考点82 植物细胞工程-备战2022年高考生物考点一遍过.doc
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1、 1细胞工程(1)操作水平:细胞水平或细胞器水平。(2)目的:按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物。2植物细胞的全能性(1)概念:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能。(2)原理:细胞内含有本物种的全部遗传信息。(3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。3植物组织培养技术(1)原理:植物细胞具有全能性。(2)过程4植物体细胞杂交技术(1)概念:将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(2)过程5植物细胞工程的应用(1)微型繁殖:优点是能够保持亲本的优良
2、性状。(2)作物脱毒:利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。(3)培育人工种子:可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。(4)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。(5)细胞产物的工厂化生产:即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。学科&网考向一 植物组织培养过程分析1如图表示四倍体兰花叶片植物组织培养的过程,下列相关叙述不正确的是四倍体兰花叶片愈伤组织胚状体兰花植株A通过消毒和无菌操作避免过程发生杂菌污染B此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体植株C细胞全能性表达的前提是过程,体现在过程D需生长调节物质调控过程细胞的分裂和分化【参考答案】B【试题解析
3、】分析题图:图示表示将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的过程,其中阶段表示脱分化,该阶段能形成愈伤组织,其细胞分化程度低,全能性高;阶段表示再分化过程,该阶段能形成胚状体,进一步发育形成植株。A、植物组织培养的过程要求无菌无毒的环境,其中外植体要进行消毒处理,而培养基需灭菌处理,A正确。B、由配子直接发育成的个体是单倍体,B错误。C、高度分化的细胞首先经过脱分化后形成愈伤组织,由于愈伤组织细胞没有分化,全能性较高,然后再分化过程就体现了愈伤组织的全能性,C正确。D、在植物组织培养过程中需要加入细胞分裂素和生长素,来调控细胞的分裂和分化,D正确。技法提炼植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
4、名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同的植物细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外,还要用酶解法去除细胞壁,用一定的方法诱导细胞融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交所用的技术更复杂2植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示:(1)培育胚状体利用了_这一项生物技术,胚状体再继续培养,则可培育出完整的植株,这体现了_。培养基中除了含有一定的营养外,还必须含有_等植物激素,还需要对培养基进行严格的_。(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的,若为
5、了获得三七的细胞产物,则只需要培养到_;若为了获得三七的人工种子,则需要培养到_。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的,要通过基因工程获取抗虫棉,目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是_法。(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中,必须要经过_。无丝分裂有丝分裂减数分裂原代培养传代培养植物体细胞杂交细胞融合脱分化再分化【答案】(1)植物组织培养 植物细胞的全能性 细胞分裂素、生长素 灭菌(2)愈伤组织 胚状体农杆菌转化(3)【解析】(1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织,通过再分化形成具有根和芽的胚状体,再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养,其原理为植物细胞的
6、全能性。培养基的成分包括水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等;培养基要求进行严格的灭菌。(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物,将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可;获得人工种子需培养至胚状体;棉花为双子叶植物,导入抗虫基因常用农杆菌转化法。(3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织,再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。考向二 植物体细胞杂交过程分析3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
7、椰菜原生质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图:下列表述正确的是A和过程涉及的激素主要是生长素和赤霉素B除了PEG外,灭活的仙台病毒可促进过程C用处理细胞时需要在较高渗透压溶液中进行D显微镜下供体染色体的存在可作为初步筛选杂种细胞的标志【参考答案】C【试题解析】分析题图:图示为采用植物体细胞杂交技术获得抗黑腐病杂种植株的流程图,其中表示采用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁的过程;表示诱导原生质体融合的过程;之后再采用植物组织培养技术即可得到杂种植株。A、和过程为植物组织培养的脱分化和再分化过程,涉及的激素主要是生长素和细胞分裂素,A错误;B、过程为植物细胞的融合过程,用到的诱融方法有
8、PEG处理、离心、振动、电激等。灭活的仙台病毒是诱导动物细胞融合的手段,B错误;C、过程表示原生质体的制备,在较高渗透压的甘露醇溶液中进行,要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁,C正确;D、用于融合的细胞一个是花椰菜的根细胞,一个是黑介菌的叶肉细胞,其中供体细胞特有的结构为叶绿体,故可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志,D错误。 解题技巧植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B):未融合的细胞:A和B。两两融合的细胞:AA、BB和AB。多细胞融合体。(2)检测方法:对诱导产物中的细胞进行植物组织培养,然后根据得到
9、的植物的性状进行判断。若只表现出一种植物的性状,说明是未融合细胞。若得到的是具有两种亲本性状的植物,说明是杂种植株。若得到的是具有两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强,则是多细胞融合体。若只表现出一种植物的性状且效果得到加强,则是同种细胞融合的结果。4科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如图所示,请据图回答下列问题:(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_。(2)过程常用的酶是_,细胞融合完成的标志是_。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_诱导融合
