《学霸笔记 同步精讲》第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程（课件）人教版生物选择性必修3

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第2章
第1节　植物细胞工程
生 物
2026
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
素养提升
课堂小结
课标定位
1.通过对菊花组织培养过程的实践,阐明植物组织培养的原理和过程。
2.通过分析得到“番茄—马铃薯”杂种植株的方法,概述植物体细胞杂交的原理和过程。
3.结合具体实例,说明植物细胞工程在生产实践中的应用。
素养阐释
1.认同细胞工程的发展是一代又一代科学家经过长时间探索的结果,其中我国科学家发挥了重要作用。
2.认同植物细胞工程在农业生产和细胞产物的工厂化生产方面发挥了重要作用。
3.通过进行菊花的组织培养认同植物细胞工程技术与生活实际的密切联系。
自主预习 新知导学
一、细胞工程的概念
二、植物细胞工程的基本技术
1.理论基础
植物细胞的全能性,其含义是细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整
生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2.植物组织培养技术
(1)概念:指将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。
(2)流程:接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。
(3)菊花的组织培养
①原理
a.在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过脱分化形成愈伤组织;将愈伤组织接种到含有特定激素的培养基上,就可以诱导其再分化成胚状体,长出芽和根,进而发育成完整的植株。
b.生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。
②方法步骤
3.植物体细胞杂交技术
(1)概念:植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
(2)去除细胞壁的方法:利用纤维素酶和果胶酶处理。
(3)诱导原生质体融合的方法
①物理法:包括电融合法、离心法等。
②化学法:包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
(4)过程
(5)原理:原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性,杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
(6)优点:在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
三、植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
2.作物新品种的培育
(1)单倍体育种
①原理:细胞的全能性和染色体变异。
③优点
a.子代是能稳定遗传的纯合子。
b.极大地缩短了育种的年限。
c.是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
(2)突变体的利用
①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,因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
②成果:已经筛选到抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体,有些品种已经用于生产。
3.细胞产物的工厂化生产
(1)方法:植物细胞培养,是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
(2)成果:紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等,它们都属于植物细胞的次生(填“初生”或“次生”)代谢物。
【预习检测】
1.判断正误。
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性。(　　)
(2)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会同时发生细胞的增殖和分化。(　　)
(3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(　　)
(4)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。
(　　)
(5)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(　　)
(6)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后可得到能稳定遗传的植株。
(　　)
√
×
×
×
√
×
(7)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物组织培养。(　　)
(8)在植物的组织培养过程中,培养细胞容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。(　　)
√
√
2.下图表示植物组织培养过程,下列有关说法错误的是(　　)
A.b试管中细胞全能性最高
B.d试管中培育出的个体是纯合子
C.a→b的过程不需要光照
D.a→d的细胞分裂方式都是有丝分裂
答案:B
解析:d试管中的植株不一定是纯合子。
3.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是(　　)
A.每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能
B.生物体内的任何一个细胞都可以发育成完整生物体
C.理论上,细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
D.生物体的每个细胞都会经历产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程
答案:C
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,下列哪一项条件一般是不需要的 (　　)
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
答案:C
解析:脱分化形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此一般不需要光照。
5.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的过程
