2016届高三生物第一轮复习-专题2-1植物细胞工程课件-新人教版选修3

专题2细胞工程2.1植物细胞工程考纲考情三年9考高考指数：★★★★☆植物的组织培养Ⅱ三年考题2014年(2考)：新课标全国卷ⅡT40，广东T292013年(3考)：新课标全国卷ⅡT40，天津T9，四川T12012年(4考)：新课标全国卷T39，广东T2，江苏T22，山东T34考情播报1.考查内容：主要考查植物组织培养的主要操作过程及应用，植物体细胞杂交的过程及应用。2.考查方式：可以结合实例考查植物组织培养技术的操作和应用，也可以结合基因工程，考查转基因生物的培养过程。3.考查题型：以非选择题为主，属中档题。【知识梳理】一、细胞工程的概念理解项目内容原理、方法___________和___________操作水平_________或细胞器水平工程目的改变细胞内的_________或获得细胞产品工程特点定向性：按照人的意愿广泛性：克服了_______________的障碍类型_____________和动物细胞工程细胞生物学分子生物学细胞水平遗传物质远缘杂交不亲和植物细胞工程二、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_______________________。2.物质基础：细胞内含有本物种全部的_________。3.体内细胞全能性不表达的原因：基因在特定的时间和空间条件下___________，形成不同的组织、器官。发育成完整生物体的潜能遗传信息选择性表达三、植物组织培养技术1.原理：_____________。2.概念理解3.操作流程：外植体_________根、芽或胚状体→试管苗。培养对象：离体的_____________________培养条件：_____、人工配制的培养基、相关_____等培养结果：产生_________、丛芽，最终形成_________细胞的全能性植物器官、组织、细胞无菌激素愈伤组织完整植株脱分化愈伤组织再分化四、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_____细胞，并把_____细胞培育成新的_______的技术。杂种杂种植物体2.操作流程：(1)过程①为去除_______获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是_________________。(2)过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括__________________等；化学法一般用_________(PEG)作为诱导剂。(3)过程③是原生质体融合后再生出_______，这是原生质体融合成功的标志。(4)植物体细胞杂交的意义：克服了_____________________。细胞壁纤维素酶和果胶酶离心、振动、电激聚乙二醇细胞壁远缘杂交不亲和的障碍五、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_________优良品种的植物组织培养技术。(2)作物脱毒：选取作物_________(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。(3)人工种子：以植物组织培养得到的_______、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。2.作物新品种的培育：___________和突变体的利用。3.细胞产物的工厂化生产：如_____________的生产。快速繁殖无毒组织胚状体单倍体育种人参皂甙干粉【速记卡片】1.植物组织培养：(1)条件：离体组织、器官或细胞(外植体)、适宜的营养、植物激素。(2)原理：细胞全能性。(3)过程：脱分化、再分化。(4)结果：得到个体或细胞产物。2.植物体细胞杂交：(1)原理：细胞膜的流动性、细胞全能性。(2)过程：去细胞壁、融合、植物组织培养。(3)融合方法：物理法(离心、振动、电激等)、化学法(聚乙二醇等)。(4)结果：杂种植株。(5)意义：克服了远缘杂交的不亲和的障碍。考点一植物组织培养与植物体细胞杂交1.植物组织培养与植物体细胞杂交比较：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名称植物组织培养植物体细胞杂交过程名称植物组织培养植物体细胞杂交选材选取根尖、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.脱分化和再分化的比较：内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽条件a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需要光照a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例高或低，分别诱导生根或生芽d.光照3.杂种植株分析：(1)杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征。原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。(2)杂种植株的染色体组成和基因型：①分析方法：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。②实例：若一植物细胞含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2Y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X+2Y，基因型为AabbccDd。【高考警示】植物组织培养原理和过程的剖析(1)全能性大小比较：不同细胞体现全能性能力的大小不同，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)植物组织培养过程对激素的要求：植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素比例不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。【考题回访】1.(2015·广州模拟)如图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程。请据图回答下列问题：(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和两类植物激素。(2)此过程依据的原理是。A和B阶段主要进行的分裂方式是，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞等。(3)此过程要无菌操作，主要是指对进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因的结果。【解题指南】解答本题时特别关注以下两点：(1)植物组织培养的培养基成分中营养成分和激素的种类。(2)植物组织培养的过程中需要无菌操作，脱分化过程中不需要光照，但再分化过程中需要光照。【解析】(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。(2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。A是脱分化过程，B是再分化过程，两者均进行有丝分裂，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞分化等。(3)植物组织培养过程需要无菌操作，主要是指对培养基进行灭菌消毒。再分化阶段需要光照，原因是在此过程中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因选择性表达的结果。答案：(1)无机物生长素(2)植物细胞的全能性有丝分裂分化(3)培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达【延伸探究】本题图中A阶段和B阶段对细胞分裂素和生长素的要求分别是什么？提示：在A阶段，即脱分化阶段，生长素/细胞分裂素的值相对适中；在B阶段，即再分化阶段，生长素/细胞分裂素的值高或低，则分别诱导生根或生芽。2.(2015·太原模拟)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先去除细胞壁，获得具有活力的，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成组织，然后经过形成完整的杂种植株。这种培育技术称为。(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指。假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培养得到的等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。(1)去除细胞壁后，得到原生质体。诱导融合后，原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体，多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，无法形成正常配子导致不育。(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包裹上人工种皮即可形成人工种子。答案：(1)原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可)在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可)(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)【易错提醒】动植物细胞融合的促融方法不同：动物可以用灭活的生物病毒促进细胞融合。【加固训练】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：(1)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，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。【解析】(1)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，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。答案：(1)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2.(2015·徐州模拟)下面为“番茄-马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答问题：(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种植株？为什么？______________________________________。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是，依据的原理是，其中过程②称为技术，过程④相当于。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄-马铃薯”属于倍体植株。(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养进行到(填字母编号)阶段即可。【解题指南】解答本题的关键是明确以下两点：(1)植物体细胞杂交的过程分为植物体细胞融合和植物组织培养两个阶段。(2)植物体细胞杂交过程中染色体数目变化和染色体数目变异的联系。【解析】(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程②是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程④的结果是形成了愈伤组织，所以④为脱分化。(3)“番茄-马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，要实现其工业化生产需将柴油树细胞培养到愈伤组织，然后进行提取。答案：(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离(2)植物组织培养植物细胞的全能性原生质体融合脱分化(3)六(4)e考点二植物细胞工程的应用1.植物繁殖的新途径：(1)微型繁殖。①概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。②微型繁殖有两个优点。a.保持优良品种的遗传特性。b.高效快速地实现种苗的大量繁殖。(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