【人教版】高二生物选修三教学案:2.1.2-植物细胞工程的实际应用(含答案)x

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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(阅读P 38-39)

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)属于无性(填有性、无性)繁殖,能够保持优良品种的遗传性状。

2.作物脱毒

(1)选材部位:植物分生区附近的部位,因为此处细胞内病毒极少,甚至无病毒。

(2)优点:提高作物的产量和品质。

3.人工种子

(1)组成:由胚状体、不定芽、顶芽和腋芽作为保护性外壳的人工种皮和提供胚状体进一步发育所需营养的人工胚乳。如下图:

(2)特点:后代无性状分离,不受季节、气候和地域的限制。

二、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产(阅读P 40-41)

1.单倍体育种

(1)过程:花药――→离体培养 单倍体植株――→人工诱导染色体加倍稳定遗传的优良品种。 (2)优点:①后代是纯合子,能稳定遗传。 ②可明显缩短育种年限。

(3)实例:烟草、小麦等。

2.突变体的利用

(1)过程:在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变,从中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。

(2)优点:可以得到抗逆性(抗盐、抗病和抗除草剂等)品种和含有高蛋白的植株。

(3)实例:抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。

3.细胞产物的工厂化生产

(1)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:人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。

判断正误:

(1)植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。( )

(2)人工种子就是以植物种子的胚等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。( )

(3)单倍体育种通过花药离体培养获得单倍体植株,染色体加倍后两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)在植物的组织培养过程中,由于所培养的细胞进行有丝分裂,所以不会发生突变。( )

(5)利用植物组织培养技术可获得的细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。( )

(6)单倍体育种的目的是获得单倍体本身。( )

(7)细胞产物的生产是将植物细胞培养到愈伤组织。( )

答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√

一、植物繁殖的新途径

1.微型繁殖

(1)本质:微型繁殖实际上是一种无性繁殖,能保持亲本的一切优良性状,这项技术只运用了植物组织培养技术,因此该过程只涉及有丝分裂,不涉及减数分裂。

(2)优点:使用材料少,培养周期短,繁殖率高,便于自动化管理,有利于进行工厂化培养。2.作物脱毒

(1)病毒的特点:病毒是寄生生物,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。

(2)材料的选取:据检测,植物的分生区附近的病毒极少,甚至无病毒。如果将未被病毒感染的植株的分生组织用植物组织培养的方法培育幼苗用于生产,可以避免病毒对作物的影响,大大提高作物的产量。

3.人工种子

(1)人工种皮的要求:

①能保持胚状体的活力,即要能透气、透水,含有胚状体发芽所需要的各种营养成分等。 ②有利于贮藏、运输和萌发,选取的材料要有韧性、耐压、对胚状体无毒害。

③还应含有农药和杀菌剂,以防播种后害虫及微生物的侵害。

④还要加入能促进胚状体生长和发育的一些植物生长调节剂、有益菌等。

(2)胚状体的要求:①播种后能快速出苗;②根和芽同步生长,活力强;③形成的幼苗的形态与生长要正常。

(3)制备流程:诱导植物愈伤组织的形成→体细胞胚的诱导→体细胞胚的成熟→机械化包装→储藏或种植。

1.作物培养过程中为什么要进行作物脱毒,如何进行作物脱毒?

答案 对于无性繁殖的作物,病毒在作物体内逐年积累,就会导致作物产量降低、品质变差。而植物分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,因此切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植物就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。

2.脱毒苗与抗毒苗有何区别?

答案 脱毒苗:是选择植物的茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。抗毒苗:是把某抗病基因导入到受体植株中,并通过一定的方法培育形成的,属于基因工程的范畴。

3.根据种子发育所需的营养物质,分析人工种皮内应含有哪些有效成分?

答案 适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。

4.人工种子和天然种子的区别:人工种子是通过植物组织培养产生的,属于无性繁殖,可保持亲本的优良性状。自然种子是通过有性生殖产生的,可表现出双亲的遗传性状。

5.获取人工种子胚状体的途径有哪些呢?

答案 (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。

1.下面为人工种子培养过程流程图解,下列相关叙述不正确的( ) 植物叶片――→a 叶组织块――→b 愈伤组织――→c 有生根发芽能力的胚状体结构――→

d 人工种子――→

e 种苗

A .b 、c 过程中植物激素发挥了重要作用,d 表示给胚状体包上人工胚乳和人工种皮

B .再分化发生在d 步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程

C .人工种子的培育是植物组织培养技术的重要用途之一

D .人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题

问题导析 (1)a 表示获得外植体;b 表示脱分化。

(2)c 表示再分化。

(3)d 表示给胚状体包裹上人工胚乳和人工种皮。

(4)e 表示将人工种子种植获得种苗的过程。

答案 B

一题多变

判断正误:

(1)人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得。( )

(2)胚状体是由愈伤组织分化而成,离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性。( )

(3)同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型。( )

(4)胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的。( )

答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×

二、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产

1.单倍体育种

(1)原理:染色体变异。

(2)过程:取亲本植株花药――→离体培养单倍体幼苗――→秋水仙素处理染色体加倍纯合子植株。

(3)优点

①单倍体经过染色体加倍,获得的后代为纯合子,可明显缩短育种年限(一般为2年)。 ②用单倍体作为转基因的受体,获得的转基因材料经染色体加倍后基因即可纯合,避免了体细胞作为受体导致后代发生性状分离需要多代选择的麻烦。

(4)缺点:技术相当复杂,需要与杂交育种结合,其中的花药离体培养过程需要组织培养技术的支持,多限于植物。

2.突变体的应用

(1)原理:突变及植物细胞的全能性,突变包括基因突变和染色体变异两种。

(2)突变体:在植物组织培养过程中,处于分生状态的培养细胞,容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生基因突变或染色体变异,由此发育而成的个体称为突变体(如图所示)。

(3)体细胞诱变育种:人们从突变体中筛选出对人们有用的个体,进而培育成新品种,这种育种方式叫突变体育种。

①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,加快了育种进程。

②缺点:a.突变不定向,需要处理大量突变材料;b.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)原理:植物细胞在代谢过程中,能够产生一些有机化合物,如人参皂甙、奎宁、紫杉醇,它们可以作为药物、杀虫剂、香料、色素等的原料。可以通过大规模培养植物细胞,从中提取这些物质。

(2)技术:植物组织培养技术

外植体(离体的植物器官、组织或细胞)――→脱分化愈伤组织――→分散开细胞悬液――→发酵、提取细胞产物

(3)工厂化生产人参皂甙的基本过程

①选择人参根作为外植体进行培养,产生愈伤组织,经过培养选择增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质。

②将第一步选择的细胞株放在发酵罐中的适当培养液中进行液体培养,增加细胞数量。 ③将发酵罐中培养的细胞进行破碎,从中提取人参皂甙。

1.单倍体育种中为何要进行人工诱导染色体加倍?常用的诱导方法是什么?

