎng)應(yīng)用最多、最有效的方面。生產(chǎn)上許多無性繁殖作物均受到病毒的侵染，從而導(dǎo)致品種的嚴(yán)重退化、減產(chǎn)和降低品質(zhì)。利用植物分生組織進(jìn)行培養(yǎng)可以使新長成的植株脫去病毒。利用這種方法生產(chǎn)無病毒苗的農(nóng)作物有馬鈴薯、甘薯、大蒜、草莓、蘋果、香蕉等，并已大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)。離體快繁技術(shù)可以使一些植物的擴(kuò)增速度比常規(guī)方法快數(shù)萬倍乃至百萬倍，而且產(chǎn)生的幼苗遺傳背景均一，重復(fù)性好，不受季節(jié)和地區(qū)限制。目前世界上已建成很多年產(chǎn)百萬苗木的組培工廠，成為一種新興產(chǎn)業(yè)。離體快繁技術(shù)在觀賞植物、園藝植物、經(jīng)濟(jì)林木和無性繁殖作物上已得到廣泛應(yīng)用。3.物理和化學(xué)方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的基本原理是什么？化學(xué)融合的機(jī)制：常用化學(xué)融合方法有高pH—高Ca2+法和聚乙二醇（PEG）法。高pH—高Ca2+法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的基本原理是中和原生質(zhì)體表面所帶的電荷，使原生質(zhì)體的質(zhì)膜緊密接觸，從而有利于質(zhì)膜的接觸融合。PEG處理原生質(zhì)體可以使原生質(zhì)體聚集促進(jìn)融合，但PEG誘導(dǎo)融合的真正機(jī)制目前并不清楚。物理融合的機(jī)制：常用方法為電融合法。此法是先將兩種原生質(zhì)體以適當(dāng)?shù)谋壤旌铣蓱腋∫?，將其滴入電融合小室中，給小室兩極以交變電流，使原生質(zhì)體沿電場方向排列成串珠狀，接著給以瞬間高強(qiáng)度的電脈沖，使原生質(zhì)體膜產(chǎn)生局部破損而導(dǎo)致融合。4.工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過程是什么？第一步，選擇人參根作為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到