高二生物植物細胞工程解析

高二生物植物細胞工程蘇教版

【本講教育信息】

一、教學內(nèi)容：

植物細胞工程

二、良好開端

本節(jié)重點：1）植物組織培養(yǎng)的原理和過程

2）植物體細胞雜交的原理

3）植物細胞工程的應用

本節(jié)難點：植物組織培養(yǎng)

三、成功之旅

【知識點11植物組織培養(yǎng)技術

組織培養(yǎng)的原理：植物細胞的全能性，即具有某種生物所有遺傳信息的任何一種細胞都

具有發(fā)育成完整生物體的潛能。因此，在理論上，生物的任何一種細胞都具有發(fā)育成完整植

株的潛力。不過，在生物的生長發(fā)育過程中，細胞不會體現(xiàn)出全能性，而是分化成多種組織

器官。這是由于在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因選擇性體現(xiàn)的成果。

組織培養(yǎng)的過程

植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在

人工配制的培養(yǎng)基上，予以合適的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的

植株。詳細過程如下：

離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織書?根、芽拈->植物體

激素、光

（外植體）

1、脫分化：就是讓己經(jīng)分化的細胞，通過誘導后，失去其特有的構造和功能而轉化成未

分化細胞的過程。

2、愈傷組織：排列疏松而無規(guī)則。是一種高度液泡化的呈無定型狀態(tài)的薄壁細胞。

3、再分化：就是由愈傷組織重新分化成根、芽等器官的過程。

4、脫分化和再分化的比較

比較內(nèi)容脫分化再分化

過程細胞一愈傷組織愈傷組織一幼苗

形成體特點排列疏松、高度液泡化的薄壁細胞有根、芽

a.禺體a.離體

b.合適的營養(yǎng)b.合適的營養(yǎng)

需要條件

C.生長素和細胞分裂素C.生長素和細胞分裂素

d.光照

5、影響脫分化、再分化的原因

影響脫分化、再分化的重要原由于植物激素。當細胞分裂素與生長素共同使用時，能強

烈的增進愈傷組織日勺形成，兩者不一樣濃度日勺配比在再分化過程中，分別對誘導根或芽的產(chǎn)

生起關鍵作用。當細胞分裂素與生長素的濃度比高時，有助于芽的產(chǎn)生；濃度比低時，有助

于根的產(chǎn)生。

例題1、甘薯種植數(shù)年后易積累病毒而導致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體

培養(yǎng)的措施迅速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質和產(chǎn)量水平。這種通過度生組織離體

培養(yǎng)獲得種苗的過程不波及細胞的

A.有絲分裂B.分化C.減數(shù)分裂D.全能性

［解析］考察植物組織培養(yǎng)的原理、過程。植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性。

