2019屆江蘇專(zhuān)版高考生物一輪復(fù)習(xí)第十四單元細(xì)胞工程胚胎工程第43課時(shí)細(xì)胞工程概述和植物細(xì)胞工程講義

江蘇版生物第43課時(shí)細(xì)胞工程概述和植物細(xì)胞工程考綱內(nèi)容要求命題特點(diǎn)備考指南植物的組織培養(yǎng)B

考查內(nèi)容:植物組織培養(yǎng)技術(shù);植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

考查形式:以選擇題的形式考查植物組織培養(yǎng)的過(guò)

程及應(yīng)用;以選擇題的形式

考查植物體細(xì)胞雜交的知

識(shí)(1)聯(lián)系細(xì)胞全能性的知識(shí),

理解植物組織培養(yǎng)的原

理、條件和過(guò)程(2)結(jié)合流程圖,掌握植物體

細(xì)胞雜交的原理、過(guò)程考綱導(dǎo)學(xué)

考點(diǎn)一細(xì)胞工程概述一、細(xì)胞工程的概念和分類(lèi)1.概念:是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和①

的原理和方法,通過(guò)細(xì)胞

水平或②

水平上的操作,按照人的意愿來(lái)改變細(xì)胞內(nèi)的③

或獲得④

的綜合性技術(shù)。2.分類(lèi):(1)根據(jù)操作對(duì)象的不同,可以將細(xì)胞工程分為:⑤

和⑥

等。教材研讀分子生物學(xué)細(xì)胞器

遺傳物質(zhì)

細(xì)胞產(chǎn)品植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程(2)根據(jù)所使用技術(shù)的不同,可以將細(xì)胞工程技術(shù)分為:⑦

、⑧

和細(xì)胞核移植技術(shù)等。二、細(xì)胞工程的基本技術(shù)1.植物組織培養(yǎng)技術(shù):是指依據(jù)⑨

原理,在無(wú)菌條件下,分離

植物的器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體,并在培養(yǎng)基上培養(yǎng),在適宜的條件下

使其發(fā)育成部分或完整植株的技術(shù)。2.細(xì)胞融合技術(shù):是采用自發(fā)或人工的方法使兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為⑩

的技術(shù),常用的促融合方法有生物法、化學(xué)法和物理法等。植

物細(xì)胞融合前還需要用

等去除細(xì)胞壁。植物組織培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞融合技術(shù)細(xì)胞全能性

一個(gè)細(xì)胞纖維素酶3.細(xì)胞核移植技術(shù):動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)是把一個(gè)動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核移入

一個(gè)已經(jīng)

的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育為一個(gè)新的胚胎,最終發(fā)育為一個(gè)動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。去除細(xì)胞核

考點(diǎn)二細(xì)胞工程的應(yīng)用1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用(1)快速繁殖:植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以保持優(yōu)良植物品種的①

。植物組織培養(yǎng)時(shí),需要嚴(yán)格執(zhí)行一定的程序,幼苗在實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)瓶中

生長(zhǎng)發(fā)育,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)微型化、精密化,所以又稱(chēng)為“微型繁殖技

術(shù)”。(2)培育無(wú)病毒植物:植物②

細(xì)胞中極少含有病毒甚至不含病

毒。采用培養(yǎng)莖尖③

的方法或結(jié)合熱處理法,通過(guò)組織培養(yǎng)除

去絕大多數(shù)植物的病毒,可以大量繁殖無(wú)病毒植物。遺傳特性分生組織生長(zhǎng)點(diǎn)(3)人工種子:是指將在植物組織培養(yǎng)中得到的④

、不定芽、頂

芽或腋芽等,包埋在具有養(yǎng)分和保護(hù)功能的包被中,得到的在適宜的條件下

能夠生根發(fā)芽的⑤

。優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)上不受⑥

的制

約;繁殖速度快;有利于保存該種系的優(yōu)良性狀;方便⑦

。2.植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用(1)植物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)具有生理活性的植物細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物,不僅

⑧

,而且不受季節(jié)、外部環(huán)境等條件的限制。(2)單倍體育種通過(guò)花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體,再經(jīng)過(guò)人工誘導(dǎo)獲得純合子,培育作物新品

