选修③专题二细胞工程

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网专题二细胞工程第1节植物细胞工程植物组织培养及应用例1（2007年广东生物，41）香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒（BBTV，单链环状DNA病毒）引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种植水平，具有重要意义。请根据上述材料，回答下列问题：（1）简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。（2）脱毒香蕉苗的获得，可采用的方法，此方法的依据是和。（3）建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请问可用哪些方法检测病毒的存在？（列举两种方法）（4）如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？（列举两点）（5）从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。另外，抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。答案（1）选取香蕉外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织，然后通过调整植物激素比例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗（或通过诱导形成大量胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发长成幼苗）（2）茎尖（分生组织）组织培养茎尖不带病毒（或病毒在植物体内分布不均匀）植物细胞的全能性（3）①BBTV病毒基因的检测（DNA分子杂交技术）；②BBTV病毒蛋白的检测（获得抗血清，利用抗原——抗体的杂交反（4）将afp基因插入土壤农杆菌的质粒中，构建基因表达载体，通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括：①外源基因扩散到其他物种（外源基因漂移）；②转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能；③转基因植株扩散对生物多样性的影响；④转基因植物残体或分泌物对环境的影响（5）体细胞杂交育种，其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种（或体细胞诱变育种，其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养的细胞发生基因突变，然后筛选培育出抗寒品种）。蛋白质工程方法的步骤为:①果胶裂解酶蛋白的功能分析;②果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计；③果胶裂解酶基因的改造植物体细胞杂交例2据图回答下列问题：（1）过程①②是用处理细胞的细胞壁，后经③过程诱导原生质体融合，实际融合的过程中原生质体可能会形成种细胞团（只考虑两个细胞融合的情况）。④是的过程，与此过程密切相关的细胞器是。（2）在⑤过程培养中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网（3）若番茄细胞内含A条染色体，马铃薯细胞内含B条染色体，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育（假设能成功），得到的后代应含条染色体，还必须用来处理幼苗，才能得到可育的番茄——马铃薯植株，此时体细胞中含有条染色体。（4）若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则杂种植株为倍体。答案（1）纤维素酶和果胶酶3细胞壁再生高尔基体（2）植物激素无菌（3）2BA秋水仙素A+B（4）六1.玉米是雌雄同株异花的单子叶植物，是生产和科研的好材料。现有两个玉米品种，其基因型分别为yyRr和Yyrr。科学家将它们的花粉除去细胞壁后进行原生质体融合，再把这些融合细胞进行组织培养，培育出了玉米新品种。（1）上述育种方法采用了技术，其生物学原理是。这项研究的意义是。（2）在组织培养的培养基中除了必要的营养物质外，还必须添加。培养过程中，融合细胞首先通过细胞分裂形成，这个过程叫。（3）在植物组织培养一段时间后，发现不同细胞所含蛋白质种类和数量有明显差异，其原因是。（4）两个品种的花粉进行原生质体融合后，可产生种基因型的融合细胞（仅考虑两两融合），这些融合细胞再经过组织培养可以得到种不同于亲本表现型的玉米新品种。答案（1）植物体细胞杂交生物膜的流动性和细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍（2）植物激素（细胞分裂素和生长素）愈伤组织脱分化（去分化）（3）基因的选择性表达（4）622.（2008年海南生物，25）某二倍体植物是杂合子，下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答：（1）图中①表示的是该花粉培养过程中的过程，②表示的是过程，X代表的是，③表示的是过程，④表示的是诱导过程。（2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有。（3）对植株甲进行，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为种。花药培养在育种上的特殊意义是，从而开辟育种新途径。答案（1）脱分化再分化胚状体分化（或发育）生根本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网（2）激素单倍体细胞的全能性（3）染色体加倍无性繁殖乙（或经过染色体加倍的）一多缩短育种周期3.通过植物组织培养技术，可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下：离体的植物器官、组织或细胞①愈伤组织②胚状体萌发植物体（1）紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，不再需要经过②过程，且哪项条件是不需要的。A.消毒灭菌B.适宜温度C.充足光照D.适宜养料和激素（2）用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构，若包裹上人造种皮，制成人工种子，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。图中的⑤相当于种子结构中的，主要作用是。（3）为了有利于幼苗茁状成长，提高农作物产量，请设计两种对人工种子处理的方法。。