答案 由于单倍体植株弱小,高度不育,因此可用秋水仙素处理单倍体的幼苗,来诱导其染色体加倍;人工诱导染色体加倍最常用的方法是用秋水仙素处理。

2.比较单倍体育种与花药离体培养 花药离体培养是单倍体育种时常用的方法。花药离体培养得到的植株一般是不可育的单倍体植株,而单倍体育种是在花药离体培养获得单倍体幼苗的基础上,用适当浓度的秋水仙素处理,获得的是纯合可育的植株,且一般自交后代不发生性状分离。

3.根据生产的目的不同,植物组织培养的阶段不同,如微型繁殖应培养到试管苗阶段。请分析要生产人参皂甙粉,应培养到什么阶段?

答案 愈伤组织阶段。

4.在植物组织培养过程中,为什么培养细胞容易在培养条件和外界压力改变的条件下产生突变?

答案 因为培养细胞一直处于不断的分生状态。

2.下图列举了几种植物的育种方式,请据图回答相关问题:

(1)甲育种方式称为________________________________________________。

(2)通过丁方式可以获得脱毒苗,培养过程中c常常取用茎尖的原因是________________________________________________________________________。

(3)乙方式通常用射线处理植物的愈伤组织能获得较好效果,原因是________________________________________________________________________。

(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞,最常采用的方法是______________。

(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种相比,其优点是

________________________________________________________________________。

问题导析(1)由a、b两种细胞通过一定的技术手段获得c,属于植物体细胞杂交,能克服远缘杂交不亲和的障碍。

(2)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至没有病毒,因此常用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。

(3)由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态,容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。

(4)将外源基因导入受体植物细胞的方法,最常用的是农杆菌转化法。

(5)植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍,而传统杂交育种由于生殖隔离而不能实现种间杂交。

答案(1)植物体细胞杂交(2)茎尖所含病毒极少,甚至不含病毒(3)愈伤组织细胞处于不断的分生状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变(4)农杆菌转化法(5)能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍

一题多变

判断正误:

(1)诱变育种处理的材料为分裂活动旺盛的部位,如愈伤组织、芽等。( )

(2)单倍体育种是利用花药离体培养和秋水仙素处理幼苗两个阶段得到单倍体。( )

(3)人工种子是通过植物组织培养产生的,属于无性繁殖,可表现出双亲的遗传性状。( )

(4)细胞产物的工厂化生产过程包括脱分化和再分化环节。( )

答案(1)√(2)×(3)×(4)×

1.下列属于植物的微型繁殖技术的是( )

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

解析解答本题需要从两个方面入手,首先,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;其次,扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。

2.人工种子比天然种子有许多优越性,下列对其优越性的叙述不正确的是( )

A.可使自然状态下不结子的植物得以繁殖

B.方便储藏和运输

C.可以随意改变植物的遗传性状

D.可快速、大量繁殖

答案 C

解析人工种子是通过细胞工程完成的,所以可使在自然条件下不结实或结实困难的植物得以繁殖。天然种子的大量储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,可以很方便地储藏和运输。天然种子在生产上受季节的限制,而人工种子的生产则不受季节限制,而且快捷高效。

3.下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述,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.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分

答案 C

解析在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞,利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可,不需要再分化。

4.下图所示为农作物新品种的育种方式,请据图回答下列问题:

(1)图示育种方式涉及到的生物工程技术有:________、________________、________________。

(2)②③过程分别为____________、____________。

(3)⑤过程中常用的载体是________;⑤过程表示的基因操作步骤是________________________________________________________________________。(4)上述育种与传统杂交育种相比,突出优点是_______________________________________________________________________________ _____。

答案(1)基因工程植物组织培养植物体细胞杂交(细胞融合) (2)脱分化再分化(3)质粒将目的基因导入受体细胞(4)打破生殖隔离、实现遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍,育种周期短

解析(1)图中⑤过程涉及到基因工程,①过程为植物体细胞杂交,两者都需要植物组织培养技术的支持。(2)图中②为脱分化的过程,可获得愈伤组织,然后经过③再分化而得到胚状体。(3)基因工程中常用的载体为质粒。⑤过程是将目的基因导入到某种植物受体细胞中。

(4)不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种,都会打破物种的界限——生殖隔离,实现生物性状的定向改变。

基础巩固

1.植物的微型繁殖技术是指( )

A.植物体细胞杂交技术B.嫁接

C.营养繁殖D.植物组织培养

答案 D

解析 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,叫微型繁殖技术,也叫快速繁殖技术。

2.下列关于人工种子的叙述中,不正确的是( )

A .可以克服季节、气候、地域的限制

B .可以节约时间

C .可防止性状分离

D .由人工种子得到的植株为纯合子

答案 D

解析 天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象,因此会造成某些遗传性状的改变,而人工种子中胚状体的遗传物质和亲本是完全相同的,故可保持亲本的遗传特性,防止性状分离;但是,由人工种子得到的植株并不一定是纯合子。

3.人参皂甙是人参中重要的药用成分,以前只能从人参中提取,产量低,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

答案 B

解析 人参皂甙粉是利用人参细胞经植物组织培养而获得的。

4.人工种子的培育中应用的主要技术是( )

A .有性杂交

B .植物体细胞杂交

C .植物组织培养

D .细胞全能性

答案 C

解析 人工种子的形成是先取植物的组织或细胞,通过植物组织培养技术,产生愈伤组织,愈伤组织分化为胚状体,包裹上人工种皮和人工胚乳就成为人工种子。

5.通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括( )

A .加快繁育速度

B .保持亲本优良性状

C .培育出无病毒植株

D .改变植物的基因型

答案 D

解析 植物组织培养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,并通过作物脱毒提高作物产量,改善作物品质。

巩固提升

6.下面为番茄植物组织培养过程的流程图解,以下相关叙述不正确的是( ) 植物叶片――→a 叶组织块――→b 愈伤组织――→c 具根芽的胚状体――→d 人工种子――→

e 种苗 A .脱分化发生在b 步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激素发挥了重要作用

B .人工种子可以完全保持优良品种的遗传性状

C .从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性

D .人工种子的缺点是易受季节、气候和地域的限制

答案 D

解析 人工种子的优点之一是不受季节、气候和地域的限制。

7.某株名贵花卉用种子繁殖时会发生性状分离,为了防止性状分离并快速繁殖,可利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养,但不能采用该植株的( )

A .茎尖

B .芽

C .叶片

D .花粉粒

答案 D

解析 花粉粒细胞离体培养得到的植株是单倍体,改变了原有植株的遗传物质。

8.下面的简式表示植物组织培养的大致过程,据此判断错误的是( )