種。胚狀體顆粒體環(huán)境因素貯藏和運(yùn)輸

快速、高效

1.(2015江蘇單科,20A)胚狀體是外植體在培養(yǎng)基上脫分化形成的一團(tuán)愈傷

組織。

()2.(2013江蘇單科,11D)采用幼葉、莖尖等部位的組織進(jìn)行組織培養(yǎng)。

()3.棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能體現(xiàn)細(xì)胞全能性。

()4.花粉植株培育的原理是花粉粒細(xì)胞具有全能性,其技術(shù)是植物組織培

養(yǎng)。

()5.在脫分化和再分化過(guò)程中均需要進(jìn)行光照。

()6.用人工薄膜將愈傷組織包裝,可制成人工種子。

()7.植物體任何部位的活細(xì)胞均可作為組織培養(yǎng)的外植體。

()?√√√???8.不同培養(yǎng)階段的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例應(yīng)不同。

()9.用酶解法將愈傷組織分離成單細(xì)胞時(shí),常用的酶是纖維素酶和果膠酶。

()√√突破一植物組織培養(yǎng)

1.細(xì)胞全能性(1)原理:細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。(2)體內(nèi)細(xì)胞全能性不表達(dá)的原因:基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性

表達(dá)。(3)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件:具完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),離體,無(wú)菌,一定的營(yíng)養(yǎng)、激素

和其他適宜的外界條件。(4)細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度成反比。(5)全能性大小:考點(diǎn)突破受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。(動(dòng)物細(xì)胞全能性受限制,但細(xì)胞核具有全能

性)。2.植物激素在組織培養(yǎng)中的作用在配制好的MS培養(yǎng)基中,常常需要添加植物激素,其中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂

素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。植物激素的濃度、

使用的先后順序以及用量的比例等,都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(1)按照不同的順序使用這兩類(lèi)激素,會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先使用生長(zhǎng)素,后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂,但細(xì)胞不分化先使用細(xì)胞分裂素,后使用生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂又分化同時(shí)使用分化頻率提高生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的用量比值植物細(xì)胞的發(fā)育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成(2)當(dāng)同時(shí)使用這兩類(lèi)激素時(shí),兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。

知能拓展

植物組織培養(yǎng)的條件①無(wú)菌:由于培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)十分豐富,微生物極易在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)繁殖,因

此,需要對(duì)外植體采用酒精、過(guò)氧化氫等進(jìn)行消毒,消毒后的外植體需要用

無(wú)菌水充分沖洗,以避免消毒劑對(duì)外植體生長(zhǎng)分化產(chǎn)生影響。在整個(gè)植物

組織培養(yǎng)過(guò)程中都需要保持嚴(yán)格的無(wú)菌條件。②培養(yǎng)基:植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)包括水和無(wú)機(jī)鹽,有機(jī)營(yíng)養(yǎng)包括

蔗糖、維生素和氨基酸等。激素包括生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。當(dāng)生長(zhǎng)素∕

細(xì)胞分裂素這一比例大時(shí),主要誘導(dǎo)根原基的形成;比例小時(shí),主要誘導(dǎo)芽

原基的形成。因此激素的含量是培養(yǎng)基配制的關(guān)鍵所在。③選材:所選材料的組織細(xì)胞要具有分裂能力。④環(huán)境條件:在脫分化形成愈傷組織時(shí),要在黑暗條件下培養(yǎng)。在有光條件

下容易分化產(chǎn)生維管組織,不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。而再分化時(shí),則一

定要有光照,因?yàn)橛泄鈼l件下植物才能進(jìn)行光合作用,為植物提供營(yíng)養(yǎng)?？枷蛞赃x擇題的形式考查植物組織培養(yǎng)過(guò)程(2015江蘇南通一調(diào),17,2分)科學(xué)家能利用胡蘿卜組織在實(shí)驗(yàn)室中培育出完

整的胡蘿卜植株。此過(guò)程中不需要

(

)A.制備含蔗糖等有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的固體培養(yǎng)基B.對(duì)離體的組織要進(jìn)行快速消毒C.使用胰蛋白酶處理制備細(xì)胞懸液D.控制光照及培養(yǎng)基中植物激素的種類(lèi)和含量分),如蔗糖和植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素),而且需加入瓊脂制成固體培

養(yǎng)基;植物組織培養(yǎng)需要無(wú)菌無(wú)毒條件,需要對(duì)離體的組織要進(jìn)行快速消

毒,對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌;植物組織培養(yǎng)不需要制備細(xì)胞懸浮液;外植體的脫

