新步步高学年高中生物22植物的克隆课时作业含浙科版选修3解析.docx

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新步步高学年高中生物22植物的克隆课时作业含浙科版选修3解析

第7课时　植物的克隆

目标导航

　1.概述组织培养的程序。

2.简述植物细胞培养和器官培养的方法和意义。

3.简述植物细胞工程的概念、操作过程、应用。

一、植物组织培养的程序

植物组织培养的一般程序是：

（1）配制含有适当__________和____________________的含0.7%～1%琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体；

（2）从消毒的根、茎或叶上切取一些小组织块；（3）将组织块放在固体培养基上进行培养，获得______________；（4）以适当配比的______________和____________诱导____________，直到再生出新植株。

二、细胞培养和器官培养

1．措施：

通过平衡的________________进行调控。

（1）适量的________和____________配比可诱导芽的分化。

（2）适量的__________及适当减除其他某些激素，可诱导生根。

2．意义：

（1）利于植物的__________、____________及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理的研究。

（2）通过遗传工程的操作，研究与植物生长发育有关的____________或____________。

（3）培育____________。

三、原生质体培养与植物细胞工程

1．原生质体的获得方法：

在0.5～0.6mol/L的________溶液环境（较高渗透压）下用____________和________混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，除去________。

2．植物细胞工程

（1）操作过程

―→____________

新植株

（2）应用：

①培育作物新品种。

②为____________、____________和____________问题提供了良好的研究系统。

知识点一　植物组织培养

1．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是（　　）

A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞

B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株

C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子

D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得

知识点二　细胞、器官、原生质体培养与植物细胞工程

2．下列关于植物细胞培养的叙述，不正确的是（　　）

A．植物细胞培养是指在实验室工厂化生产的条件下，进行悬浮培养，从而获得大量细胞群体的一种技术

B．植物细胞培养是在植物组织培养技术基础上发展起来的

C．植物细胞培养的培养基主要由水、无机营养、有机营养、天然附加物和生长物质等组成

D．根据培养对象不同可分为液体培养和固体培养

3．通过细胞杂交获得一个杂种植株需要的步骤是（　　）

A．分离原生质体→诱导原生质体融合→组织培养→得到杂种植株

B．分离原生质体→原生质体融合→组织培养→得到杂种植株

C．获取细胞→原生质体融合→组织培养→得到杂种植株

D．获取细胞→原生质体直接融合→组织培养→得到杂种植株

知识点三　多途径的植物克隆实践与植物克隆的发展

4．下列说法错误的是（　　）

A．若要获得玫瑰花的原生质体需要纤维素酶和果胶酶去掉细胞膜

B．利用植物细胞工程技术，可获得抗病虫害、抗干旱、抗盐碱和优质高产作物新品种

C．在植物细胞工程中运用了基因工程技术

D．原生质体的培养结合基因工程操作，为遗传学、植物生理学和细胞生物学问题提供了良好的研究系统

5．下列关于植物克隆的发展历程的叙述错误的是（　　）

A．在植物组织培养和克隆的探索阶段，就证明了远缘杂交的可行性

B．腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有促进功能

C．原生质体融合获得成功是在植物组织培养和克隆的成熟发展阶段实现的

D．基因工程、辐射技术、航天技术等多个领域与植物组织培养和克隆结合，极大地促进了其快速发展

基础落实

1．下列关于植物组织培养的表述，错误的是（　　）

A．外植体可以来自于植物的任何细胞

B．培养应在无菌条件下进行

C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株

D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同

2．人参皂甙粉是人参中重要的药用成分，以前只能从人参中提取，产量极低，因而价格较贵，目前可通过下列哪项技术迅速大量获取（　　）

A．基因工程B．植物组织培养

C．植物体细胞杂交D．发酵工程

3．植物体细胞杂交的过程是指（　　）

A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体

B．以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合

C．用植物组织培养法培养融合的原生质体，得到杂种植株

D．包括以上三项

4．下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述，错误的是（　　）

A．属于无性生殖

B．主要理论依据是植物细胞具有全能性

C．培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株

D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等

能力提升

5．在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生出细胞壁，参与这一过程的细胞器是（　　）

A．叶绿体、高尔基体B．线粒体、高尔基体

C．叶绿体、线粒体D．线粒体、内质网

6．“白菜－甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。

下图是“白菜－甘蓝”的培育过程示意图，下列描述错误的是（　　）

A．培育过程中，实现①②过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶

B．过程③的诱导方法有物理法和化学法两种

C．⑤过程中进行的细胞分裂方式是减数分裂，形成的杂种植物幼苗遗传物质发生改变

D．植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍

7．将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是（　　）

8．在植物细胞工程的技术中，无需激素调节的是（　　）

A．植物组织培养中促使细胞脱分化

B．制备植物原生质体

C．植物组织培养中促使细胞再分化

D．促使融合的植物细胞形成愈伤组织

9.科学家将分离得到的成熟的胡萝卜韧皮部细胞进行如下处理，最终由单个细胞发育成了完整的新植株。

请回答下列问题：

（1）科学家所用的这种生物技术叫做__________。

该项技术表明，当植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质、__________和其他外界条件的作用下，可能表现出________，发育成完整植株。