①――→脱分化②――→再分化③→④

A .若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞,则④可能出现不同植物的遗传特性

B .若①是花粉,则④是单倍体植株,经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种

C .若①是人参细胞,对②进行扩大培养可提高细胞产物——人参皂甙的产量

D .若①是具有杂种优势的农作物细胞,则用③进行微型繁育会发生性状分离

答案 D

解析 若①是具有杂种优势的农作物细胞,则用③进行繁育进行的是有丝分裂,不会发生性状分离。

9.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的分生状态

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

答案 A

解析 在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。

10.右图是人工种子的结构简图,对其叙述不正确的是( )

A .人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质,还可以添加农药和植物激素

B .人工种子可以工业化生产,播种人工种子可节省大量粮食

C .人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题

D.人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构

答案 D

解析人工种子是在植物组织培养过程中,愈伤组织再分化发育到胚状体阶段,包上人工种皮而成。人工种子的胚状体已经分化出了胚芽、胚根和胚轴等结构。

11.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,先用________酶和________酶去除细胞壁,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________________________________________________________________。假设甲与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。

答案(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(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

(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽

解析(1)该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交,因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁,然后用PEG化学诱导剂(物理方法:离心、振动等)诱导二者的原生质体融合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株,植物组织培养的主要过程是:先脱分化形成愈伤组织,然后再分化形成植物体,利用了植物细胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是两个物种,二者不能通过有性杂交产生可育后代,原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常,也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的,因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会,产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体,因此,植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。(3)人工种子生产不受气候、季节和地域等因素限制,而且可以避免后代发生性状分离等优点,因此,植物细胞工程重要的应用之一是制备人工种子,用到的核心技术是植物组织培养技术。将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

12.紫草素是紫草细胞的代谢产物,可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。

(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________________。

(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)要使紫草素持续高产,紫草细胞的产量(干重)应保持在什么数值左右?________________________________________________________________________。

答案(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性(2)“S”型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(4)19g/L左右

解析植物外植体细胞经脱分化形成愈伤组织,通过培养这些细胞从中提取紫草素。细胞培养需要一定的环境条件。当细胞大量增殖,细胞数量增多时,产生的紫草素最多。因为细胞进行有氧呼吸,所以应不断补充氧气。

走进高考

13.(2018·江苏卷,29节选)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题:

(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________________________________________________________________。(2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12d 后下降的原因有________________________________;培养液中蔗糖的作用是________________、________________。

(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________________处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2N)经诱导处理后,观察到染色体数为8N的细胞,合理的解释是____________________________________、________________________________________________________________________。

答案(1)脱分化(2)蔗糖浓度下降,pH降低提供能源调节渗透压(3)秋水仙素(低温) 果胶经加倍到4N的细胞处于有丝分裂后期经加倍到8N的细胞处于有丝分裂中期解析(1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。

(2)观察图示可知,12d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平,影响能量的供应和酶的活性,导致细胞干重下降。另外,培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。

(3)在细胞分裂过程中,用低温或秋水仙素处理,都可抑制纺锤体的形成,使子染色体不能移向两极,从而使细胞中染色体数目加倍。愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶,欲将其分散成单个细胞,压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。愈伤组织细胞经诱导处理后,有的细胞染色体数目加倍(4N),有的细胞染色体数目未加倍(2N),也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素抑制了纺锤体的形成,导致细胞中染色体数目连续加倍,出现染色体数目为8N的细胞。所以染色体数目加倍到4N的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8N,染色体数目加倍到8N的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8N。

生物选修三植物细胞工程知识点清单(自主整理适合学生识记)

植物细胞工程知识点清单 (一)植物组织培养 1.理论基础(原理):细胞全能性 2.全能性概念:具有某生物发育所需全部遗传信息的细胞,都具有发育成完整个体的潜能。 3、过程:外植体—脱分化—愈伤组织—再分化—丛芽、不定根—新植株 4、相关概念及实验注意事项 ①外植体:离体植物器官、组织、细胞 ②愈伤组织:高度液泡化,无固定形态的薄壁细胞。全能性高,分化程度低 ③外植体消毒:70%酒精30s—无菌水冲洗—次氯酸钠30min—无菌水冲洗 ④取材:选取形成层部位 ⑤脱分化:23~26o C,避光 ⑥再分化:将愈伤组织转接到分化培养基,光照下培养 ⑦生长素/ 细胞分裂素:比值高—促进生根;比值低—促进发芽 5、植物组织培养概念:在无菌和人工控制条件下,将离体的植物器官,组织,细胞培养在人工配置的培养基上,诱导其产生愈伤组织,丛芽,最终形成完整的植株。 6、地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 (二)植物体细胞杂交 1、植物体细胞杂交概念:将不同种的植物细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的过程。 2、过程及注意事项: ①去除细胞壁:酶解法(纤维素酶、果胶酶),获得原生质体 ②原生质体融合方法:物理法(离心、震荡、电刺激);化学法:聚乙二醇 ③细胞融合成功的标志:杂种细胞再生细胞壁 3、融合结果:获得杂种细胞,进而获得杂种植株。 A细胞+B细胞所得杂种植株遗传物质=A+B 4、成功例子:番茄—马铃薯;烟草—海岛烟草;胡萝卜—羊角芹;白菜—甘蓝 5、优点:克服远缘杂交不亲和障碍 6、局限性:不能按照人的要求表达性状 (三)植物细胞工程应用 1、微型繁殖:可以高效快速地实现种苗的大量繁殖(观赏植物,经济林木,无性繁殖作物) 2、作物脱毒:采用茎尖等分生区组织培养来除去病毒(因为分生区附近的病毒极少或没有) 如:马铃薯;草莓;甘蔗;菠萝、香蕉等经济作物 3、人工种子: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,经人工薄膜包装得到的种子。优点:完全保持优良品种的遗传特性,不受季节的限制;方便储藏和运输 4、作物新品种培育:单倍体育种 5、突变体利用:在组织培养中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种(如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体) 6、细胞产物的生产:通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养,从而让它们能够产生大量的细胞产物。 如:生产人参皂甙,三七,紫草,银杏等。 (定向诱导愈伤组织细胞分化为产生特定物质的细胞,提纯产物)

