新教材 精品生物 选择性必修三 第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用Word下载.docx

新教材 精品生物 选择性必修三 第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用Word下载.docx

《新教材 精品生物 选择性必修三 第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材 精品生物 选择性必修三 第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用Word下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）原理：

细胞的全能性和染色体变异。

（2）过程：

花药（或花粉）

单倍体植株

纯合二倍体植株

优良品种。

（3）优点

①子代是能稳定遗传的纯合子。

②极大地缩短了育种的年限。

③是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。

（4）实例

①世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。

②单倍体育种与常规育种相结合的新品种：

水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等。

2．突变体的利用

在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。

从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

（2）过程

（3）利用：

筛选出有用的突变体，培育新品种。

如培育抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。

（4）实例：

抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。

3．细胞产物的工厂化生产

（1）细胞产物类型

①初生代谢物：

初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中一直进行着。

初生代谢物是通过初生代谢产生的，自身生长繁殖所必需的物质，如糖类、脂质、蛋白质和核酸等。

②次生代谢物：

次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下进行，在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物，如酚类、萜类和含氮化合物等。

（2）技术：

植物细胞培养，指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。

（3）过程

人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现工厂化生产。

（5）意义：

不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。

（1）单倍体育种只是为了获得单倍体（　　）

（2）突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织（　　）

（3）次生代谢物在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源（　　）

（4）紫杉醇存在于紫杉属植物体内，是初生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌的治疗（　　）

答案　

（1）×

（2）√　（3）√　（4）×

1．回答与单倍体育种有关的问题：

（1）以流程图的形式表示单倍体育种过程。

提示　正常植株―→花药

单倍体幼苗

纯合子―→选择所需类型。

（2）该过程利用了什么原理？

提示　利用了植物细胞的全能性和染色体（数目）变异的原理。

2．回答与突变体的利用有关的问题：

突变体的利用过程如图所示：

诱变处理　　

↓

外植体

愈伤组织―→突变体

新品种

↑

诱导分化

请据图分析：

（1）突变体育种的原理是什么？

提示　基因突变和植物细胞的全能性。

（2）在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？

提示　愈伤组织细胞分裂旺盛，一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。

（3）诱导分化得到的突变体都可以利用吗？

为什么？

提示　大都不可以。

因为基因突变具有多害少利性，即得到的突变体大多是有害的。

（1）与传统的从植物体内提取相比，工厂化生产细胞产物有哪些优点？

提示　不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。

（2）为什么不能从植物体内直接提取？

提示　由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。

植物细胞工程的应用

1．植物的快速繁殖技术不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。

2．植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，因此，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。

3．单倍体育种是通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，染色体加倍后当年便可获得稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限。

4．细胞产物的工厂化生产是利用植物细胞培养来获得目标产物的。

5．在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。

从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育出新品种。

1．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。

为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是（　　）

A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗

B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗

C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上

D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养

答案　B

解析　为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；

花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体组织培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。

2．如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力

B．②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织

C．③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化

D．培养基A、B中生长素和细胞分裂素的浓度和比例不同

答案　C

解析　③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。

3．如图是利用某种植物（基因型为AaBb）产生的花粉进行单倍体育种的示意图。

据图判断，下列叙述错误的是（　　）

花粉

幼苗A

植株B

A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期

B．通过过程①②得到的植株既有纯合子又有杂合子

C．过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素或植物生长调节剂

D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限

解析　过程②通常使用的试剂是秋水仙素，其原理是抑制纺锤体的形成，作用时期是细胞有丝分裂前期，A正确；

过程①是花药离体培养，获得单倍体植株A，其基因型有AB、Ab、aB、ab四种，过程②经过诱导染色体加倍获得纯合的植株B，B错误；

过程①中必须使用一定量的植物激素或植物生长调节剂，C正确；

与杂交育种相比，单倍体育种的优点是能明显缩短育种年限，D正确。

4．如图所示为利用体细胞诱变技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程，下列叙述错误的是（　　）

A．该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞的全能性

B．过程①、②分别为脱分化、再分化

C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同

D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂

解析　γ射线照射愈伤组织，能诱发基因突变；

白三叶草组织细胞培养形成白三叶草植株的原理是植物细胞的全能性，A正确；

图中过程①为脱分化、过程②为再分化，B正确；

白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化，基因选择性表达，故RNA种类不同，C错误；

由于基因突变具有多害少利性和不定向性，需要通过检测与筛选进而培育作物新品种，所以过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂，D正确。