過程是：離體的植物器官、組織或細胞脫分化＞愈傷組織再分化＞根、芽——＞植物

體。此過程是一種無性繁殖的過程，細胞數(shù)目增多的方式是有絲分裂，并且波及細胞的分化。

［答案］C

【知識點2】植物體細胞雜交

雜腫植株再生出小植株愈傷組織

由上圖可知：植物體細胞雜交就是將不一樣的I植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細

胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。

雖然科學家們歷盡艱苦，實現(xiàn)了馬鈴薯和番茄兩個物種間的雜交，可惜這株同步具有兩

個物種遺傳物質的超級植物，并沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯。

盡管如此，這項研究還是在克服不一樣生物遠緣雜交的障礙上，獲得了巨大的突破。

例題2、不能用于人工誘導原生質體融合的措施是（）

A.振動B.電刺激C.PEGD.重壓

［解析］原生質體是除去細胞壁的植物細胞，它實際上就是植物細胞的原生質部分。當

進行植物體細胞雜交時，先用纖維素酶、果膠酶除去細胞壁，分離出具有活力的原生質體，

獲得原生質體后就可以進行植物體細胞雜交了。植物體細胞雜交的過程實質是不一樣植物體

細胞的原生質體融合的過程。將不一樣植物體細胞放在一起培養(yǎng)，必須通過一定的技術手段

進行人工誘導。誘導措施有物理法和化學法兩大類。物理法就是運用離心、振動、電刺激等

促使原生質體融合；化學法是用聚乙二醇等試劑作為誘導劑誘導細胞的原生質體融合，聚乙

二醇簡稱為PEG。重壓不能促使原生質體的融合。

［答案］D

【知識點3］植物細胞工程的應用

（一）迅速繁殖（微型繁殖）：通過組織培養(yǎng)的方式，可以迅速大量的繁殖種苗。

（二）作物脫毒：采用莖尖（幾乎無病毒）組織培養(yǎng)的方式來脫除植物的病毒

（三）制備人工種子：組織培養(yǎng)形成植物幼體，外面包上人工種皮。

（四）培育作物新品種：

1、單倍體育種：用植物的花藥進行離體培養(yǎng)形成單倍體，人工誘導染色體加倍后篩選出

需要的I新品種；

2、突變體的運用：運用組織培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的突變體，培育新的品種。

（五）細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：用人工培養(yǎng)的愈傷組織提取細胞中的某種成分，這些產(chǎn)

物包括蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿（如紫草素、人參皂貳、紫杉醇）等。

四、考點分析

從近幾年的高考來看，本專題的內(nèi)容一一植物細胞工程是熱點內(nèi)容，尤其是其中的植物

組織培養(yǎng)更是高考命題的熱點話題，同步該知識點又是考綱中的B層次（即理解層次）的規(guī)

定，相對來說規(guī)定較高。考察的形式多以非選擇題為主。學習時要重點注意植物組織培養(yǎng)的

基本原理和過程以及植物體細胞雜交的過程，這樣才能在處理實際問題時真正做到“游刃有

余

五、小結

r原理：生物學原理和分子生物學原理

J水平：細胞整體水平或細胞器水平

一“'I目的：改變細胞內(nèi)的遺傳物質，獲得細胞產(chǎn)品

細胞的全能性：概念、原因、大小

植物細＜‘過程：外植體一愈傷組織一胚狀體一植物體

植物組J脫分化：形成愈傷組織

胞工程

織培養(yǎng)再分化：植物細胞選擇性表達，形成胚狀體

特點：子代與親代性狀高度遺傳

去細胞壁：纖維素酶、果膠酶

植物體細

誘導劑：PEG、離心、振動、電刺激等

胞雜交

融合完成的標志：新細胞壁的形成

過程：原生質體融合+組織培養(yǎng)