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人教版高二生物选修一试题及答案

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高二下期选修一月考试题 生物 一.选择题(共50分,其中1至30题1分,31至40题2分) 1.某研究小组从有机废水中分离微生物用于废水处理。下列叙述正确的是( ) A.培养基分装到培养皿后进行灭菌B.接种后的培养皿须放在光照培养箱中培养C.培养过程中每隔一周观察一次D.转换划线角度后需灼烧接种环再进行划线2.培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依 次是( ) ①化学消毒②灼烧灭菌③干热灭菌④紫外线消毒⑤高压蒸汽灭菌⑥巴氏消毒法A.⑤③②①④⑥ B.①②③④⑤⑥ C.⑥②③④①⑤ D.③④②①⑥⑤3.下列关于大肠杆菌的培养中叙述不正确的是( ) A.在大肠杆菌培养过程中,除考虑营养条件外,还要考虑pH、温度和渗透压等条件B.在微生物培养操作过程中,为防止杂菌污染,需对培养基和培养皿进行消毒C.若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数,要想所得估计值更接近实际值,除应严格操作、多次重复外,还应保证待测样品稀释的稀释度D.使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃 4.用平板划线法或稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时( ) ①可以用相同的培养基②都需要使用接种针进行接种 ③都需要在火焰旁进行接种④都可以用来计数活菌 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 5.在果酒制作实验结束时要检验是否有酒精产生,正确的操作步骤是( ) A.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸和重铬酸钾的混合液 B.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入重铬酸钾,混匀后滴加硫酸 C.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸,混匀后滴加重铬酸钾 D.先在试管中加入适量的发酵液,然后再加入硫酸,混匀后滴加重铬酸钾并加热 6.下列关于果醋的制作过程,错误的是( ) A.果醋的制作需用醋酸菌,醋酸菌是一种好氧菌,所以在制作过程中需要通氧气 B.醋酸菌是一种嗜温菌,温度要求较高,一般在50 ℃ C.醋酸菌能将果酒变成果醋 D.当氧气、糖源充足时,醋酸菌可将葡萄中的糖分解为醋酸 7.在果醋制作过程中,下列哪项操作会引起发酵液受污染( ) A.榨汁机用沸水进行清洗并晾干 B.发酵瓶用温水清洗,再用75%的酒精擦拭并晾干 C.葡萄先去除枝梗,再冲洗多次 D.每次排气时,只需拧松瓶盖,不能将盖完全揭开 8.果酒和果醋制作过程中,发酵条件的控制至关重要,相关措施正确的是( ) A.葡萄汁要装满发酵瓶,造成无氧环境,有利于发酵 B.在葡萄酒发酵过程中,每隔12 h左右打开瓶盖一次,放出CO2 C.果酒发酵过程中温度控制在30 ?C,果醋发酵过程中温度控制在20 ?C D.在果醋发酵过程中,要适时通过充气口充气,有利于醋酸菌的代谢

植物细胞工程在农业生产中的应用

细胞工程是指体外人工培养细胞,通过细胞杂交的方法人为改变细胞的某些生物学特性,加速动物或植物个体繁殖,改良种质或创造生物新品种及获得某些有用物质的过程[1]。植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术,其理论基础是植物细胞的全能性。植物细胞培养是指可以把植物的胚、胚轴、根、茎、叶、花、果实、种子、花粉或分生组织等任一部分离体培养成为植株;植物细胞杂交是指分离植物体上的细胞后用纤维素酶除去细胞壁,使其变为原生质体,在灭活的仙台病毒或PEG 诱导下促进不同品种的两个细胞完成杂交过程,从而培养为杂种植株[2]。目前,根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的植物细胞工程实用技术,包括植物细胞组织培养技术、无性快繁技术及单倍体育种技术等,这些技术在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面发挥了重要作用[3]。1 植物细胞工程在脱毒苗生产方面的应用 长期进行营养繁殖的农作物及果树、蔬菜等 往往会积累许多病毒和类病毒,病毒和类病毒的感染常导致亲本性状退化,使农产品的产量和质 量明显下降。 植物细胞工程可应用于脱毒苗生产,一般多采用茎尖脱毒的方法,通过茎尖组织培养 可以获得无病毒和类病毒感染的再生苗。如茎尖 脱毒获得的脱番茄斑萎病毒(TSWV )[4] 、脱黄瓜花叶病毒(CMV )[5]及脱菊花病毒B (CVB )[6]的再生苗等。近年来,中国相继出现了许多脱毒试管苗生产工厂,黑龙江、内蒙古、湖南、湖北、河南和甘肃等地都建立了生产脱毒种薯的原种场,脱毒马铃薯已经推广了近30万hm 2,平均增产50%以上。目前,草莓、苹果、柑橘和葡萄等经济植物都已建立了脱毒苗生产技术。2 植物细胞工程在经济植物快繁方面的应用 植物快繁是指利用组织培养技术,将来自优良植株的植物组织或细胞进行离体培养,短期内获得大量遗传性状一致的个体的方法。植物快繁技术在农业上有着广泛的应用,如可以使生根困难的名贵花卉大量繁殖,还可应用于杂合植物材料的快繁,因为很多优良的观赏植物和经济植物 植物生理与生物技术 植物细胞工程在农业生产中的应用 柳成荫,杨洪兵 (青岛农业大学生命科学学院,山东青岛266109) 摘要:介绍了植物细胞工程在脱毒苗生产、经济植物快繁、植物新品种选育及有用次生代谢产物生产方面的应用情况。 关键词:细胞培养;细胞杂交;脱毒苗;生物发生器;育种中图分类号:Q813 文献标识码A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2011.05.003 Application of Plant Cell Engineering in Agricultural Production LIU Cheng-yin,YANG Hong-bing (College of Life Science,Qingdao Agricultural University,Qingdao ,Shandong 266109,China ) Abstract :This article introduced the application of plant cell engineering in production of virus-free seedlings,rapid propagation of economic plants,breeding of new plant variety and production of useful secondary metabolites.Key words:cell culture;cell hybridization;virus-free seedlings;bio-generator;breeding 2011,17(5):9-11 天津农业科学Tianjin Agricultural Sciences 收稿日期:2011-05-10;修订日期:2011-07-26 基金项目:山东省自然科学基金项目(ZR2010CL019);青岛农业大学院重点课程建设项目(YZDK1003)作者简介:柳成荫(1989-),男,山东青岛人,在读本科生,从事植物逆境生理研究。通讯作者为杨洪兵。

高中生物选修三训练《植物细胞工程》

专题2细胞工程 2.1植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术 课时训练5植物细胞工程的基本技术 1.植物细胞表现出全能性的必要条件是()。 A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析:植物细胞全能性是指具有细胞核的高度分化的植物细胞,在离开母体后,在适宜的营养和外界条件下,细胞首先发生脱分化,然后恢复细胞分裂形成愈伤组织,再在一定的诱导因素作用下发生分化,最后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植物细胞的全能性只有在离开母体后才能表现出来。成熟筛管细胞无细胞核,D项错误。B项中,导入其他植物细胞的基因属于基因工程,与细胞的全能性没有必然的联系。 答案:C 2.可以成为植物组织培养条件的是()。 ①CO2②有机物③生长素④细胞分裂素⑤水⑥矿质元素 A.①③⑤⑥ B.②③⑤⑥ C.②③④⑤⑥ D.①②⑤⑥ 解析:植物组织培养的条件是营养物质、激素和其他适宜条件,在愈伤组织形成之前不能进行光合作用,不需要CO2。 答案:C 3.植物体细胞杂交是利用不同物种的两个细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指()。 A.不同植物的精子与卵子的融合 B.不同植物原生质体的融合 C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合 解析:植物体细胞杂交是不同植物的原生质体融合为一个杂种细胞的过程。精、卵结合过程为受精作用,花粉细胞不是体细胞。 答案:B 4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件是不需要的?() A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素 解析:形成愈伤组织,需要在消毒灭菌条件下进行是肯定的,因为只有在消毒灭菌条件下,才能保证培养出的组织细胞不被感染,否则培养基内将长出许多霉菌,与离体细胞争夺营养与生存空间,不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。 答案:C 5.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是()。

