第二节 通过体细胞杂交可获得新的植物体
基础过关练
题组一 原生质体的获取
1.实验室常用酶解法来获取植物细胞的原生质体,下列有关叙述错误的是( )
A.该过程需要无菌操作,消毒处理后的离体组织需要放在无菌纸或灭菌培养皿中备用
B.可先用果胶酶处理并振荡使其成为游离单细胞,再用纤维素酶处理成为原生质体
C.为了提高实验的成功率,常用一定浓度的糖类溶液来调节渗透压,如甘露醇
D.结合原生质体融合技术,可以克服远缘杂交的不亲和性,培育异源多倍体植物
2.研究者在利用清水紫花苜蓿和里奥百脉根进行植物体细胞杂交过程中,探索了酶解时间对原生质体产量和活力的影响,结果如下图。下列说法正确的是( )
A.可用能否发生质壁分离来判断原生质体活力
B.可用清水稀释,然后在血细胞计数板中统计原生质体数量
C.可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶酶解获得原生质体
D.随酶解时间延长,两种原生质体产量均先增加后减少
题组二 植物体细胞杂交技术及应用
3.科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B.杂种植株因为具有品种甲和品种乙的遗传物质,所以能表现出双亲的所有优良性状
C.体细胞杂交育种的过程体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性
D.聚乙二醇、电刺激、离心、振荡等可诱导原生质体的融合及杂种细胞细胞壁的再生
4.植株甲是二倍体水稻,利用植株甲获得了植株乙,而后利用植株甲和乙又获得植株丙和丁。培养过程如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.用秋水仙素处理植株甲的雌蕊柱头可获得植株乙
B.植株丙与植株丁的体细胞中染色体组的数目相同
C.植株丁的花药离体培养可得到植株丙
D.获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖
5.实验小组用核辐射消除某烟草细胞的细胞核,获得保留细胞质(含叶绿体)且具有链霉素抗性的烟草细胞甲,用酶去除烟草细胞甲和无链霉素抗性的烟草细胞乙的细胞壁,然后将二者的原生质体置于培养基上融合,获得杂种细胞丙。下列有关该过程的叙述,错误的是( )
A.为了筛选出融合的杂种细胞,应在培养基中加入链霉素
B.去核的烟草细胞甲能在含链霉素的培养基上进行增殖
C.融合形成的杂种细胞丙同时具有烟草细胞甲和乙的遗传物质
D.杂种植株在性状上与乙具有更大的相似性
6.以下是研究人员利用甘蓝和萝卜的体细胞为材料获得甘蓝-萝卜杂交植株的操作流程,下列叙述错误的是( )
A.推测融合的原生质体中高尔基体和线粒体活动明显增强
B.图中X是愈伤组织,除图示途径外,还可通过形成胚状体获得再生植株
C.经酶处理得到的原生质体需置于较高渗透压溶液中
D.若在融合过程中会丢失来自甘蓝的染色体,利用这一特点可对甘蓝进行基因定位
7.青枯病是一种严重危害马铃薯的病害,茄子对青枯病具有一定抗病性。尝试通过植物体细胞杂交技术培育抗青枯病的马铃薯新品种,在获得的90个杂种植株中,有 6个具有明显的青枯病抗性。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞融合成功的标志是新细胞核的生成
B.在原生质体融合一定时间后,可加入过量培养基进行稀释来终止原生质体融合
C.杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失可以解释并非所有杂种植株均抗病
D.茄子和马铃薯之间存在生殖隔离,不宜采用杂交育种的方法来培育抗病马铃薯
8.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力。再按照下列流程操作可以获得抗黑腐病的杂种植株。回答下列问题:
(1)过程①所需的酶是 ,该过程中酶解时间不宜过长,其原因是 。酶解后经镍丝网过滤,然后将滤液离心,弃去 ,将离心下来的原生质体重新悬浮。
(2)过程②可利用 试剂促融,原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用是 。
(3)在培养3天内,用显微镜观察细胞中是否存在亲本黑芥的 (填细胞器),作为早期鉴别融合细胞的标志,也可以取再生植株和双亲植株的根尖制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的 。
(4)在过程④与⑤中,将杂种细胞移至新的培养基中诱导产生愈伤组织后,将所得愈伤组织转至发芽培养基形成芽,再在另一培养基上形成根,上述几种培养基中成分的主要区别是 ,该培养过程是利用 途径获得再生植株。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 用纤维素酶和果胶酶混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞,消化除去细胞壁,获得原生质体,B错误。为了提高实验的成功率,常用一定浓度的糖类溶液(如甘露醇或蔗糖)来调节渗透压,一般用较高渗透压溶液处理细胞,目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态,有利于完整的原生质体的释放,防止原生质体被破坏,C正确。
2.D 原生质体没有细胞壁,不能发生质壁分离,A错误;原生质体制成的悬浮液若用清水稀释,原生质体会吸水涨破,B错误;植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,所以用纤维素酶和果胶酶酶解获得原生质体,C错误;分析题图可知,D正确。
