复习选修3.植物细胞工程概要

点击进入相应模块2.1植物细胞工程体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识一、细胞工程的概念理解1.原理和方法：细胞生物学和_____________2.操作水平：___________或细胞器水平3.工程目的按照人的意愿来改变_________________或______________。4.根据操作对象的不同分类植物细胞工程和_______________。分子生物学细胞水平细胞内的遗传物质获得细胞产品动物细胞工程体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识(_______)二、植物细胞工程1.理论基础——______________（1）概念：每个生物细胞都具有发育成完整生物体的潜能。（2）物质基础：细胞中具有本物种_______________。2.植物组织培养技术（1）概念理解：培养对象：_______________________。培养条件：无菌、_________________、相关激素等人工控制条件。培养结果：产生______________，最终形成____________。（2）操作流程：外植体根、芽或胚状体试管苗细胞的全能性全部遗传信息离体的器官、组织、细胞人工配制的培养基愈伤组织、丛芽完整的植株脱分化愈伤组织再分化体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识3.植物体细胞杂交技术（1）概念：将________的植物体细胞,在一定条件下融合成___________,并把杂种细胞培育成____________的技术。（2）操作流程：不同种杂种细胞新的植物体细胞A细胞B原生质体B原生质体A融合的原生质体杂种细胞杂种植株去壁再生壁植物组织培养体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识（3）流程分析：①获得原生质体的方法：______________________去除细胞壁。②诱导原生质体融合的方法物理法：__________________等；化学法：用__________作为诱导剂。③原生质体融合的原理：________________________。④原生质体融合完成的标志：______________________。（4）意义：___________________________。利用纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激聚乙二醇细胞膜具有一定的流动性杂种细胞再生出细胞壁克服了远缘杂交不亲和的障碍体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【点拨】（1）由于细胞分化的原因，每个具有全能性的生物体细胞在非离体情况下并不能表现全能性。（2）两种植物杂交成功后杂种植株并不一定表现出两种植物的优良性状，其基因的表达还需要人工相关技术的进一步参与。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识三、植物细胞工程的实际应用实际应用植物繁殖的新途径作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产:微型繁殖作物脱毒(常利用茎尖等分生组织)人工种子(胚状体等外包裹人工薄膜得到的种子)单倍体育种突变体的利用如人参皂甙干粉的生产体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【点拨】（1）自然种子属于有性生殖方式，而人工种子属于无性生殖方式。（2）单倍体育种过程中虽然存在植物组织培养，但属于有性生殖方式繁殖后代。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识植物组织培养和植物体细胞杂交的比较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离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽或胚状体植物体脱分化再分化发育植物细胞A原生质体A原生质体B融合的原生质体AB植物细胞B杂种细胞AB杂种植株愈伤组织去壁去壁人工诱导再生壁脱分化再分化体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识名称植物组织培养植物体细胞杂交选材技术操作关系选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同植物细胞融合后形成的杂种细胞脱分化、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体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【高考警示钟】1.不同细胞的全能性不同，具体表现为：受精卵生殖细胞体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。2.脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。3.植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同（生根或生芽）。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【典例训练1】通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产)，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识(1)A是____________________酶，B是_______________，D是具有_________优良性状的幼芽。D长成的幼苗需要选择的原因是__________________________。（2）由C形成植株的过程利用了_____________技术，形成愈伤组织需要经过_________过程，愈伤组织形成D需要经过___________过程。整个培养过程要在_______条件下进行。（3）植物体细胞融合成功的标志是_______________________。目前植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决，如________________________，尽管如此，这项新技术在________________________等方面取得的重大突破还是震撼人心的。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【解题指南】1.知识储备植物体细胞杂交过程和植物组织培养过程。2.解题关键（1）明确诱导原生质体融合后产生的杂种细胞有多种，需经筛选。（2）注意流程图中关键字眼：“用钠盐浓度为0.6%的固体培养基培养”，即筛选掉了不耐盐的愈伤组织。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【解析】（1）由植物细胞变成原生质体，主要原因是去掉了细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶，酶有专一性，所以应用纤维素酶和果胶酶处理。两个原生质体经PEG诱导后融合，再生出细胞壁后变成杂种细胞，利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗，并非每个细胞都能表达出耐盐性状，需要利用含盐培养基进行选择。