微型繁殖

「植物繁殖的新途徑J作物脫毒

〔人工種子

植物細胞工艘r單倍體育種

的實際應用作物新品種的培育t突變體的利用

〔細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

【模擬試題】（答題時間：90分鐘）

一、選擇題

1.植物組織培養(yǎng)是指（）

A.離體的植物器官或細胞培育成愈傷組織

B.愈傷組織培育成植株

C.離體的植物器官、組織或細胞培養(yǎng)成完整植物體

D.愈傷組織形成高度液泡化組織

2.植物體細胞雜交要先清除細胞壁的原因是（）

A.植物體細胞的構造構成中不包括細胞壁

B.細胞壁使原生質體失去活力

C.細胞壁阻礙了原生質體的融合

D.細胞壁不是原生質的構成部分

3.植物體細胞雜交的成果是（）

A.產(chǎn)生雜種植株B.產(chǎn)生雜種細胞C.原生質體融合D.形成愈傷組織

4.科學家把天竺葵的原生質體和香茅草的原生質體進行誘導融合，培育出的驅蚊草具有

香茅醛，能散發(fā)出一種特殊的氣味到達驅蚊且對人體無害的效果。下列有關驅蚊草培育的論

述中，錯誤的是

A.驅蚊草的培育屬于細胞工程育種，其長處是能克服遠源雜交不親和的障礙

B.驅蚊草培育過程要用到纖維素酶、果膠酶、PEG等試劑或離心、振動、電刺激等措

施

C.驅蚊草培育過程是植物體細胞雜交，不一樣于植物組織培養(yǎng)，無愈傷組織和試管苗

形成

D.驅蚊草不能通過天竺葵和香茅草雜交而獲得是由于不一樣物種間存在生殖隔離

*5.將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件中不需要的是（）

A.具有完整細胞核的細胞B.一定的營養(yǎng)物質和植物激素

C.離體狀態(tài)D.導入指定基因

6.植物體細胞雜交的目的中錯誤的是（）

A.把兩個植物體的優(yōu)良性狀集中在雜種植株上

B.獲得雜種植株

C.克服遠源雜交不親和的障礙

D.實現(xiàn)原生質體的融合

7.植物組織培養(yǎng)的用途中不對時的是（）

A.迅速繁殖B.生產(chǎn)新品種C.生產(chǎn)生物堿D.生產(chǎn)白細胞介素一2

*8.A種植物的細胞和B種植物細胞的構造如下圖所示（僅顯示細胞核），將A、B兩種植

物細胞去掉細胞壁后，誘導兩者的原生質體融合，形成單核的雜種細胞，若通過組織培養(yǎng)后

得到了雜種植株，則該雜種植株是（)

A物種B物種

A.二倍體；基因型是DdYyRr

B.三倍體；基因型是DdYyRr

C.四倍體；基因型是DdYyRr

D.四倍體；基因型是DdddYYyyRRrr

9.如下有關原生質的論述，對的的是（）

A.原生質泛指細胞內(nèi)的基質B.原生質就是細胞質

C.一種動物細胞就是一團原生質D.細胞膜、細胞核和細胞壁是原生質

10.不能人工誘導原生質體融合的措施是

A.振動B.電刺激C.PEG試劑D.重壓

11.植物細胞體現(xiàn)出全能性的必要條件是（）

A.予以合適的營養(yǎng)和外界條件

B.導入其他植物細胞的基因

C.脫離母體后，予以合適的營養(yǎng)和外界條件

D.將成熟的篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內(nèi)

12.細胞具有全能性的原因是

A.生物體細胞具有使后裔細胞形成完整個體的潛能

B.生物體的每一種細胞都具有全能性

C.生物體的每一種細胞都具有個體發(fā)育的所有基因

D.生物體的每一種細胞都是由受精卵發(fā)育來時

13.植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化是指()

A.植物體日勺分生組織通過細胞分裂產(chǎn)生新細胞

B.未成熟的種子通過處理培育出幼苗的過程

C.植物的器官、組織或細胞，通過離體培養(yǎng)產(chǎn)生愈傷組織的過程

D.取植物的枝芽培育成一株新植物的過程

*14.下列植物細胞全能性最高的是（）

A.形成層細胞B.韌皮部細胞C.木質部細胞D.葉肉細胞

15.植物組織培養(yǎng)過程的次序是（）

①離體的植物器官、組織或細胞②根、芽③愈傷組織

④脫分化⑤再分化⑥植物體

A.①④③⑤②⑥B.①④③②⑤⑥

C.①⑤④③②⑥D.⑥①④③⑤②

16.在細胞工程一一原生質體融合育種技術中，其技術的重要一環(huán)是將營養(yǎng)細胞的細胞壁

除去，一般是采用纖維素酶和果膠酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細胞壁的成熟植物細胞

置于清水中，細胞將：（）

A.皺縮B.脹破C.呈球形D.保持原狀

17.下列有關細胞工程的論述不對時時是（）

A.在細胞整體水平上定向變化遺傳物質

B.在細胞器水平上定向變化遺傳物質

C.在細胞器水平上定向變化細胞核的遺傳物質

D.在細胞整體水平上獲得細胞產(chǎn)品

18.下列細胞全能性最高的是（）

A.植物的卵細胞B.植物的精子細胞

C.被子植物時受精卵D.被子植物的葉肉細胞

19.植物體細胞融合完畢的標志是()

