2018-2019学年高中生物 专题2 细胞工程 2.1 植物细胞工程 2.1.2 植物细胞工程的实

解析：刚长出的茎尖或芽尖还没有或很少受到病毒的
侵染，因此用这些部位的细胞做植物组织培养的材料，
可以获得脱毒植株。在植物组织培养时，常用生长素和 细胞分裂素来诱导植物形成愈伤组织，生根发芽，从而形成 新的植物体。在植物形成愈伤组织时，此时很容易发生细胞 融合，从而使植物发生染色体结构或数目的变异。植物组织 培养技术除了用于微型繁殖、脱毒植株的培育外，还可以用 于植物体细胞杂交、基因工程育种和单倍体育种等多个方面。
要点一 植物繁殖的新途径
1．人工种子是人们模仿天然种子的结构创造出来的 生命有机体，它能像天然种子一样萌发吗？
2．萌发的幼苗会发生性状分离吗？
归纳提升 1．微型繁殖
(1)微型繁殖(又叫快速繁殖)技术就是用于快速繁殖 优良品种的植物组织培养技术。它实际上是一种无性繁 殖，繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞 内 DNA 不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。
其基因型为配子基因型，即 DT、Dt、dT、dt 四种。(4) 使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶，因为植物细胞壁的主 要成分是果胶。(5)脱分化实质上是恢复分裂能力，而再分化 就是分化，即基因选择性表达。(6)由题目信息可知，人工种 子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等，如果来自花 粉，得到的个体是单倍体，单倍体一般高度不育。
归纳提升
1．单倍体育种 (1)过程： 花 培药 养离体―脱―分―化→愈 组伤 织―再―分―化→单 植倍 株体―染加―色―倍体→正植常株
(2)原理：生殖细胞的全能性(花药离体培养为单倍体 植株)；染色体数目的变异(秋水仙素诱导单倍体幼苗细胞 染色体数目加倍)。
(3)优点：与杂交育种要经过 5～6 年的连续筛选相比， 单倍体育种明显缩短育种年限，加快育种进程。
(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________________。
解析：题干信息：紫草素是紫草细胞的代谢产物。从 图中可以看出：随着培养天数的增加，细胞数目不断增加， 紫草素产量也在不断增加。细胞在代谢过程中需要氧气。
答案：(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全 能性 (2)“S”形增长 细胞数量 细胞所处的生长期 (3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
(1) 在 生 产 前 ， 需 先 加 入 紫 草 细 胞 作 为 反 应 器 中 的 “种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草 叶肉细胞经过__________________而获得的，这项技术的 理论基础是______________。
(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现 ____________规律；影响紫草素产量的因素是__________ 和__________________。
答案：(1)这些部位很少受到病毒等病原体的侵害 (2)
脱分化和再分化 (3)愈伤组织 细胞分裂 (4)染 育种
要点二 作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生 产
1．单倍体育种的原理是什么？ 2．单倍体育种的优缺点是什么？ 3．工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？
(2)人工种子的结构：由胚状体、作为保护外壳的人 工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成(如下 图所示)。
(3)优点： ①解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发 芽率低等问题。 ②不发生性状分离。天然种子由于在遗传上具有因 减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的 改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。
专题2 细胞工程 2.1 植物细胞工程
2．1.2 植物细胞工程的 实际应用
[目标导航] 1.举例说明植物细胞工程在植物繁殖方 面的应用。2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的 应用。3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。
一、植物繁殖的新途径 1．微型繁殖。 (1)微型繁殖技术：用于快速繁殖优良品种的植物组 织培养技术。 (2)特点：保持优良品种的遗传特性；高效快速地实 现种苗大量繁殖。
判断正误 1．植物的种子发育成完整植株体现了细胞的全能性。 (×) 2．植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性。 (√) 3．人工种子与天然种子繁殖的方式相同。(×)
4．植物细胞培养的目的是为了得到植物新个体。(×) 5．两种细胞的原生质体融合后形成的融合细胞只有 一种。(×) 6．单倍体育种即是通过花药的离体培养形成新品种 的过程。(×)
2．突变体的利用 (1)过程：
(2)原理：基因突变和植物细胞的全能性。 (3)优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、 高产、优质、抗逆的新品种，加快育种进程。 (4)缺点。 ①突变不定向，需要处理大量材料。 ②突变少利多害，符合人们需要、有利的品种比较 少。
3．细胞产物的工厂化生产 (1)过程：
【典例 1】 人工种子的培育过程如下图所示，请据 图回答下面的问题。