（2）图中B过程称为________。

通过B过程产生的愈伤组织细胞与根韧皮部细胞形态结构________（相同/不同），其根本原因是_______________________________________________。

10．医学研究发现紫杉醇能有效治疗某些癌症。

获得紫杉醇的传统方法是从红豆杉属植物的树皮中提取，但产量有限，也不利于濒危的红豆杉的保护。

研究发现，红豆杉的其他组织细胞也能生产紫杉醇，有人尝试用细胞工程技术生产。

如图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞数量与紫杉醇产量的数据图。

请回答：

（1）据图分析，获得高产紫杉醇应选________红豆杉为原料，培养后期紫杉醇产量出现下降的原因包括____________________________________等。

（2）将红豆杉细胞经组织培养形成____________方可接种到培养基中。

（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________________和________________。

（4）利用组织培养技术生产与传统方法提取紫杉醇相比，前者具有_________________（至少答出两点）等优点。

综合拓展

11．絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。

为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。

其流程图如下。

据图回答：

（1）溶菌酶的作用是

________________________________________________________________________。

（2）PEG的作用是

________________________________________________________________________。

（3）经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。

图中AB融合菌能生长和繁

殖的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）目的菌株的筛选：

筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。

（5）为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________________为对照组。

经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值（COD值越高表示有机物污染程度越高），计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。

（6）目的菌的种群增长曲线呈________型。

在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

第7课时　植物的克隆

答案

知识清单

一、

（1）营养物质　植物生长调节剂　（3）愈伤组织　（4）营养物质　生长调节剂　愈伤组织

二、1.植物激素配比　

（1）激动素　细胞分裂素　

（2）吲哚乙酸　2.

（1）受精过程　胚胎发育过程　

（2）重要基因　影响因素　（3）植物新品种

三、1.甘露醇　纤维素酶　果胶酶　细胞壁　2.

（1）基因工程　转基因细胞　

（2）②遗传学　植物生理学　细胞生物学

对点训练

1．D　[愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能，A项错误；二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，只有幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传，B项错误；人工种子中包裹的是再分化形成的胚状体或不定芽、顶芽和腋芽等，但不能是愈伤组织，C项错误；用特定的选择培养基可筛选出所需的突变体类型，如植物耐盐突变体的筛选可利用加适量NaCl的培养基进行，D项正确。

]

思路导引　本题综合考查学生对植物组织培养的理解：

必须知道花药离体培养技术过程；愈伤组织细胞的特点；如何制备人工种子，以及突变体的筛选等知识。

知识链接　植物组织培养的程序

离体的植物组织、器官或细胞

愈伤组织

胚状体或丛芽→试管苗

特别提醒　

（1）用不同植物的组织、器官等作组织培养时，经历的阶段及形态的发生不完全相同。

（2）愈伤组织是排列疏松、无规则、高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

归纳提升　

（1）植物组织培养中的脱分化、再分化过程的比较

过程

名称

过程

形成体特点

条件

脱分化

由离体细胞成为愈伤组织

排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团

①离体；②提供营养物质（有机物、无机物）；③提供激素（生长素、细胞分裂素等）；④提供其他适宜条件（温度、无菌）

再分化

由愈伤组织成为丛芽或胚状体

有根、芽或有生根发芽的能力

（2）植物激素是启动细胞分裂、细胞分化的关键因素。

2．D　[根据培养基类型的不同分为液体培养和固体培养。

]

思路导引　综合考查对植物细胞培养的理解，对照选项逐一辨析。

知识链接　

（1）植物细胞的培养过程图解

（2）植物细胞培养和器官培养的主要意义

①可以在实验室、试管等器皿中进行植物受精过程和自受精卵进行的植物发育过程，以及调节控制这些过程的环境因素、遗传基础和分子及生理生化机理研究；

②可以进行遗传工程的操作，完成与植物生长发育有关的重要基因或影响因素的研究；

③可以方便地通过实验手段培育植物新品种。

3．A　[植物体细胞杂交过程中首先获得原生质体；其次是原生质体的融合，需要在人为诱导下完成。

]

知识链接　

（1）植物体细胞杂交

（2）该技术的目的

植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。

杂种植株特征：

具备两种植物的遗传特性，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。

（3）该技术在育种上应用时最大的优点：

克服远缘杂交不亲和的障碍。

（4）未解决的问题

目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状，如番茄—马铃薯。

4．A　[原生质体的结构不包括细胞壁，故要获得玫瑰花的原生质体去掉的应为细胞壁，而非细胞膜。

]