（2）C细胞是杂种细胞，形成植株需要植物组织培养过程，经历了细胞的脱分化过程和再分化过程。过程中涉及到培养基培养过程，所以无菌操作非常重要。（3）植物细胞融合时，核质应该都进行融合，当细胞壁再生时，说明融合后的细胞核与细胞质进行正常的新陈代谢了，即融合成功。植物体细胞杂交虽然克服了远缘杂交不亲和的障碍，但让杂合子表达出两种植物的优良性状有时还比较困难。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识答案：（1）纤维素酶和果胶融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种（2）植物组织培养脱分化再分化无菌（3）再生出新的细胞壁不能按照人的意愿表达两个亲本的性状克服远缘杂交不亲和的障碍体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识植物细胞工程的实际应用1.植物繁殖的新途径（1）微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。微型繁殖两个优点（2）作物脱毒：①解决的问题：无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量降低，品质变差。②解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。③理论基础：植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。①保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识④成果：采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等。（3）人工种子：①获取方法：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，用人工薄膜包装。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识②解决的问题：a.一些植物繁殖周期长,数年后才能结出种子；b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；c.常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识2.单倍体育种和突变体利用的比较项目原理优点成果单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限单育1号烟草品种，11号水稻和京花1号小麦品种等突变体利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的野生烟草等体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识3.细胞产物的工厂化生产（1）细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。（2）成功的实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现了工厂化生产。【高考警示钟】1.利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。2.人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【典例训练2】（2012·福州模拟）如图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图,请据图回答:体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识（1）图中单倍体植株通常的获取方式是___________________。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是_______________________________。（2）图中B和C过程的不同点是__________________________，这种不同主要的决定因素是_____________________________。（3）若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理_______________________________________________。（4）若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的__________结构，该结构与正常受精卵形成的________________有类似的结构和发育过程。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识（5）若D为胡萝卜—羊角芹，②过程常用的物理方法有____________________等；经融合处理后，含有的细胞类型有_______种（若融合的细胞只考虑两两融合）。【解题指南】1.考查实质植物细胞工程的原理和应用。2.解题关键(1)明确植物组织培养的过程;(2)明确愈伤组织和胚状体的重要应用。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识【解析】(1)图中A过程表示单倍体育种,获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍,变成A植株,则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗,以抑制纺锤体的形成过程。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养,其不同点是B过程中形成的是胚状体,而C过程形成的是丛芽,这种不同主要的决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。(3)在组织培养过程中获得突变体,一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织,再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的人工种子,则应选用图中的胚状体结构,该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识(5)若D为植物细胞融合的过程,②过程常用的物理方法有离心、振动、电激等;经融合处理后,不一定所有细胞都参与融合过程，所以含有的细胞类型有5种:正常的胡萝卜细胞、正常的羊角芹细胞、胡萝卜-胡萝卜融合细胞、羊角芹-羊角芹融合细胞和胡萝卜-羊角芹融合细胞，而两两融合的为3种。答案：(1)花药离体培养抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成(2)B过程中形成的是胚状体,而C过程形成的是丛芽细胞分裂素与生长素的比值(3)愈伤组织(4)胚状体胚(5)离心、振动、电激3体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识1.如图为白菜与甘蓝体细胞杂交育成白菜-甘蓝杂种植株的示意图。请据此回答：体验·双基考题归纳·核心考点回扣·主干知识（1）图中①过程用到的酶是____________________________，作用的结果是获得___________________。（2）在②过程中，常用的化学诱导剂是_________________