5．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是（　　）

A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性

B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例

C．经过程①细胞的形态和结构未发生变化

D．过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖

解析　细胞全能性以细胞发育成个体或分化成其他各种细胞为标志，而图中并没有体现细胞的全能性，A项错误；

过程①是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，B项正确、C项错误；

过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖，D项错误。

6．（2019·

福建三明一中第一次月考）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。

答案　

（1）细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织　脱分化　2,4－D　

（2）秋水仙素或低温　醋酸洋红液（或甲紫溶液）　（3）纤维素酶和果胶　原生质体　再分化

解析　

（1）新生营养芽细胞的分化程度低，容易诱导形成愈伤组织，进行植物组织培养时，选择新生营养芽作为外植体容易获得成功。

外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为脱分化。

2,4－D为生长素类似物，而生长素能够促进细胞伸长生长，脱落酸的主要作用之一是抑制细胞分裂，所以脱分化过程需要使用的生长调节剂是2,4－D。

（2）秋水仙素或低温可抑制纺锤体的形成，进而使其细胞中的染色体数目加倍。

染色体可被醋酸洋红液或甲紫溶液等碱性染料染成深色，因此欲用显微镜观察确定愈伤组织细胞中的染色体数目，常用醋酸洋红液或甲紫溶液对染色体染色。

（3）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。

愈伤组织细胞经过再分化可发育成植物体。

A组　基础对点练

题组一　植物繁殖的新途径

1．下列属于植物的快速繁殖技术的是（　　）

A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗

B．水稻种子萌发并长成新个体

C．扦插的葡萄枝长成新个体

D．柳树芽发育成枝条

答案　A

解析　水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；

扦插的葡萄枝长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖。

2．研究发现，经水浴处理后再组织培养获得的草莓幼苗脱毒效果更好。

下列叙述错误的是（　　）

→

A．病毒在植物体内的分布是不均匀的

B．40℃水浴可能有利于延缓病毒增殖扩散速度

C．剥取的茎尖需要进行无菌处理

D．脱毒苗具有病毒抗性，不会再感染病毒

答案　D

解析　病毒在植物体内的分布是不均匀的，很少在茎尖分布，A正确；

40℃水浴可能不利于病毒繁殖，有利于延缓病毒增殖扩散速度，B正确；

剥取的茎尖需要进行无菌处理，以免培养过程中被污染，C正确；

脱毒苗不具有病毒抗性，仍会感染病毒，D错误。

3．（2020·

陕西榆林第二中学高二月考）科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图所示。

A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞的全能性

B．培育脱毒苗的过程涉及脱分化和再分化两个阶段

C．实验结果表明，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低

D．根据本实验可知，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27mm

解析　植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，切取一定大小的茎尖进行植物组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，因此培育脱毒苗所依据的原理是植物细胞的全能性，没有基因突变，A项错误；

培育脱毒苗的技术是植物组织培养，其涉及脱分化和再分化两个阶段，B项正确；

由题图可知，茎尖越小，幼苗的脱毒率越高，成苗率越低，C项正确；

由题图可知，在茎尖外植体大小为0.27mm时，幼苗的脱毒率和成苗率均处于较高水平，因此培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27mm，D项正确。

题组二　作物新品种的培育

4．下列哪一项不是单倍体育种的优点（　　）

A．缩短育种年限

B．得到稳定遗传的优良品种

C．突变率高

D．节约人力、物力

解析　由于单倍体育种通过诱导染色体加倍后，当年就可获得遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，所以缩短了育种年限，节约了人力和物力。

5．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是（　　）

A．培养的细胞一直处于不断增殖的状态

B．培养基营养丰富，易于植物生长

C．纺锤丝的形成容易受抑制

D．DNA复制容易受抑制

解析　在植物组织培养过程中，细胞一直处于不断增殖的状态，即细胞的分裂能力很强，细胞在分裂过程中，容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而发生突变，从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

6．（2020·

江西临川实验学校高二期中）科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按如图所示的程序进行实验。

据图分析错误的是（　　）

A．由花粉培养到植株A，体现了植物的生殖细胞具有全能性

B．植株A一定为单倍体植株，其特点之一是高度不育

C．由花粉培养到植株B，必须在无菌条件下进行

D．在植株B的细胞中，每对同源染色体上的成对基因都是纯合的

解析　细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，花粉具有番茄的全套遗传信息，因此从花粉培养到植株A，体现了植物的生殖细胞具有全能性，A项正确；

由花粉直接发育而成的植株A为单倍体植株，该植株的体细胞中只含一个染色体组，没有同源染色体，减数分裂时不会发生联会，基本无法产生正常配子，所以该植株是高度不育的，B项正确；

由花粉培养到植株A是植物组织培养，需要在无菌条件下进行，从植株A到植株B无需在无菌条件下进行，C项错误；

植株A体细胞中不含同源染色体，经秋水仙素处理后，细胞中由一个染色体组变成两个染色体组，因此植株B细胞中的每对同源染色体上的成对基因都是纯合的，D项正确。

题组三　细胞产物的工厂化生产

7．利用植物细胞培养技术从红豆杉细胞中提出抗癌物质紫杉醇，不需要进行的是（　　）

A．选取合适的高产紫杉醇的细胞

B．培养基中加入适量的蔗糖，以提供营养并维持渗透压

C．控制植物激素的种类和含量诱导产生愈伤组织

D．选择适当的分化培养基培育红豆杉幼苗

解析　若要从红豆杉细胞中提取抗癌物质紫杉醇，只需培养到愈伤组织阶段，不需培育出红豆杉幼苗，D错误。

8．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如图所示。

A．图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性

B．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程

C．②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理

D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶

解析　细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成各种细胞的潜能，图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有体现植物细胞的全能性，A错误。