B.未成熟的种子经过长期培养,长成幼苗的过程
C.已经分化的植物细胞,通过离体培养失去其特有的结构和功能,转变成未分化细胞的过程
D.取植物的枝芽培育成一个新植株的过程
答案:C
6.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.保持母体的优良特性
C.培育出脱毒植株
D.改变植物的基因型
答案:D
解析:植物组织培养技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,且能保持母体的优良特性。切取一定大小的茎尖进行组织培养,可以培育出脱毒植株。植物组织培养是无性繁殖技术,不能改变植物的基因型。
合作探究 释疑解惑
[问题引领]
知识点一　植物组织培养技术
1.植物细胞具有全能性的原因是什么 在生物的生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,而是分化成各种组织和器官的原因是什么
提示:植物细胞具有本物种的全套遗传信息。在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
2.植物组织培养过程中,为什么要进行一系列的消毒、灭菌,并且要求无菌操作
提示:植物组织培养所利用的植物材料体积小,抗性差,对培养条件要求较高,用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物生长,而培养基一旦被污染,会导致实验前功尽弃,因此要进行严格无菌操作。
3.诱导愈伤组织期间一般不需要光,后续培养过程中,为什么每日要给予适当时间和强度的光照
提示:后续培养过程中,给予适当时间和强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成,进一步形成叶绿体进行光合作用。
4.若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位,愈伤组织中是否含有叶绿体 为什么
提示:否。培养物经过诱导后,失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,因此愈伤组织中不含叶绿体。
[归纳提升]
1.与植物细胞工程有关的几个概念
(1)细胞分化:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是基因选择性表达的结果。
(2)细胞的全能性:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。细胞全能性是植物细胞工程的基本原理。
①细胞具有全能性的原因:理论上,生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质,都有发育成完整个体或分化成其他各种细胞所必需的全套基因。
②植物细胞表达全能性的条件:a.离体状态;b.一定的营养物质;c.植物激素;d.其他适宜的外界条件(如温度、pH、氧气、光照、无菌等)。
(3)愈伤组织:在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成不定形的薄壁组织团块,这称为愈伤组织。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,呈无定形状态。
(4)脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞的过程。
(5)再分化:愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
(6)外植体:用于离体培养的植物器官、组织或细胞。
2.影响植物组织培养的因素
(1)内部因素
不同的植物组织,培养的难易程度差别很大。同种植物材料,其年龄、 保存时间等也会影响实验结果。菊花的组织培养,一般选择未开花植株茎上部新萌生的侧枝。
(2)外部因素
①营养条件:培养基的成分主要包括无机营养成分和有机营养成分。
②植物激素:植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键因素。激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。
③环境因素:pH 、温度、 光照等条件也能影响植物组织培养。菊花组织培养时,pH一般控制在5.8,温度控制在18~22 ℃。产生愈伤组织后,后续的培养每天要用日光灯照射。
3.植物组织培养的注意事项
(1)实验成功的关键是避免微生物污染,所有实验用具需严格灭菌,确保实验过程无菌操作。
(2)培养基中必须含有植物生长所必需的全部营养,如矿质元素、糖、维生素等。
(3)再分化过程是先进行生芽培养,再进行生根培养。
(4)植物激素,特别是生长素和细胞分裂素的比例对器官的发生具有一定的影响。比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化,抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的生长,不分化。
[典型例题]
培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如下图所示。
回答下列问题。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有　　　　　。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是 　。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基,其原因是　　　　　　　。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的　　　　　　　　过程,最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养,其作用是　　　　　　　　　　　　　。
(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的　　　　　　　　,这种生殖方式属于　　　　　生殖。
答案:(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)
(2)形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)
(4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
(5)遗传特性　无性