高中生物选修一重要的知识总结

高中生物选修一重要的知识总结高中生物选修一重要的知识总结 分解纤维素的微生物的分离 纤维素,一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物,是地球上含量最丰富的多糖类物质。 纤维素与纤维素酶: (1)棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物,木材、作物秸秆等也富含纤维素。 (2)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维素最终被水解成葡萄糖,为微生物的生长提供营养。 纤维素分解菌的筛选: (1)筛选方法:刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。 (2)刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理: 刚果红是一种染料,它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物,但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。 当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红-纤维素的复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样,我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 分离分解纤维素的微生物的实验流程:

土壤取样→选择培养(此步是否需要,应根据样品中目的菌株数量的多少来确定)→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落 (1)土壤采集选择富含纤维素的环境。 (2)刚果红染色法分离纤维素分解菌的步骤倒平板操作、制备菌悬液、涂布平板 (3)刚果红染色法种类 一种是先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,另一种是在倒平板时就加入刚果红。 课题延伸: 对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选后,只是分离纯化的第一步,为确定得到的是纤维素分解菌,还需要进行发酵产纤维素酶的实验,纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。纤维素酶的测定方法,一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。 菊花的组织培养 细胞分化:在生物个体发育过程中,细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程。 离体的植物组织或细胞,在培养了一段时间以后,会通过细胞分裂,形成愈伤组织,愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。 由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为植物细胞的`脱分化,或者叫做去分化。脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫做再分化。再分化形成的试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植物体。 植物细胞工程:具有某种生物全套遗传信息的任何一个活细胞,都具有发育成完整个体的能力,即每个生物细胞都具有全能性。但

植物细胞工程与育种

植物细胞工程与育种教学设计 目标展示 能说出植物细胞工程具体有哪些应用;掌握单倍体育种的过程和优点。 要点导学 1、植物组织培养技术的应用有哪些? 2、植物细胞代谢产物的工厂化生产 (1)植物细胞培养的过程 (2)植物细胞培养和植物组织培养的区别? 植物组织培养的目的是,植物细胞培养的目的是获得大量植物细胞,提取。植物组织培养一般用 培养基,而植物细胞培养用培养基。 (3)植物细胞培养举例 培养金鸡纳树细胞,获得治疗疟疾的良药。培养红豆杉的细胞,提取抗肿瘤药物。 感悟反思 3、单倍体育种 由高杆抗病水稻和矮杆易感病水稻,培育矮杆抗病水稻的不同方法 杂交育种图示单倍体育种图示 总结单倍体育种有关知识 原理:,方法:,优点:。 达标检测 1、(2013江苏高考,11)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

2、(2013江苏高考,25)现有小麦种质资源包括:①高产、感病;②低产、抗病;③高产、晚熟等品种。为满足不同地区及不同环境条件下的栽培需求,育种专家要培育 3 类品种:a. 高产、抗病;b. 高产、早熟;c. 高产、抗旱。下述育种方法可行的是(多选) A. 利用①、③品种间杂交筛选获得 a B. 对品种③进行染色体加倍处理筛选获 得 b C. a、b、c的培育均可采用诱变育种方法 D. 用转基因技术将外源抗旱基因导入③ 中获得c 3、(2015年江苏高考,20)下图为制备人工种子部分流程示意图,下列叙述正确的是 A. 胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织 B. 该过程以海藻酸钠作为营养成分,以CaCl2 溶液作为凝固剂 C. 可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖,为胚状体提供碳源 D. 包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气,有利于人工种子的储藏 4、(2014江苏高考,29)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题:Array(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称 为。 (2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度 和pH的变化如右图所示。细胞干重在12 d 后下降的 原因有; 培养液中蔗糖的作用是、 。 (3)多倍体愈伤组织细胞中产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经 处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和 酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后,观察到染色体数为8n的细胞,合 理的解释是、。 (4)为了更好地获得次生代谢产物,生产中采用植物细胞的固定化技术,其原理与酵母细 胞固定化类似。下列说法正确的有(填序号)。 ①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋②必须在光照条件下培养 ③培养过程中需通空气④固定化后植物细胞生长会变慢 5、(2012江苏高考,28)科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中,育成了抗叶锈病的小麦,育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的 染色体组,每组有7条染色体,C染色体组中含携带抗病基因 的染色体。请回答下列问题: (1)异源多倍体AABBCC是由两种植物AABB与CC远缘杂交 形成的后代,经诱导染色体数目 加倍培育而成,还可用植物细胞工程中方法

高中生物选修一知识点总结全

上海高中生物——分子与细胞概念辨析 1.原核细胞都有细胞壁吗? 原核细胞中支原体是最小最简单的细胞,无细胞壁。 2.真核生物一定有细胞核、染色体吗? 哺乳动物成熟的红细胞、高等植物成熟筛管细胞等没有细胞核,也无染色体。 3.“霉菌”一定是真核生物吗? 链霉菌是一种放线菌,属于原核生物。 4.糖类的元素组成主要是C、H、O? 糖类元素组成只有C、H、O。 5.真核生物都有线粒体吗? 蛔虫没有线粒体只进行无氧呼吸。 6.只有有线粒体才能进行有氧呼吸吗? 需氧型的细菌等也能进行有氧呼吸,发生在细胞膜内表面上。 7.只有有叶绿体才可以进行光合作用吗? 蓝藻等含有光合色素也能进行光合作用。 8.绿色植物细胞都有叶绿体吗? 植物的根尖细胞等就没有叶绿体。 9.细胞液是细胞内液吗? 细胞液是指液泡内的液体,细胞内液是细胞内的液体,包括细胞质基质、细胞器及细胞核中的液体。 10.原生质层和原生质一样吗? 原生质层是指具有大液泡的植物细胞的细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质,不包括细胞核与细胞液。原生质是指细胞内的全部生命物质,包括膜、质、核。 11.生物膜是指生物体内所有膜结构吗? 生物膜是指细胞内的所有膜结构,巩膜、虹膜等生物体内的膜就不是生物膜。 12.主动运输一定是逆浓度梯度吗? 逆浓度梯度的运输方式一定是主动运输,但有时候也表现为顺浓度梯度,比如刚吃完饭后肠道内葡萄糖的吸收。 13.ATP是生物体所有生命活动的直接能量来源吗? 细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供的,体内有些合成反应,不一定都直接利用ATP功能,还可以利用其他三磷酸核苷。 14.呼吸作用是呼吸吗? 呼吸作用是指细胞内的的有机物经一系列氧化分解,最终生成水和二氧化碳等其他产物,并释放出能量合成ATP的过程。呼吸是指生物与外界进行气体交换的过程,包括肺的通气、肺泡内的气体交换、气体在血液中的运输、组织里的气体交换。 15.丙酮酸和丙酮是一回事吗? 丙酮酸(C3H4O3)是细胞呼吸第一阶段的产物,丙酮(C3H6O)常作为一种有机溶剂用于有机物的提取。 16.高等植物无氧呼吸产物一定是酒精和CO2吗? 马铃薯块茎、甜菜块根、玉米的胚等无氧呼吸产物是乳酸。 17.酵母菌只进行出芽生殖吗? 酵母菌在营养充足时进行出芽生殖,营养贫乏时进行有性生殖。 18.细胞呼吸释放的能量都生成了ATP了吗? 细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失了,只有一少部分转移到ATP中去了。 19.光合作用过程只消耗水吗?