A.產(chǎn)生新的細胞壁B.細胞膜發(fā)生融合

C.細胞質發(fā)生融合D.細胞核發(fā)生融合

20.植物體細胞雜交的目的是（）

A.用酶解法去掉細胞壁分離出有活力的原生質體

B.以人工誘導法使兩個不一樣植物的原生質體融合

C.用植物組織培養(yǎng)法培養(yǎng)融合的原生質體得到雜種植株

D.通過以上三者來完畢

21.下列說法對時時是：（）

A.原生質專指細胞質B.人體內(nèi)的水都屬于原生質

C.細胞核不是原生質D.一種動物細胞就是一團原生質

*22.（多選）有關原生質體日勺下列論述中，對時時是（）

A.構成原生質體的重要生命物質是蛋白質和核酸

B.原生質體包括細胞膜、液泡膜及兩者之間的原生質

C.被脫掉細胞壁的植物裸露細胞是原生質體

D.原生質體只能用于植物細胞工程

*23.（多選）下圖為植物組織培養(yǎng)過程示意圖，則下列論述對的的是（）

脫分化一再分化_

①--?②--?③A④

A.植物組織培養(yǎng)根據(jù)的生物學原理是細胞的全能性

B.③-----?④過程是指植物的營養(yǎng)生長和生殖生長階段

C.將①經(jīng)脫分化培養(yǎng)成②時，再植上人造種皮即可獲得人工種子

D.②-----?③時再分化過程中，誘導②生根的激素為細胞分裂素和生長素

24.馬鈴薯運用它的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了后來往往會因感染病毒而減產(chǎn),

為此農(nóng)戶都但愿得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳措施是（）

A.選擇優(yōu)良品種進行雜交B.進行遠緣植物體細胞雜交

C.運用芽尖進行組織培養(yǎng)D.人工誘導基因突變

25.用植物組織培養(yǎng)技術，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)出（）

A.食品添加劑B.無病毒植物C.人工種子D.前三項都是

26.甘薯種植數(shù)年后易因積累病毒而導致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培

養(yǎng)的措施迅速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質和產(chǎn)量水平。這種通過度生組織離體培

養(yǎng)獲得種苗的過程不波及細胞的（）

A.有絲分裂B.分化C.減數(shù)分裂D.全能性

27.科學工作者把胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了

許多完整的植株，這些植株的特點是（）

A.彼此性狀相似B.變異頻率較高C.單倍體D.都是純合子

**28.水稻（基因型為AaBb）的花藥通過無菌操作，接入試管，通過如下過程培育試管

苗。如下選項中對的的是（）

A.a用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；

b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；

c培養(yǎng)基中至少應有乙烯和脫落酸；

d試管苗的生長發(fā)育不需要光照

B.a用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；

b通過減數(shù)分裂產(chǎn)生愈傷組織；

c培養(yǎng)基中至少應有生長素和細胞分裂素;

d試管苗的生長發(fā)育不需光照

c.a用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株;

b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織;

c培養(yǎng)基中至少應有生長素和細胞分裂素;

d試管苗的生長發(fā)育需要光照

D.a用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至

少應有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長發(fā)育需要光照

29.植物的微型繁殖技術是指（）

A.植物體細胞雜交技術B.嫁接

C.營養(yǎng)繁殖D.植物組織培養(yǎng)

30.下列哪一項不是單倍體育種的長處（）

A.縮短育種年限B.變異率高

C.得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種D.節(jié)省人力、物力

31.胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的（）

A.愈傷組織B.再分化C.形成完整植株D.取離體組織

32.人參皂貳干粉可以通過下列何種技術獲得（）

A.雜交育種B.植物細胞培養(yǎng)C.多倍體育種D.單倍體育種

33.運用植物組織培養(yǎng)技術，可以培育或生產(chǎn)出（）

A.細胞產(chǎn)物一一生物堿B.無病毒植物

C.人工種子D.以上都是

*34.下列四個選項中沒有采用植物組織培養(yǎng)技術的是（）

A.花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株B.秋水仙素處理幼苗獲得多倍體植株

C.人工種子的培育D.“番茄一一馬鈴薯”雜種植株的培育過程

35.植物的微型繁殖的長處是（）

A.取材少B.培養(yǎng)周期短C.繁殖率高D.以上都是

36.對人工種子對時的解釋是()

A.通過科學手段人工合成的種子B.運用植物組織培養(yǎng)技術獲得的種子

C.種皮能自我生成的種子D.人工種子發(fā)芽率低

*37.兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB,這兩對基因按自由組合定律遺傳，要培育

出基因型為aabb的新品種，最簡捷的措施是

A.單倍體育種B.雜交育種C.人工誘變育種D.細胞工程育種

38.(多選)下列論述中，與植物體細胞雜交親密有關的是

A.運用離心、振動、電刺激等措施誘導

B.運用聚乙二醇(PEG)等試劑誘導

C.克服遠緣雜交不親和的障礙

D.迅速繁殖、培育無病毒植物

二、非選擇題

*1.下圖是植物組織培養(yǎng)的簡略表達。據(jù)此回答：

脫分化再分化

①——?②——?③——

(1)①表達，它能被培養(yǎng)成為④的主線原因是o

(2)②表達—，它與①相比分化程度,全能性o

(3)若想制作人工種子，應當選用(填編號)—o

(4)若①是花藥，則④是—，繼續(xù)對其使用處理可獲得正常植株，該過

程稱為o

(5)若①是胡蘿卜根尖細胞，則培養(yǎng)成的④的葉片的顏色是—，這闡明根尖細

胞o

(6)若運用此項技術制造治療燙傷、割傷的藥物一一紫草素，培養(yǎng)將進行到(填編號)