3.C 愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的,A错误;由于基因的选择性表达和基因间的互作效应,获得的杂种植株不一定能够表现出亲本的所有优良性状,B错误;体细胞杂交育种的过程中,原生质体甲和原生质体乙的融合体现了细胞膜的流动性,杂种细胞分裂分化形成杂种植株体现了细胞的全能性,C正确;聚乙二醇、电刺激、离心、振荡等可诱导原生质体的融合,但不能诱导杂种细胞细胞壁的再生,D错误。
4.C 分析题图:
用秋水仙素处理植株甲萌发的种子或幼苗可得到植株乙,A错误;植株丙体细胞中染色体组数应为3,而植株丁体细胞中染色体组数应为6,利用植株丁的花药(3N)离体培养可得到植株丙,B错误,C正确;获得植株丙涉及配子的产生和融合,为有性生殖,获得植株丁的过程为无性生殖,D错误。
5.B 细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心,烟草细胞甲具有链霉素抗性,但由于其不含有细胞核,不能增殖;烟草细胞乙不具有链霉素抗性,但由于其含有细胞核,能进行增殖,B错误。在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的只有杂种细胞丙,因此,可通过在培养基中加入链霉素以筛选出融合的杂种细胞,A正确。融合形成的杂种细胞丙含有乙的细胞核和甲的叶绿体,叶绿体中含有甲的少量遗传物质,C、D正确。
6.C 融合原生质体需再生细胞壁,高尔基体与植物细胞壁的形成有关,线粒体可为该过程提供能量,A正确;图中X是杂种细胞脱分化形成的愈伤组织,由愈伤组织再分化形成完整植株一般有两种途径,一种是器官发生途径(题图所示),还有一种是体细胞胚发生途径,B正确;经酶处理得到的原生质体需置于等渗溶液中以维持其活性,C错误;若在融合过程中会丢失来自甘蓝的染色体,则杂种植株不能表现的性状可能是由丢失的甘蓝染色体上的基因控制的,所以可利用这一特点对甘蓝进行基因定位,D正确。
7.A 细胞融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁,A错误;可通过添加适宜浓度的聚乙二醇(PEG)诱导原生质体融合,在原生质体融合一定时间后,加入过量的培养基进行稀释,稀释的目的是降低PEG浓度,使其失去诱导融合的作用,B正确;茄子对青枯病具有一定抗病性,说明其细胞内含有抗该病基因,杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失,可能导致杂种植株丢失抗该病基因,故可解释并非所有杂种植株均抗病,C正确;茄子和马铃薯属于不同的物种,两者之间存在生殖隔离,不宜采用杂交育种的方法来培育抗病马铃薯,D正确。
8.答案 (1)纤维素酶和果胶酶 酶解时间过长易导致原生质体损伤,影响原生质体的活性,使其再生能力下降,影响融合 上清液 (2)聚乙二醇 保持原生质体完整性 (3)叶绿体 形态和数目 (4)植物激素的浓度和配比 器官发生
解析 (1)酶解后经镍丝网过滤,然后将滤液离心,原生质体质量大,离心后在沉淀物中,故弃去上清液,将离心下来的原生质体重新悬浮。(3)用于融合的两个细胞,一个是黑芥的幼叶细胞(有叶绿体),一个是花椰菜的幼根细胞(无叶绿体),可通过观察叶绿体的有无作为早期鉴别融合细胞的标志。也可以取再生植株和双亲植株的根尖制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(4)植物生长素类和细胞分裂素类物质是植物组织培养不可缺少的两类调节物质,两者的浓度和配比在脱分化和再分化中起着关键作用。
9(共6张PPT)
1.概念:将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并将杂种细胞培育成新的植物
体的技术。植物体细胞杂交技术是将细胞融合技术和植物组织培养技术相结合而发展起来
的一项植物育种技术。
2.基础:成功培养原生质体。
第二节 通过体细胞杂交可获得新的植物体
知识点 1 植物体细胞杂交技术
必备知识 清单破
易错强调 原生质体和原生质层
(1)原生质体:植物细胞去除细胞壁后剩余的部分。
(2)原生质层:成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。
3.获得原生质体的方法
知识点 2 植物体细胞杂交的过程
1.植物体细胞杂交的结果:经过植物组织培养形成杂种植株。
2.两个不同亲本的原生质体混合后经诱导融合,实际上得到的是各种原生质体的混合物:未融
合的、同种细胞融合的、不同种细胞融合的原生质体。
3.获得真正杂种的必要过程:杂种细胞的鉴定和筛选以及杂种植株的鉴定和选育。
易错强调 植物体细胞杂交属于无性生殖,这是因为植物体细胞杂交过程中没有两性生殖细
胞的结合。
4.植物体细胞杂交的意义:能克服远缘杂交的不亲和性,获得新品种。
知识辨析
1.植物体细胞杂交就是利用一定的方法将去除细胞壁的不同来源的植物细胞融合为杂种细
胞的过程。这种说法正确吗
不正确。植物体细胞杂交技术最终获得的是由杂种细胞经植物组织培养形成的杂种植 株。
2.利用电刺激对白菜原生质体和甘蓝原生质体进行诱导后,所得融合细胞都是杂种细胞吗
不都是。仅考虑两两融合的情况,诱导融合后得到的细胞可能有白菜-白菜融合型、甘蓝-
甘蓝融合型和白菜-甘蓝融合型。
3.植物体细胞杂交获得杂种植株的过程涉及的细胞分裂方式为有丝分裂。这种说法正确吗
正确。植物体细胞杂交包括获得原生质体、原生质体融合和植物组织培养三个过程,其中
涉及的细胞分裂方式是有丝分裂。
提示
提示
提示
定点 植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质的分析
关键能力 定点破
类型 染色体数 染色体组数 基因型 育性
A植物 2M 2(二倍体) Aa 可育
B植物 2N 2(二倍体) Bb 可育
有性生殖(A×B) M+N 2(异源二倍体) AB、Ab、aB、ab 不可育
体细胞杂交(A+B) 2M+2N 4(异源四倍体) AaBb 可育