植物细胞工程练习题及(附答案)

植物细胞工程测试题 一、单选题: 1.植物组织培养是指() A.离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织B.愈伤组织培育成植株 C.离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体D.愈伤组织形成高度液泡化组织2.植物体细胞杂交的结果是() A.产生杂种植株B.产生杂种细胞C.原生质体融合D.形成愈伤组织 3.如图是“白菜一甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是() A.图示“白菜—甘蓝”植株不能结子 B.愈伤组织有叶绿体,代谢类型是自养需氧型 C.上述过程中包含着有丝分裂、减数分裂和细胞分化等过程 D.“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是细胞全能性表达的结果 4.不能人工诱导原生质体融合的方法是() A.振动 B.电刺激 C.PEG试剂D.重压 5.植物细胞表现出全能性的必要条件是() A.给予适宜的营养和外界条件 B.脱离母体后给予适宜营养和外界条件 C.导入其他植物细胞的基因 D.将成熟筛管细胞核移植到去核的卵细胞内 6.植物组织培养过程中的脱分化是指() A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞 B.未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程 C.植物的器官、组织或细胞,通过离体培养产生愈伤组织的过程 D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程 7.下列植物细胞全能性最高的是() A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞 8.植物组织培养过程的顺序是() ①离体的植物器官、组织或细胞②根、芽③愈伤组织 ④脱分化⑤再分化⑥植物体 A.①④③⑤②⑥B.①④③②⑤⑥C.①⑤④③②⑥D.⑥①④③⑤②

9.下列有关细胞工程的叙述不正确的是() A. 在细胞整体水平上定向改变遗传物质B.在细胞器水平上定向改变遗传物质 C.在细胞器水平上定向改变细胞核的遗传物质 D.在细胞整体水平上获得细胞产品 10.对人工种子正确的解释是() A.通过科学手段人工合成的种子B.利用植物组织培养技术获得的种子 C.种皮能自我生成的种子D.人工种子发芽率低 11.有关全能性的叙述,不正确的是( ) A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此全能性最高 B.生物体内细胞由于分化,全能性不能表达 C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高 D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 12.马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖,种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是() A.选择优良品种进行杂交B.进行远缘植物体细胞杂交 C.利有芽尖进行组织培养D.人工诱导基因突变 13.用植物组织培养技术,可以培养或生产出() A.食品添加剂B.无病毒植物 C.人工种子D.前三项都是 14.科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来,将单个细胞放入培养基中培养,获得了许多完整的植株,这些植株的特点是() A.彼此性状相似B.变异频率较高C.单倍体D.都是纯合子 15.植物的微型繁殖技术是指() A.植物体细胞杂交技术B.嫁接C.营养繁殖D.植物组织培养 16.胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的() A.愈伤组织B.再分化C.形成完整植株D.取离体组织 17.运用植物组织培养技术,可以培育或生产出() A.细胞产物——生物碱B.无病毒植物C.人工种子D.以上都是 18.植物的微型繁殖的优点是() A.取材少B.培养周期短C.繁殖率高D.以上都是 19.(08江苏高考)下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是() A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化 C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织 D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 20.(08天津)为获得纯合高蔓抗病番茄植株,采用了下图所示的方法,图中两对相对性状独立遗传。

2.1.1植物细胞工程的基本技术

2.1.1 植物细胞工程 教学目标 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 2、列举植物细胞工程的实际应用 3、尝试进行植物组织培养 教学重点 1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原理 3、植物细胞工程应用的实例 教学难点 植物组织培养的实验 教学过程 复习: 细胞分化: 1、概念:在个体发育过程中,由一种或一个细胞通过增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生 稳定性差异的过程 注意:不改变细胞数目,不改变遗传,增加了细胞种类 2、原因:相同的基因在特定的时间和空间内进行选择性表达的结果 3、特点: ①普遍性:单细胞生物没有细胞分化 ②持久性:细胞分化存在于生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大限度 ③不可逆性:分化的细胞要维持分化后的状态直到死亡 4、结果:产生了不同的组织和器官 5、意义:个体发育的基础(包括细胞分裂和细胞分化) 细胞全能性: 1、概念:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能(起点:细胞、组织、器官;终点:完整个体) 举例:壁虎断尾后再生(×);皮肤烧伤后再生(×);种子长成幼苗(√);植物扦插(√); 受精卵发育成婴儿(√); 2、物质基础:每个细胞里有该种生物全套的遗传信息(所以单个卵细胞或精子也可发育成完整个体,体现全能性) 3、条件:①离体②营养物质③外界条件 4、发挥顺序 植物细胞》动物细胞 受精卵>生殖细胞(卵>精子)>体细胞 体细胞:分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞(分化程度低>分化程度高) 注意:①受精卵是未分化的细胞,所以全能性最高 ②生殖细胞是分化程度高,全能性也高(特例)

细胞工程:是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照 人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 分类:植物细胞工程和动物细胞工程 一、植物组织培养 1、理论基础:植物细胞全能性 2、流程: 相关知识点: ①取材:根尖、茎尖、芽尖等分生组织,分裂能力强,全能性易发挥 ②脱分化(诱导培养基) 实质:使细胞恢复分裂能力 a .概念:让已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程 形式:固体 b .培养基 无机物:水、无机盐 成分 有机物:氨基酸、维生素、蔗糖 植物激素:生长素和细胞分裂素 注:培养基中加入蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 另外,脱分化培养基上可加入2,4-D ,促进愈伤组织的产生和生长 c .条件:黑暗(因为在光照条件下容易分化成维管组织,不利于产生大量的愈伤组织) 无菌(一旦污染,迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养,而且杂菌会产生大量对培养 ③愈伤组织:排列疏松,高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞。(分化程度低,全能性高) ④再分化(分化培养基) 实质:基因的选择性表达 a .概念:脱分化产生的愈伤组织继续培养又可以重新分化成根或芽等器官的过程 b .培养基:同脱分化培养基 c .条件:光照(有利于诱导形成叶绿素) ⑤植物激素的使用对植物组织培养的影响 高→有利于根的形成 a .使用比例: 低→有利于芽的分化 适中→促进愈伤组织的形成 先生长素后细胞分裂素:有利于细胞分裂,但不分化 b .使用顺序 先细胞分裂素后生长素:细胞既分裂又分化 同时使用两种激素:分化频率提高 离体的植物细胞、 组织或器官(外植体) 脱分化 已分化 未分化 生长素 细胞分裂素