分化和再分化與培養(yǎng)基中的植物激素的種類(lèi)及其比例有密切關(guān)系,如細(xì)胞

分裂素和生長(zhǎng)素的濃度和比例不同,誘導(dǎo)生根和發(fā)芽的能力不同,另外愈傷

組織的誘導(dǎo)往往需要暗培養(yǎng),再分化一定要有光照,D正確。?答案

C植物組織培養(yǎng)需在培養(yǎng)基中加入一定的營(yíng)養(yǎng)(無(wú)機(jī)、有機(jī)成突破二植物體細(xì)胞雜交

1.概念:指將不同種的植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種

細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。2.原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。3.過(guò)程:

(1)過(guò)程①為去除細(xì)胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體,常用方法是酶解法,所用

到的酶是纖維素酶和果膠酶。(2)過(guò)程②是原生質(zhì)體的融合,人工誘導(dǎo)融合的物理法包括離心、振動(dòng)、電

激等;化學(xué)法一般用聚乙二醇(PEG)作誘導(dǎo)劑。(3)過(guò)程③是原生質(zhì)體融合后再生出細(xì)胞壁,這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)

志。(4)植物體細(xì)胞雜交的意義:克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,培育作物新品

種。

知能拓展

植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中雜種細(xì)胞類(lèi)型及檢測(cè)方法(1)誘導(dǎo)產(chǎn)物(假設(shè)用于雜交的兩種植物細(xì)胞分別為A、B)①未融合的細(xì)胞:A和B;②兩兩融合的細(xì)胞:AA、BB和AB;③多細(xì)胞融合體。(2)檢測(cè)方法:對(duì)誘導(dǎo)產(chǎn)物中的細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng),然后根據(jù)得到的植

物性狀進(jìn)行判斷。①若只表現(xiàn)出一種植物的性狀,說(shuō)明是未融合細(xì)胞。②若得到的是具有兩種親本性狀的植物,說(shuō)明是雜種植株。③若得到的是兩種親本性狀的植物,且一種植物的性狀得到加強(qiáng),則是多

細(xì)胞融合體。④若得到的是一種植物的性狀,但是效果得到加強(qiáng),則是同種細(xì)胞融合的結(jié)

果。名稱(chēng)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和細(xì)胞的全

能性4.植物體細(xì)胞雜交與植物組織培養(yǎng)的比較過(guò)程離體的植物器官、組織或細(xì)胞

愈傷組織

根、芽或胚狀體

植物體植物細(xì)胞A

原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B?

融合的原生質(zhì)體AB

植物細(xì)胞B雜種細(xì)胞AB

雜種植株

愈傷組織注意事項(xiàng)(1)取材:選取有形成層的部位最容易

誘導(dǎo)形成愈傷組織(2)光照:在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往

要暗培養(yǎng),有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生

愈傷組織。當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉

時(shí),一定要有光照,有利于葉片內(nèi)葉綠

素的合成(1)去壁方法:酶解法,所用的酶是纖維

素酶和果膠酶(2)人工誘導(dǎo)融合的方法:物理法:離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法:聚乙二醇

易混辨析

植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的比較①植物體細(xì)胞雜交:若兩個(gè)不同品種的植物細(xì)胞A、B進(jìn)行融合,A含有2X

條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為Aabb,B含有2Y條染色體,2個(gè)染色體組,其

基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2X+2Y,基因型

為AabbccDd。從中不難看出,體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞,不

管是染色體數(shù)、基因型還是染色體組都采用直接相加的方法。②植物的有性雜交:植物有性雜交是利用遺傳性狀不同的親本進(jìn)行交配,以

組合兩個(gè)或多個(gè)親本的優(yōu)良性狀于雜種體中,并經(jīng)過(guò)基因的分離和重組,產(chǎn)

生各種性狀的變異類(lèi)型,從中選擇出最需要的基因型,進(jìn)而創(chuàng)造出對(duì)人類(lèi)有

利的優(yōu)良品種。根據(jù)雜交親本間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近,有性雜交又分為近緣雜

交和遠(yuǎn)緣雜交兩大類(lèi)。前者是指同一植物種內(nèi)的不同品種之間的雜交,后

者指在不同植物種或?qū)匍g進(jìn)行的雜交,包括野生種和栽培種之間的雜交。③有性生殖過(guò)程中性狀的遺傳符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律,而植物體細(xì)胞雜交性