10、,在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况),当观察到_时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程和过程依次为_,过程中的培养基常添加的植物激素是_。(5)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含_条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_植株。【答案】(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶 再生出新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG) 3 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)
11、脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素(5)2(mn) 单倍体【解析】(1)植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤,两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶,细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二醇,两两融合的原生质体有三种:番茄番茄、马铃薯番茄、马铃薯马铃薯,其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程和过程分别表示脱分化和再分化,诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄马铃薯”体细胞有mn条染色体,有丝分裂后期染色体数目加倍;由配子发育成的个体均为单倍体。1在植物组织培养过程
12、中,容易获得突变体的主要原因是A培养基营养丰富,易于植物生长B培养的细胞一直处于不断的分裂状态C纺锤丝的形成容易受抑制DDNA复制容易受抑制2下图为植物组织培养技术的流程图,相关说法错误的是A植物组织培养过程需细胞分裂素和生长素共同调节B试管中细胞全能性最高C、分别是脱分化和再分化过程D过程培养基成分保持不变3如图表示利用棉花叶肉细胞进行原生质体培养的过程,据图分析不正确的是A过程的目的是去除细胞壁B该过程体现了植物细胞的全能性C过程中以适当配比的营养物质和生长调节剂进行诱导D过程形成的愈伤组织是高度分化的薄壁细胞4为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持,科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯
13、茎尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响,结果如下表所示,相关叙述错误的是处理外植体数/个分化苗数/苗脱毒苗数/苗小于0.3 mm20110.30.5 mm20107大于0.5 mm20134A为防止细菌污染,应对外植体进行消毒B脱分化时,应给予适宜光照诱导基因表达C根据培养阶段的不同要调整培养基中激素的比例D0.30.5 mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗5下列有关植物细胞工程应用的叙述,不正确的是A利用组织培养技术培养脱毒苗,获得具有抗病毒的新品种B利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的优良性状C利用细胞培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产D利用体细胞杂交技术获得“白菜-甘蓝”,克
14、服生物远缘杂交不亲和障碍6下图所示为培育农作物新品种的一种方式。下列说法正确的是A过程分别称为脱分化和再分化B该育种与传统杂交育种相比,最大的优点是繁殖速度快C该育种过程说明已分化的细胞仍具有表达的潜能D该育种方式涉及转基因技术、胚胎移植技术7紫草素具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中,取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织,再转入紫草素形成培养基,然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述中,不正确的是A工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化B愈伤组织无法进行光合作用,需从培养基吸收有机物C紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外D紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破8下面为番茄植物组织培养过程
15、的流程图解。以下相关叙述不正确的是A脱分化发生在b步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激素发挥了重要作用B再分化发生在d步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程C从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性D人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题9三七富含三七皂苷、三七多糖、三七素、黄酮等有效成分,具有止血、活血化瘀、消肿定痛、滋补强壮、抗疲劳、耐缺氧、抗衰老、降血脂、降血糖、提高机体免疫功能等众多作用。为了获取上述有效成分,某制药公司利用植物组织培养技术,从培养的愈伤组织中提取这些有效成分。请回答下列问题:(1)培养时,通常选择新生营养芽作为外植体,这是因
16、为_。外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为_,此过程需要使用的生长调节剂是_(填“脱落酸”或“2,4-D”)。(2)多倍体的愈伤组织细胞产生的有效成分量常高于二倍体。为了获得更多的有效成分,科研人员利用_处理二倍体愈伤组织细胞,使其细胞中的染色体数目加倍。欲确定愈伤组织细胞中的染色体数目,通常需制成装片,进行显微镜观察,此过程中需要对染色体染色,常用的染色剂是_。(3)为获得多倍体的愈伤组织细胞,也可以先用_酶去除细胞壁,获得具有活力的_。再用化学诱导剂诱导细胞两两融合,形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织。若要得到多倍体植株,可在上述的基础上,再经_形成。10下图表示通过细胞工程技术,利用甲
17、(2n)、乙(2n)两种植物(各含有一种不同的优良性状)培育高产耐盐植株的过程,其中序号代表过程或结构。请回答下列问题:(1)培育高产耐盐植株时,用化学方法诱导甲、乙原生质体融合时,一般用_作为诱导剂。 (2)由获得的细胞培养获得愈伤组织的过程叫作_,愈伤组织再经_发育成植株幼苗。 (3)上述通过植物细胞工程培育高产耐盐植株的技术叫作_。该项技术的优点是可克服_的障碍。 (4)愈伤组织在诱导生根的培养基上未形成根,但分化出了芽,原因可能是_。由发育成幼苗利用的生物学原理是_。11(2019北京卷·4)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别
18、获得抗甲、乙的转基因植株。再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种,以下对相关操作及结果的叙述,错误的是A将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体12(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
19、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(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的_进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是_(用流程图表示)。13(2019全国卷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。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
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