植物细胞工程综合大实验

植物细胞工程综合大实验(一) ——培养基配制和无菌操作 一、实验目的与要求 熟练掌握器皿的洗涤 MS培养基的配制分装 培养基和物品的高压灭菌 实验室的消毒灭菌 植物材料的取材及流水冲洗 无菌操作 材料的培养观察 二、实验原理 植物细胞的全能性。 三、仪器设备与器具 电子天平、移液枪、冰箱、高压锅、超净工作台、 三角瓶、烧杯、容量瓶、培养皿、搪瓷缸、镊子、 解剖刀、酒精灯、试剂瓶、玻璃棒、线绳、pH试纸、封口膜、试管刷、洗涤剂、打火机等。 四、实验材料 彩云阁茎段(用于诱导愈伤组织) 茎节(用于诱导芽) 五、实验方法与步骤 (一)器皿的洗涤

一般器皿 有培养物但未污染的器皿 有培养物且污染的器皿 (二)MS培养基的配制分装 1、MS培养基母液的配制 母液A-F,每组配制A-E 100ml、F 50ml 0.1%升汞的配制 75%酒精的配制 6-BA NAA 2、MS培养基的配制 按每人配制100ml,分5小瓶。 过程如下;每组按1L配制,先取容器内加70%的蒸馏水; 加入蔗糖30g/L;量取母液A-F;加入PGR(自己设计);用容量瓶定容;用0.1-1N NAOH或HCl调整pH5.6-5.8;每人分100ml;加琼脂粉8g/L;分装到5个小三角瓶中、封口。 (三)培养基和物品的高压灭菌 培养基、无菌水(每组至少5瓶)、空瓶(每组至少2个)、烧杯(每组至少1个)、培养皿(每组至少一套)、接种工具(2套),包好或者分好以备高压灭菌。 高压锅的使用。 (四)实验室的消毒灭菌

75%的酒精擦拭超净工作台内表面,新洁尔灭水进行超净工作台外表面、培养架表面、墙壁及其他房间表面的擦拭。 (五)植物材料的取材及流水冲洗 选取适宜的彩云阁茎节及茎段,切割成适宜大小后放在流水下冲洗。 (六)无菌操作 演示。 (七)材料的培养观察 接种完的材料放在培养室的培养架上进行培养。培养初期每天观察一次,持续1周。之后每2-3天观察一次。 统计指标: 污染率(%)= (污染的外植体个数/接种外植体的总数)×100%。 愈伤组织诱导率(%)= (长愈伤外植体个数/接种外植体总数)×100%。 芽诱导率(%)= (长芽外植体个数/接种外植体的总数)×100%。(八)结果与分析

【人教版】高二生物选修三教学案:2.1.2-植物细胞工程的实际应用(含答案)x

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(阅读P 38-39) 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)属于无性(填有性、无性)繁殖,能够保持优良品种的遗传性状。 2.作物脱毒 (1)选材部位:植物分生区附近的部位,因为此处细胞内病毒极少,甚至无病毒。 (2)优点:提高作物的产量和品质。 3.人工种子 (1)组成:由胚状体、不定芽、顶芽和腋芽作为保护性外壳的人工种皮和提供胚状体进一步发育所需营养的人工胚乳。如下图: (2)特点:后代无性状分离,不受季节、气候和地域的限制。 二、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产(阅读P 40-41) 1.单倍体育种 (1)过程:花药――→离体培养 单倍体植株――→人工诱导染色体加倍稳定遗传的优良品种。 (2)优点:①后代是纯合子,能稳定遗传。 ②可明显缩短育种年限。 (3)实例:烟草、小麦等。 2.突变体的利用 (1)过程:在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变,从中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。 (2)优点:可以得到抗逆性(抗盐、抗病和抗除草剂等)品种和含有高蛋白的植株。

(3)实例:抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。 3.细胞产物的工厂化生产 (1)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:人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。 判断正误: (1)植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。( ) (2)人工种子就是以植物种子的胚等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。( ) (3)单倍体育种通过花药离体培养获得单倍体植株,染色体加倍后两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)在植物的组织培养过程中,由于所培养的细胞进行有丝分裂,所以不会发生突变。( ) (5)利用植物组织培养技术可获得的细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。( ) (6)单倍体育种的目的是获得单倍体本身。( ) (7)细胞产物的生产是将植物细胞培养到愈伤组织。( ) 答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√ 一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 (1)本质:微型繁殖实际上是一种无性繁殖,能保持亲本的一切优良性状,这项技术只运用了植物组织培养技术,因此该过程只涉及有丝分裂,不涉及减数分裂。 (2)优点:使用材料少,培养周期短,繁殖率高,便于自动化管理,有利于进行工厂化培养。2.作物脱毒 (1)病毒的特点:病毒是寄生生物,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。 (2)材料的选取:据检测,植物的分生区附近的病毒极少,甚至无病毒。如果将未被病毒感染的植株的分生组织用植物组织培养的方法培育幼苗用于生产,可以避免病毒对作物的影响,大大提高作物的产量。 3.人工种子 (1)人工种皮的要求:

(新)高中生物教材选修一必背

高中生物选修一生物技术实践知识点总结 专题一传统发酵技术的应用 课题一果酒和果醋的制作 1、果酒菌种:附在葡萄皮上的野生型酵母菌(真菌,兼性厌氧,主要出芽生殖还有孢子生殖) 2、在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖。 在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。 3、制酒条件:温度(18~25℃),发酵液缺氧呈酸性(酵母菌可以生长繁殖,而其他微生物无法适应这一环境)。 4、葡萄酒呈现深红色的原因:红葡萄皮的色素进入发酵液。 5、果醋菌种:醋酸菌(原核生物),代谢类型异养需氧型。 6、有两条途径生成醋酸:当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O 7、制醋条件:①深层发酵时,短时间不通氧,醋酸菌死亡。②温度:30~35℃。 8、流程: 9、装置:充气口制酒时关闭;制醋时,连续输入氧气。 排气口长而弯曲的胶管目的是防止空气中微生物的污染;开口 向下的目的是排出酒精发酵时产生的二氧化碳。出料口是用来 取样检测。 葡萄汁只装2/3,留1/3空间的目的是让酵母菌先有氧呼 吸进行繁殖。 10、若用瓶子做装置:制酒时,要每天拧松瓶盖2~4次,目的是排二氧化碳;制醋时,将瓶口打开,盖上纱布。 挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 果酒果醋

