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1、第1节植物细胞工程(第3课时)【学习目标】.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。1 .尝试进行植物组织培养。【知识梳理】.单倍体育种(1)原理：细胞的 和 O过程：花药(或花粉)离体培养植株嘘器二倍体植株4优良品种。(3)优点子代是能 的纯合子。极大地缩短了 o是进行 育种和研究 的理想材料。(4)实例世界上第一个单倍体作物新品种一 O单倍体育种与常规育种相结合的新品种：水稻、油菜、和甜椒等。1 .突变体的利用原理：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 和诱变因素(如、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
2、,进而培育成新品种。过程诱变处理诱导分化外植体I脱分化愈伤织|L|突变体嚼H新品种利用：筛选出有用的，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。实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。2 .细胞产物的工厂化生产(1)细胞产物类型初生代谢物：初生代谢是生物和所必需的代谢活动，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、脂质、蛋白 质和 等。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 就是次生代谢物，如酚类、和含氮化合物等。技术：，指在离体条件下对单个植物细
3、胞或 进行培养使其增殖的技术。过程外植体脱分化愈伤组织分散开、细胞 悬液发酵1细胞 产物提取实例：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、等的限制，因此对于社会、环境保护具 有重要意义。【课后训练】一、单选题1.从紫草细胞内提取得到的紫草宁具有抗炎、抗癌的作用。下图是获得紫草宁的2种工艺路线，下列叙述正确的是（）外植体愈伤组织一根、芽一紫草植株、|紫草宁单细胞高产细胞株一细胞培养物/葡A.为防止培养过程中出现病毒污染，常选择紫草的叶片作为外植体B.经消毒处理的外植体需用自来水多次冲洗，以防止消毒剂对细胞的毒害C.诱导外植体形成愈伤组织的过程中
4、需要一定比例的2, 4D和蔡乙酸的作用D.可用射线照射以获得高产细胞株，需经多次传代培养以确定高产性状是否稳定遗传.下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是（）A.植物微型繁殖利用了植物细胞具有全能性的原理B.在紫草宁的工厂化生产的过程中使用的是液体培养基C.利用植物组织培养技术培育的脱毒苗具有抗病毒的能力D.对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种2 .下列关于植物组织培养的叙述，错误的是（）A.用于植物组织培养的外植体就是指离体培养的植物器官或组织B.植物组织培养时，常常需要添加细胞分裂素和赤霉素两种植物激素 c.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养物质和调节渗透压D.用茎尖进行组
5、织培养获得脱毒苗时，作物不含病毒3 .研究人员利用植物体细胞杂交技术，将培育的野生跺猴桃的单倍体的细胞与栽培二倍体 掰猴桃细胞的原生质体融合，获得了三倍体植株，为其种质改良开辟了新途径。下列说法错 误的是（）A.原生质体获得后需要在等渗培养液中进行培养B.原生质体融合时可采用高Ca2+-高pH法进行诱导C.三倍体植株的形成需经过脱分化和再分化等培养过程D.单倍体与二倍体能进行基因交流，二者属于同一物种5.植物细胞工程在农业、医药等方面有着广泛的应用，并且取得了显著的社会效益和经济 效益。下列相关叙述错误的是（）A.取草莓茎尖进行植物组织培养可获得脱毒苗B.玉米花粉粒经花药离体培养得到的植株能稳
6、定遗传C.红豆杉细胞经植物细胞培养技术可工厂化生产紫杉醇D.可采用诱变处理烟草愈伤组织的方法来获得烟草抗盐碱突变体6 .水稻是我国重要的粮食作物。水稻航天育种是指利用返回式卫星或宇宙飞船将水稻种子 带到太空，利用外太空的微重力、高辐射、高真空、弱磁场和太阳粒子等诱导种子发生可遗 传的变异，经选育获得新品种的方法。2022年12月，携带有水稻种子的神舟十四号安全返 航。下列相关叙述错误的是（）A.太空环境有助于大幅提高水稻种子发生基因重组的频率B.同一批次进入太空的不同水稻种子可产生不同的突变性状C.太空返回的水稻种子部分细胞中染色体的结构可能已经改变D.航天育种能创造出地面其他育种方法难以获得