知识链接　多途径的植物克隆实践

（1）通过大量培养特定细胞系，实现了能产生重要次生代谢产物（如某些中药）的细胞的大量克隆和产物的工业化生产。

（2）通过花药（花粉）培养，进行单倍体克隆，在烟草、大麦等育种中产生了巨大效益；从细胞培养产生的表现出遗传变异的新植株中，选择了具备有益农艺性状的作物新类型。

（3）在培养基中加入不同浓度的NaCl或病原体的毒蛋白，诱发和筛选了抗盐或抗病突变体。

（4）在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物，能够产生抗赖氨酸类似物突变体，其中赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平升高。

5．B　[腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有解除功能。

]

思路导引　熟悉植物克隆发展的历史进程是解答该题的关键。

知识归纳　植物克隆的发展

阶段

时间

发展成果

植物组织培养和

克隆的探索阶段

20世纪初期

到30年代中期

1904年

辣根菜胚离体培养成功

1922年

离体根尖培养成功

1925～1929年

利用人工培养基培养亚麻种间杂种离体胚，

证明了远缘杂交的可行性

植物组织培养和

克隆的奠基阶段

20世纪30年代中期到50年代末

1934年

发现了B族维生素与植物生长素IAA对植物生长调节的重要性

1944年

发现腺嘌呤对生长素抑制芽形成作用有解除功能

1958～1959年

由胡萝卜愈伤组织培养出了胡萝卜体细胞胚

植物组织培养和克隆

的成熟发展阶段

20世纪60年代以后

1960年

用真菌纤维素酶分离植物原生质体成功

1971年

烟草原生质体再生植株培育成功

1972年

运用原生质体融合获得烟草体细胞杂种培育成功

此后

各种组培和克隆体系不断创立。

例如，我国有人在低能离子的诱导下，尝试向西瓜中转入银杏基因生产具有保健作用的西瓜获得进展

课后作业

1．A　[导管细胞为死细胞、筛管细胞无细胞核，就不能充当外植体。

故A错误。

]

2．B　[人参皂甙粉是利用人参细胞经植物组织培养而获得的。

]

3．D　[植物体细胞杂交的过程实际上是不同植物体细胞原生质体融合后形成杂种细胞，它进一步经组织培养形成杂种植株的过程。

]

4．C　[植物组织培养是根据植物细胞具有全能性的理论，利用植物离体的器官、组织或细胞，在无菌和适宜的人工培养条件下，诱导出愈伤组织、不定芽、不定根，最后形成完整的植株，属于无性生殖。

人工培养基中虽含有植物生长发育所需的全部营养物质，但仍需光照、温度等条件。

]

5．B　[细胞壁的形成过程与高尔基体密切相关，因为高尔基体产生的许多小囊泡聚集形成了细胞壁的前体，线粒体在此过程中提供能量。

]

6．C　[根据植物体细胞杂交技术可以确定①②是利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁得到原生质体，③是原生质体融合形成融合的原生质体，遗传物质发生了改变，是白菜细胞和甘蓝细胞遗传物质的集合，通过有丝分裂增加细胞数目；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。

]

7．B　[细胞分裂素促进细胞分裂，诱导芽的分化；生长素可以促进不定根、侧根的形成；此题中虽然培养基中没有植物激素，但是植物幼苗叶片本身可以产生生长素，而细胞分裂素的产生部位是根尖，细胞分裂素不能产生，所以植物能够在一段时间后长出少量的根而没有出芽。

]

8．B　[植物体细胞杂交技术中，制备原生质体用酶解法，不需激素调节，而植物组织培养技术需要激素调节。

]

9．

（1）（植物）组织培养　离体　（植物）激素　细胞的全能性　

（2）脱分化　不同　基因的选择性表达

解析　由图可知，为植物组织培养过程，A为离体培养，B为脱分化形成愈伤组织，C为再分化形成胚状体，D表示胚状体经过有丝分裂发育成幼苗，E为幼苗成长为植株。

植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。

10．

（1）云南　活细胞数量减少，某些代谢产物的积累　

（2）愈伤组织　（3）保证氧气供应充足　使细胞与培养液及氧气充分接触　

（4）产量高、节约资源、保护环境

解析　

（1）由紫杉醇含量数据图可知云南红豆杉产量最高，随着培养时间的加长，培养基中营养物质减少，某些有害代谢产物积累，使活细胞数量减少，从而紫杉醇产量下降。

（2）培养是为了获得细胞产物，所以培养到愈伤组织即可。

（3）通入无菌空气是保证氧气的供应，而搅拌是为了让细胞与培养液及氧气充分接触。

（4）组织培养到愈伤组织时，这些细胞产量高，耗材少，且不会对环境造成污染。

11．

（1）分解细胞壁　

（2）诱导原生质体融合　（3）两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补　（4）石油　（5）不加发酵液的石油污水　（6）S　此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高

解析　

（1）细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。

（2）PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。

（3）未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。

（4）由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。

（5）该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。

（6）非理想条件下种群数量增长曲线大多数呈S型。

由图可知，COD去除率及石油去除率随目的菌相对数量的增加而增加，而去污效果取决于絮凝活性物质，故可判定40～44小时，发酵液净化效果最好的原因是目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高。