9．紫草宁具有抗菌、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，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁。

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．在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官

C．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破

D．紫草宁在细胞内合成后被分泌到细胞外

解析　由题意“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基”可知，工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；

紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会涨破，C正确；

根据题意可知，需将细胞破碎后取出紫草宁，因此紫草宁在细胞内合成后不能分泌到细胞外，D错误。

10．请回答下列问题：

（1）植物快速繁殖技术属于植物组织培养的范畴。

该技术可以保持品种的________________，繁殖种苗的速度________。

离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部____________。

（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免__________的污染。

（3）二倍体植物（基因型为Aa）的花药经离体培养获得的植株进行______________________才能使其结出果实并产生后代（甲），否则该植株只有通过____________的方式才能产生后代（乙）。

甲、乙两种植株中，能产生可育花粉的是________植株，该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为________种。

花药离体培养在育种上的特殊意义是________________，从而开辟育种新途径。

答案　

（1）遗传特性　快　遗传信息　

（2）微生物　（3）染色体数目加倍　无性繁殖　甲　1　可明显缩短育种年限

解析　

（1）叶肉细胞具有全能性，具有该植物的全部遗传信息，可经植物组织培养形成完整个体。

植物快速繁殖技术属于无性繁殖，能保持亲本优良遗传特性且繁殖速度快。

（2）植物组织培养全过程需要无菌操作，防止微生物污染。

（3）二倍体植物的花药经离体培养获得的植株是单倍体，无法产生配子，只有将其染色体数目加倍才能结出果实产生二倍体后代（甲），否则只能通过无性繁殖的方式继续产生单倍体的后代（乙）。

甲植株是二倍体，能通过减数分裂产生可育花粉，乙植株是单倍体，无法通过减数分裂产生花粉。

原二倍体植株的基因型是Aa，其花粉的基因组成是A或a，所以甲植株的基因型是AA或aa，其产生的可育花粉的基因组成为A或a一种。

花药离体培养在育种上的特殊意义是可明显缩短育种年限。

B组　综合强化练

11．为给工厂繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖（外植体）大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述正确的是（　　）

茎尖大小

外植体数/个

分化苗数/苗

脱毒苗数/苗

小于0.3mm

20

1

0.3～0.5mm

10

7

大于0.6mm

13

4

A.在不同的培养阶段，培养基中的激素种类和比例不同

B．脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用

C．培育脱毒苗时依据的原理有基因突变和细胞的全能性

D．0.3～0.5mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性

解析　在不同的培养阶段，培养基中的激素种类和比例不同，生长素和细胞分裂素的比例升高有利于根的分化，比例下降有利于芽的分化，A正确；

脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；

培育脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；

0.3～0.5mm大小的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。

12．现代生物技术可以利用植物体的任何一个活体部分，包括茎尖、叶片和花药等，在一定的条件及培养基中使它发育成完整的植株。

这种技术可以在较短时间内大量繁殖、培育新品种及防止病毒的危害等。

下列关于该生物技术的叙述，正确的是（　　）

①常用茎尖或花药培养获得脱毒苗　②其应用之一是微型繁殖　③这种技术属于细胞工程　④该技术一定要用到纤维素酶和果胶酶

A．①②④B．②③

C．①④D．①②③④

解析　根据题干信息可知，该技术为植物组织培养技术。

常用茎尖培养获得脱毒苗，而花药离体培养获得的是单倍体，往往是高度不育的，①错误；

植物组织培养技术的应用之一是微型繁殖，②正确；

植物组织培养技术属于植物细胞工程，③正确；

在植物体细胞杂交技术中用到了纤维素酶和果胶酶，而题中所述技术中不涉及，④错误。

13．如图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．②和③阶段发生减数分裂

B．①阶段需要生长素而③阶段仅需要细胞分裂素

C．此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞中有两个染色体组

D．①阶段不仅有细胞增殖且细胞分化速率很快

解析　在四倍体兰花叶片植物组织培养过程中涉及有丝分裂，不涉及减数分裂，A错误；

在植物组织培养过程中，培养基中需添加生长素和细胞分裂素，B错误；

分析题干可知，兰花是四倍体植物，减数分裂产生的生殖细胞中含有两个染色体组，因此由此兰花花药离体培养获得的单倍体植株体细胞中含有两个染色体组，C正确；

植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个阶段，过程①是脱分化阶段，细胞只增殖不分化，D错误。

14．用纯种的高秆（D）抗锈病（T）小麦与矮秆（d）易染锈病（t）小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：

下列有关此种育种方法的叙述，正确的是（　　）

A．这种育种方法叫杂交育种

B．过程④必须使用生长素处理

C．这种方法的最大优点是可明显缩短育种年限

D．③过程必须经过受精作用

解析　该育种方法为单倍体育种，可大大缩短育种年限。

①是杂交，②是减数分裂，③是花药离体培养，④是用秋水仙素或低温处理使单倍体幼苗的染色体数目加倍。

③过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。

15．下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述中，错误的是（　　）

A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一

B．培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞

C．培养的愈伤组织一定需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物

D．培养的