2.下圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答:

植物細胞A植物細胞B

(1)環(huán)節(jié)①是,最常用的措施是

(2)環(huán)節(jié)③一般常用的化學試劑是—，目的是

(3)在運用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的技術手段是,其中環(huán)

節(jié)④相稱于,環(huán)節(jié)⑤相稱于

*(4)植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使可以在新的植物體上有

所體現(xiàn)，其主線原因是

(5)若遠源雜交親本A和B都是二倍體，則雜種植株為一倍體。

(6)從理論上講，雜種植株的育性為。若運用老式有性雜交措施能否實

現(xiàn)？,原因是。因此，這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大

意義在于o*(7)運用植物體細胞雜交的措施培育作物新品

種過程中，遺傳物質的傳遞與否遵照孟德爾的遺傳規(guī)律？為何？。

3.紫草素是紫草細胞時代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術可

以在生物反應器中通過培養(yǎng)紫草細胞生產(chǎn)紫草素。下圖記錄了生物反應器中紫草細胞產(chǎn)量、

紫草素產(chǎn)量隨培養(yǎng)時間發(fā)生的變化。

1

)

」

￡

/

(

悵

?-)

白

心

里

弱

特

騏

(1)在生產(chǎn)前，需先加入紫草細胞作為反應器中的“種子”。這些“種子”是應用組織

培養(yǎng)技術，將紫草葉肉細胞通過而獲得的。這項技術的理論基礎

是O

(2)從圖中可以看出：反應器中紫草細胞的生長展現(xiàn)

規(guī)律；影響紫草素產(chǎn)量的原因是和O

(3)在培養(yǎng)過程中，要不停通入無菌空氣并進行攪拌時目的是和

4.美國科學家將分離得到的成熟胡蘿卜根的韌皮部細胞進行培養(yǎng)，由單個細胞發(fā)育成完

整的新植株(如下圖)。請據(jù)圖回答：

-A試管植物f、

//⑤開篇的胡

胚狀體蘿卜植物

1④少

贏團雋翎鼠

k③②/

、、單個細蚱

(1)這種生殖方式屬O

(2)圖中③過程叫,④過程叫,此處的“細胞團”在

生物學上叫做。

(3)本試驗闡明植物細胞具有o

(4)在培養(yǎng)試管植物時，試管內(nèi)應加入植物所必需的礦質元素。其中應大量供應的元

素是O

5.中科院上海植物生理生態(tài)研究所在“神舟四號”飛船進入太空后為一對“新人”一一

黃花煙草原生質體和革新一號煙草原生質體舉行了特殊的“婚禮”。將兩個“新人”放入融

合器中，當充斥液體的融合器加上直流電場，兩個原本互相游離的細胞一下子貼到一起，開

始了“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細胞膜被擊出了一種小孔，透過這

微小的空間，兩股細胞質展開了“心靈溝通”。漸漸地，細胞核也扭擺著“親熱”起來，20min

后，它們倆已是你中有我，我中有你，一種新生命就這樣誕生了。地面試驗成果顯示：用于

融合的兩個“新人”，一種開的是粉花(標識為“一號”)，一種開的是黃花(標識為“二號”)

融合后的細胞再生植株開的是黃花，但形狀卻和一號相似(稱“一號形狀”，另一種稱“二

號形狀這種“太空煙草”比一般煙草個子矮，株稈粗，煙葉多，是我國太空育種試驗時

一項重大成果。據(jù)此回答問題：

(1)由于細胞時密度不一樣，因此在地面上進行細胞融合非常困難。從理論上講，在

太空中細胞更輕易融合，也許的原因是。在顯微鏡下觀測，“新人”的細胞

膜融合在一起，使細胞呈圓球狀，這