7、的罕见新基因资源.下列有关生物育种技术的叙述，正确的是（）A.杂交育种就是将不同物种的优良性状重新组合.诱变育种可明显提高与有利变异相关基因的突变频率C.单倍体育种常需要借助杂交育种和植物组织培养等技术D.用秋水仙素处理单倍体幼苗所获得的植株均为纯合子8 .天宫实验室首次完成了水稻全生命周期的空间培养实验。此过程利用了太空特殊的环境进行诱变，涉及到育种方法是（）A.杂交育种B.诱变育种C.单倍体育种D.多倍体育种. 2022年12月5日，2000粒水稻种子搭乘神舟十四号回家。这些水稻种子在空间 站内经历了 120天从种子到种子的发育全过程，这是国际上首次完成的水稻全生命周期 空间培养实验。下列
8、叙述错误的是（）A.该过程可能发生基因突变、基因重组和染色体畸变B.若该水稻未出现新的性状，则说明没有发生基因突变C.通过太空育种能在短时间内有效改良水稻的某些性状D.太空育种能创造其他育种难以获得的罕见新基因资源10 .下列关于培育生物新品种的叙述，正确的是（）A.诱变育种能定向大幅度改良生物性状B.杂交育种培育的新品种必须是显性纯合子C.多倍体育种得到的新品种结实率往往会降低D.只有单倍体育种能明显缩短育种年限二、综合题11 .如图为植物细胞工程的过程示意图，据图回答问题：突变的植物体细胞岛1含目的基因的植物值细胞 广1含目的基因的植物值细胞 广外植体T果实和种子雄蕊根、茎、叶愈伤组织发酵
9、罐细胞或细胞产物胚状体r I人工种子声直试管苗.（根、芽）发育植株A植物细胞 B植物细胞杂种细胞据图可看出植物细胞工程的基础过程是（填过程名称）。除胚状体外，人工种子的结构还包括 O单倍体育种的过程是（用数字和箭头表示）。诱导两种植物细胞融合成杂种细胞的化学方法是 O（5）通过玲玲培养紫草细胞来提取紫草宁的过程的优点是 o据图设计一个通过植物细胞工程利用二倍体西瓜培育三倍体无子西瓜植株的方案12 .花椰菜（2n=18,用MM表示）属十字花科，经人工长期定向选育，对黑腐病无抗性。 黑芥（2=16,用NN表示）为花椰菜近缘野生种，对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国 科学家将紫外线（UV）照射处理
10、的黑芥叶肉原生质体和花椰菜下胚轴原生质体融合，获得 了抗黑腐病的杂合新植株（过程如下图）请回答下列问题：用 酶处理可以获得有活力的原生质体。图表示 过程，诱导过程常用的化学物质是 O图是图经 和 后形成的 组织。由图经 过程形成图。理论上获得的杂种植株染色体组成为（用字母M和N表示）。已知供体黑芥叶肉原生质体在UV处理前后形态上没有明显的区别，但是在和下胚轴原生 质体融合时较易破碎。在培养3天之内，用显微镜观察细胞中是否存在（细胞器）， 作为早期鉴别杂合细胞的标志，初步筛选出融合细胞。请说出鉴定新植株是否抗黑腐病的方法 o对双亲和部分杂合新植株的染色体计数，结果如下表所示。植株花椰菜黑芥杂合新
11、植株H1杂合新植株H2杂合新植株H3染色体数/条1816581930根据表中数据，尝试推测杂合新植株H2、H3染色体数目少于34 （双亲染色体数之和），杂合新植株H1染色体数目大于34可能的原因。根据杂合细胞染色体数目推测细胞融合 的特点以及这种融合过程中出现的特点可能具有的应用价值 o13 .植物的代谢产物次生代谢物：次生代谢不是生物，一般在 或 中，并在一定的 和条件下才进行。次级代谢物是一类小分子有机化合物（如、和 等）。在植物等方面发挥作用，也是很多 等的重要来源。细胞产物的工厂化生产由于植物细胞的次生代谢产物含量，从植物组织中提取会大量，有些产物又不能 或难以通过 途径得到。14.植
12、物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞代谢产 物的工业化生产等方面。请回答相关问题：若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的 作为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的 和过程。进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加、等激 素。欲利于根的分化，植物激素的用量比例应为 o无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是，采用灼烧方法进行灭菌的是（两空均填序号）。培养皿 培养基 实验操作者的双手 三角锥形瓶 接种环 花蕾15.番茄是一种营养丰富、经济价值很高的果蔬，深受人们的喜爱。现有两个品种的番茄植 株，A品种的基因型为aaBB, B品种的基因型为AAbb。两对等位基因分别位于两对同源染 色体上，A对a、B对b均为完全显性，并且A/a、B/b分别控制叶形和花色两对性状。据此 回答下列问题：从遗传角度分析，叶形和花色两对性状的遗传遵循 定律。为了获得更优良的品种，将A品种与B品种杂交获得耳，耳基因型为。再利用耳自交，耳产生的花粉基因组成及比例为。调查发现基因型为aabb的番茄常被培育为观赏花卉进入市场。为了缩短获得aabb植株的时间，可用可进行 育种，育种过程中需要用到的技术为花药离体培养和O此过程利用了 变异原理。