11、所有用具清洗后晾干或清洗后用70%的酒精消毒。 先冲洗葡萄再除去枝梗,以避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。 12、酒精检验:酸性(3mol/L的H2SO4)重铬酸钾→灰绿色。醋酸检验:嗅味和品尝(比较pH) 13、从哪些方面防止发酵液被污染? 榨汁机要清洗干净,并晾干。发酵瓶要清洗干净,用体积分数70%的酒精消毒,或用洗洁精洗涤。装入葡萄汁后,封闭充气口。 课题二腐乳的制作 1、菌种:多种微生物如青霉、酵母、曲霉、毛霉等,主要是毛霉(真菌,代谢类型是异养需氧型。孢子生殖。)传统制作毛霉来自空气;现代生产将优质毛霉菌种直接接种在豆腐上。 2、原理:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 3、实验流程:让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制(加盐之前为前期发酵,目的是创造条件让毛霉生长,使毛霉形成菌膜包住豆腐使腐乳成型。后期发酵主要是酶与微生物协同作用,生成腐乳的香气。) 4、所用豆腐的含水量为70%左右,水分过多则腐乳不易成形。豆腐生长的白毛是毛霉的白色菌丝。 5、温度:15~18℃。 6、加盐:逐层加盐,随着层数的加高而增加盐量,接近瓶口表面的盐要铺厚一些。控制盐的用量(豆腐:盐=5:1):盐的浓度过低,不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败变质;盐的浓度过高会影响腐乳的口味。 食盐的作用:1.抑制微生物生长,避免腐败变质2.析出水分,是豆腐变硬 3.调味 7、卤汤:由酒及各种香辛料配制而成的。 8、卤汤中酒的含量:12%左右。作用:1.防止杂菌污染 2.赋予腐乳风味3.酒精含量过高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,不足以抑制微生物生长,导致豆腐腐败。 9、香辛料的作用:1.调味 2.杀菌 10、防止杂菌污染的措施:①玻璃瓶,洗净后用沸水消毒。②加卤汤后,用胶条将瓶口密封。③封瓶时,将瓶口通过酒精灯的火焰。 11、影响腐乳风味的因素:盐、酒、香辛料、豆腐含水量。 12、腐乳外部致密的“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的毛霉菌丝,它能形成

植物细胞工程应用及发展前景

攀枝花学院 Panzhihua University 植物细胞工程应用及发展前景 院(系):生物与化学工程学院 专业:生物工程 班级:2009级生物工程 学生姓名:顿茹兰学号:20091020092007

植物细胞工程应用及发展前景 顿茹兰 200910902007 攀枝花学院生物与化学工程学院, 四川攀枝花617000 【摘要】植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术,这些技术的发展和应用,使植物细胞工程在人类现生活中的地位更加突出,并发挥着越来越重要的作用。 【关键词】植物细胞工程应用发展前景 植物细胞工程是一门以植物组织培养为基础,具有广泛应用前景和实用价值的生物技术。随着该技术的不断完善和发展,植物细胞工程已经在部分经济植物的育种和繁殖中发挥着十分重要的作用。目前根据人们的需要已经相继完善和发展了一些具有特色的实用技术,包括植物细胞培养技术、无性快繁技术、制备转基因植物、单倍体育种及胚胎培养等[5]。这些技的发展和应用,使得植物细胞工程在人类的现代生活中的地位更加突出,并在经济植物快繁、植物新品种选育和有用次生代谢产物的生产方面发挥了重要的作用。 一、植物细胞工程的概念 植物细胞工程(plant cell engineering)是以植物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖和人为操作,改变细胞的某些生物学特性,从而改良品种加速繁育植物个体或获得有用物质的技术。植物体的细胞中,含有该植物所有的遗传信息。在合适的条件下,一个细胞可以独立发育成完整的植物体。利用细胞的这种全能性,生物学家通过组培来繁殖名贵花卉、消灭果树上的病毒,以及通过对细胞核物质的重新组合,进行植物遗传改造等。 1、植物细胞工程的简要概述 在合适的条件下,一个细胞可以独立发育成完整的植物体。利用细胞的这种

植物细胞工程

HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves 姓名: 黄金波 CANDIDATE:Huang-Jin Bo 学号: 2012304200510 STUDENT ID:2012304200510 课程: 植物细胞工程实验CURRICULUM:Plant Cell Engineering Experiment 班级: MAJOR: 生技1201班Biotechnology 1201 指导老师:SUPERVISOR:柳俊齐迎春陈浩 Liu-Jun Qi-Ying Chun Chen-Hao 中国武汉 WUHAN, CHINA

二○一四年十二月DEC, 2014

烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究 黄金波 华中农业大学生命科学技术学院生技1201班 [摘要] [目的]以烟草叶片为材料,通过这次实验,基本掌握植物愈伤组织诱导与植株再 生的原理和方法,熟练掌握相关实验操作技术;另外,通过本次实验,完成烟草植株再生,并对比光照和黑暗等不同方法,对诱导愈伤组织状态和诱导率的影响,进行结果分析。 [方法]在无菌条件下,把烟草叶片剪成1cm2大小的小方块,先通过含0.25mg/L NAA和0.25mg/L BA的MS诱导培养基在光照和黑暗条件下诱导培养;三周后,转接到含0.25mg/L NAA和1.0mg/L BA的MS分化培养基中光照培养;两个月后,观察结果,统计分析。 [结果]诱导培养后,在光照条件下和在黑暗条件下培养的均有67.7%的被污染了;用剩下的33.3%全部接种到分化培养基上培养。结果表明分化率在光照条件下和在黑暗条件下无差别;每个愈伤组织分化芽数在光照条件下明显多于在黑暗条件下诱导;分化芽状态在黑暗和光照条件有一定的区别,分化植株苗在光照和黑暗条件下诱导没有明显区别。 [结论]光照条件和在黑暗条件下诱导可以影响愈伤分化芽数和分化芽状态。 [关键词] 烟草叶片;愈伤组织;细胞工程;分化;诱导;植株再生 Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves Huang-Jin Bo Huazhong Agriculture University , College of Life Science and Technology , Biotechnology 1201 [Abstract] [Objective]Using tobacco leaves as materials, through the experiment, we should handle the basic principle and method of plant callus induction and plant regeneration,master related experiments’technology; In addition, through this experiment, to complete the tobacco plant regeneration, and compared different methods of callus induction, such as light and dark state, and the effects to the state and induction rate, then analyzing the results. [Method]The tobacco leaf was cut into 1 cm2 size small squares under aseptic conditions. Firstly induced in the MS induction medium with 0.25 mg/L NAA and 0.25 mg/L BA, under the condition of light and dark, respectively; Three weeks later, transferred to MS differentiation medium with 0.25 mg/L NAA and 1.0 mg/L BA culturing under light; Two months later , observing the results, and analyzing the statistics. [Results]After the induction culturing, 67.7% materials were polluted both under the condition of light and dark; rest 33.3% materials were inoculated to the differentiation medium, continuing to cultivate. As a result, it was successfully. The results show that there are no obvious differences between with the light condition and dark condition. Each number of callus bud differentiation under the condition of the light induced significantly more than in the

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