答案（1）再分化C（2）胚乳提供胚状体发育所需的营养（3）在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等（答对2项即可）4.玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家做了大量的研究工作。如图是关于玉米培养的过程，请据图回答：（1）取玉米幼苗的茎尖进行，如图A→C，发育成植株D，取D的花药进行离体培养成幼苗，属于，如图E→F，经秋水仙素处理后发育成植株G；从生殖方式上分析，A→D属于生殖；从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了分裂。（2）取茎尖进行培养的原因是。（3）A→C的过程要严格控制。（4）用A→D过程获得的植株D，称为。若用D进行繁殖，种植的植株就或感染病毒。（5）用E→G途径育种的优点是。（6）若想培育出一种新的玉米品种，可以采用育种方式；若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用育种；若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利用技术。答案（1）组织培养单倍体育种无性有丝（2）分生区附近病毒极少，甚至无病毒（3）无菌（4）脱毒苗不会极少（5）直接得到稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限（6）诱变基因工程植物体细胞杂交5.（热点预测）番茄为自花传粉植物，在20世纪初，科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了番茄—马铃薯杂种植株（如图），但目前还没有实现这美妙的设想——地上结番茄果实、地下结本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网马铃薯块茎的植物。据图回答下列问题：（1）过程②叫做技术。与过程③密切相关的具有单层膜的细胞器为。（2）分别用红、绿荧光染料标记a、b细胞膜上的蛋白质，正在融合的原生质体一半发红色荧光，一半发绿色荧光。杂种细胞上a、b两种颜色的荧光均匀分布，这表明细胞膜具有性。（3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，依据的原理是，其中过程④相当于，过程⑤相当于，其细胞分裂方式为。（4）若利用此技术生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填字母编号）。（5）人工“种子”与自然种子相比，具有的特殊优点是。A.储运方便B.培植简易C.成活率高D.保持亲本优良性状（6）若运用传统的有性杂交能否得到上述杂种植株？，理由是。这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。（7）在“番茄—马铃薯”培育过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？。（8）如果过程②的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄多倍体植株的方法是。答案（1）原生质体融合高尔基体（2）一定的流动（3）植物组织培养植物细胞的全能性脱分化再分化有丝分裂（4）e（5）D（6）不能不同种或属的植物之间存在生殖隔离克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本组合范围（7）不遵循。因为在生物进行有性生殖过程中，才遵循孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交育种过程不属于有性生殖（8）用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗6.（2009年绵阳模拟）“白菜—甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图，请完成下列有关问题：（1）由杂种细胞D培育成“白菜—甘蓝”植株，采用的技术手段是。该过程说明植物细胞具有。（2）要制备“白菜—甘蓝”的人工种子，要在d步骤选取具有生根发芽能力的（结构），包裹上人造种皮制得。（3）在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是，融合依据的原理是。（4）要获得上图中白菜和甘蓝的原生质体，首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。现提供以下材料和用具：紫色洋葱磷片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。请你从中选择合适的材料，完成下面检验是否已除去细胞壁实验的方法步骤，并预测和解释实验结果。主要实验步骤：①选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液。其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是：适宜浓度的蔗糖溶液。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网世纪教育网--中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。版权所有@21世纪教育网②检验细胞壁分解液除去细胞壁。第一步：用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央，滴加适量细胞壁分解液，制成临时装片，得到实验组装片。第二步：。第三步：。结果预测和解释：。答案（1）植物组织培养全能性（2）胚状体（3）聚乙二醇（PEG）细胞膜的流动性（4）①可防止原生质体过度吸水涨破（保持原生质体正常的形态）②第二步：用适宜浓度的蔗糖溶液代替细胞壁分解液，其他操作同第一步，得到对照组装片第三步：在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态结果预测和解释：实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解；对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解7.制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹，并在薄膜以内放入一些营养物质，这层膜和这些营养物质分别具有种皮和胚乳的功能（如图所示）。在制造过程中还可以加入某些农药、菌肥等。据此材料回答下列问题：（1）胚状体来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是和。在这一过程中被培养的细胞始终受的调节。（2）从