狀的遺傳不符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律。

考向以選擇題的形式考查植物體細(xì)胞雜交的知識(shí)1.如圖表示通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育番茄—馬鈴薯的流程圖.相關(guān)敘

述錯(cuò)誤的是

(

)

A.圖中①至⑤過(guò)程涉及細(xì)胞的分裂和分化,但不涉及減數(shù)分裂B.②過(guò)程常用的方法有電激、PEG誘導(dǎo)和滅活病毒誘導(dǎo)C.激素的濃度和比例可以調(diào)控④⑤過(guò)程中細(xì)胞的脫分化和再分化D.圖中依據(jù)的生物學(xué)原理有細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性

答案

B圖中①至⑤過(guò)程表示植物體細(xì)胞雜交,涉及細(xì)胞的分裂和分化,但不涉及有性生殖過(guò)程的減數(shù)分裂,A正確;②過(guò)程常用的方法有電激、

PEG誘導(dǎo),但不采用滅活的病毒,B錯(cuò)誤;生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度和比例

可以調(diào)控④⑤過(guò)程中細(xì)胞的脫分化和再分化,C正確;植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

依據(jù)的原理有細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性,D正確。2.(2015江蘇徐州質(zhì)量檢測(cè),19,2分)下面關(guān)于植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的說(shuō)法,不

正確的是

(

)A.必須有纖維素酶和果膠酶的存在B.要經(jīng)過(guò)組織培養(yǎng)的過(guò)程C.可以實(shí)現(xiàn)種間或種內(nèi)雜交D.原生質(zhì)體融合必須借助誘導(dǎo)劑

答案

D在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交時(shí),要除去細(xì)胞壁才能進(jìn)行原生質(zhì)體的融合。植物細(xì)胞細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠,利用纖維素酶和果

膠酶就可除去細(xì)胞壁。植物體細(xì)胞雜交主要指種間雜交,也可以進(jìn)行種內(nèi)

雜交。原生質(zhì)體融合時(shí)可以借助誘導(dǎo)劑,如聚乙二醇,也可以采用物理法,

如離心、振動(dòng)、電激等。在完成體細(xì)胞雜交形成雜種細(xì)胞后,再通過(guò)組織

培養(yǎng)的過(guò)程,產(chǎn)生新個(gè)體。突破三植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

1.微型繁殖:不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性,還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種

苗的大量繁殖。2.脫毒植物的培養(yǎng)與檢測(cè)(1)培育脫毒植株的原因:生產(chǎn)上許多無(wú)性繁殖作物均受到病毒的侵染,從

而導(dǎo)致品種嚴(yán)重退化、產(chǎn)量降低和品質(zhì)變差。(2)培育方法:利用植物分生組織進(jìn)行培養(yǎng),可以使新長(zhǎng)成的植株脫除病毒。(3)原理:莖尖等新生組織中不帶病毒(病毒在植物體內(nèi)分布不均勻);植物細(xì)

胞的全能性。(4)檢測(cè)病毒存在的方法:①在分子水平上用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)病毒的基因;②在分子水平上利用抗原—抗體的雜交反應(yīng)檢測(cè)病毒的蛋白,進(jìn)而判斷病

毒是否存在;③在個(gè)體水平上通過(guò)采用病毒侵染、觀察個(gè)體是否發(fā)生病變的方法進(jìn)行

檢測(cè)。3.人工種子下圖是人工種子的結(jié)構(gòu)示意圖。

(2)人工胚乳中可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生

素、有益菌等,以利于胚狀體生長(zhǎng)發(fā)育成幼苗。(3)人工種子的優(yōu)點(diǎn)①解決了某些作物品種繁殖能力差、結(jié)子困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題。②固定雜種優(yōu)勢(shì)。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,而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種

的遺傳特性。③快捷高效的繁殖方式。天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)的限制,一般每年只能

繁殖1~2次,有些甚至十幾年才繁殖一次,而人工種子生產(chǎn)不受季節(jié)限制,而

且快捷高效。(1)獲取方法:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料,用人工薄膜包裝。④可控制植物的生長(zhǎng)發(fā)育與抗逆性。針對(duì)植物種類(lèi)和土壤條件,在人工種

子的包裹中還可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生

素、有益菌等。⑤用人工種子播種