(1)人工种子依据的原理是____________________， 经过________________________________________ 技术培育而成的。 (2) 包 埋 胚 状 体 的 胶 质 可 以 看 作 是 种 子 的 哪 部 分 结 构？ _____________________________________________ ____________________________________________。
(2)优点：保持亲本的优良性状；可以快速大量培育 出新个体，有利于工厂化培育；选材少、培养周期短， 繁殖率高，便于自动化管理。
2．作物脱毒
(1)病毒的特点：病毒是寄生性生物，在用种子繁殖 或用植物根、茎的无性繁殖过程中，种子、根、茎的细 胞中可能携带着病毒并传给下一代，使其繁殖的子代感 染病毒。并传给下一代，病毒会在生物体内逐年积累， 就会导致作物产量降低，品质变差。
即时演练 1．植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图 所示，回答相应的问题。
(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、 叶芽等处的分生组织，其原因是_____________________
___________________________________________。 (2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添 加植物激素，其目的是诱导外植体________________。 (3)在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇， 可将①__________放入液体培养基中，经机械作用分散成 单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过__________即可获 得大量细胞。
B．淀粉酶
C．果胶酶
D．胰蛋白酶
(5)②表示脱分化过程，其实质是_________________ ____________________________________________； ③表示再分化的过程，其实质是_________________ ____________________________________________。 (6)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长 成的植株是否可育？ _____________________________________________ _____________________________________________ ____________________________________________。
(3)某二倍体植物基因型有 DdTt，利用这种生物技术
采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可
制成人工种子，这种种子萌发形成的个体为________，基
因型为______________________。
(4)如果外植体为植物的茎尖，通过①的处理可使细
胞彼此分离，可加入下列哪种试剂( )
A．15%的盐酸
⑤便于贮藏和运输。试管苗的大量贮藏和运输也是 相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外 层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此， 可以很方便地贮藏和运输。
⑥不受季节、气候和地域等条件的限制。 ⑦用人工种子播种可以节约粮食。 (4)获取人工种子胚状体的途径： ①由已脱分化的外植体直接产生。 ②由愈伤组织产生。 ③由悬浮细胞培养产生。
(2)材料的选取：据检测，植物的分生组织(如根尖、 茎尖等)细胞中一般是不含病毒的。如果将未被病毒感染 的植株分生组织用植物组织培养的方法培育成幼苗，用 于生产过程，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作 物的产量和质量。
3．制备人工种子
(1)概念：人工种子是指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，经过人工薄膜包装 得到的种子。
(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成 新品种。
三、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．技术：植物组织培养技术。 3．实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生 产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物 也都已经实现了工厂化生产。
即时演练 2．青蒿素是从青蒿植物组织细胞中提取的一种代谢 产物。下图为青蒿细胞中青蒿素的合成途径，其中，FPP 是合成青蒿素必需的前体物质，它在青蒿细胞和酵母细 胞中都存在，而 ADS 酶、CYP71AV1 酶只存在于青蒿细 胞中。请回答下列问题：
(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件， 否则在光学显微镜下可能观察到发生________________ 异常，进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。
(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速 大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于__________、 ________________、________________等过程中。
(3)实例：20 世纪 60 年代，荷兰的科学家就成功地实 现了利用组织培养技术来培育兰花。
2．作物脱毒。 (1)材料：植物的分生区附近(如茎尖)。分生区附近的 病毒极少，甚至无病毒。 (2)脱毒苗：切取茎尖进行组织培养获得。 (3)优点：使农作物提高产量。