解析:(1)高度分化的植物细胞具有产生该物种完整植株的全部基因,具有发育成完整植株或分化成其他各种细胞的潜能,即具有全能性,因此用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低,容易诱导形成愈伤组织,因此步骤③切取的组织块中要带有形成层。(3)步骤⑤为诱导形成愈伤组织,步骤⑥为诱导愈伤组织形成试管苗,形成不同组织、器官所需的植物激素的比例不同,且随培养时间的增加,培养基中营养物质不断减少,有害代谢物逐渐积累,会抑制植物的生长,因此需要更换培养基。 (4)形成试管苗后,叶片的形成使植物具备了进行光合作用的条件,而叶片中叶绿素的形成需要光,因此要将试管苗在光下培养。(5)植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂和再分化,能够保持原品种的遗传特性。植物组织培养没有经过两性生殖细胞的融合,这种生殖方式属于无性生殖。
【变式训练】
1.影响植物组织培养的因素包括(　　)
①培养基的营养组成　②外植体的选取　③植物激素的使用　④杂菌　⑤温度、pH、光照
A.①②③④⑤　　　 B.①②③
C.①②③④ D.①②③⑤
答案:A
解析:培养基的营养组成、外植体的种类和生长发育状况、植物激素的浓度和比例以及温度、光照、pH等都是影响植物组织培养的因素。另外,植物组织培养在离体、无菌条件下才能完成。
2.某生物兴趣小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养,出现了愈伤组织能正常形成且继续长大,但正常根和芽却迟迟不能形成的情况。出现该情况最可能的原因是(　　)
A.葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足
B.培养环境光照、温度、pH或氧气浓度不适宜
C.生长素和细胞分裂素比例不协调
D.无菌条件没有控制好
答案:C
解析:“愈伤组织能正常形成且继续长大”,说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染。生长素和细胞分裂素的比例达到一定值时,愈伤组织才能分化出根和芽。
[问题引领]
知识点二　植物体细胞杂交技术
下图是两种植物进行体细胞杂交的过程,请分析回答下列问题。
(1)将来自不同植物的两个体细胞融合时,首先遇到的障碍是什么 怎样解除此障碍
提示:细胞壁阻碍细胞间的融合。用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
(2)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后,用一定的方法促融,常用的化学促融剂是什么 如果只考虑两两融合,可以形成几种融合细胞 哪种融合细胞才是符合要求的
提示:聚乙二醇(PEG);三种(AA、BB、AB);AB融合细胞才是符合要求的。
(3)从结果上看,杂种植株在遗传上有何特点 从杂种植株的染色体组成上看,该变异属于何种变异
提示:遗传物质来自两个亲本,具有双亲的遗传特性。染色体数目增加,属于染色体数目变异。
(4)与传统有性杂交相比,植物体细胞杂交技术的优点是什么
提示:在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
[归纳提升]
1.植物体细胞杂交过程分析
(1)植物体细胞杂交的前提是去除植物细胞的细胞壁。常用方法是酶解法,所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。利用该方法可以获得具有活力的原生质体。
(2)杂交过程的关键环节是原生质体间的融合,该过程必须要借助一定的技术手段进行人工诱导。人工诱导的方法基本可以分为两大类:物理法和化学法。物理法包括离心法、电融合法等;化学法中,一般用聚乙二醇(PEG) 作为诱导剂来诱导细胞融合。诱导原生质体间融合的结果具有随机性,若只考虑两两融合,则有三种可能:AA融合、AB融合、BB融合。因此融合之后要进行筛选,选出所需的杂种细胞再进行组织培养。
(3)原生质体融合后再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。在此过程中融合成功的原生质体内活跃的细胞器是高尔基体。
(4)诱导原生质体融合,所利用的主要原理是细胞膜的流动性。从杂种细胞到获得杂种植株,所利用的主要原理是植物细胞的全能性。
(5)植物体细胞杂交的最终结果是获得杂种植株。其优点是打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等。
2.植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
比较项目 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
过程
比较项目 植物组织培养 植物体细胞杂交
选材 选取根尖、茎尖、形成层等容易诱导脱分化的部位 不同种的植物体细胞
技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外,还要用酶解法去除细胞壁,用一定的方法诱导原生质体融合
联系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础,植物体细胞杂交所采用的技术更复杂 3.植物体细胞杂交过程中涉及的遗传学知识
(1)从生殖类型上看,植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合,应属于无性生殖。由于含有两个母体的遗传物质,因此具有两个母体的遗传特性。
(2)植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。例如,番茄是二倍体,马铃薯是四倍体,杂交得到的番茄—马铃薯杂种植株则是六倍体。
(3)育性分析:形成的杂种植株是否可育(进行有性生殖),取决于同源染色体是否能正常联会。
[典型例题]
下图是植物体细胞杂交过程示意图,A、B植物均为二倍体。请据图分析回答下列问题。
(1)图中所示过程的原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)图中的①过程是　　　　　　　　　　　。
(3)植物体细胞融合成功的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　,这与细胞内的　　　　　　　　(细胞器)有关。
(4)③和④过程分别是　　　　和　　　　的过程。该杂种植株有
　　　　个染色体组。
(5)该技术的最显著优势是　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)细胞膜具有流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可)
(2)(去壁)制备原生质体
(3)形成新的细胞壁　高尔基体
(4)脱分化　再分化　4
(5)打破生殖隔离,实现远缘杂交育种
解析:(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程,其原理是细胞膜具有流动性;将杂种细胞培育成新的个体,其原理是植物细胞具有全能性。(2)图中的①过程是去除植物细胞壁,制备原生质体。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁。植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织,再经再分化形成杂种植株。图中杂种植株是由两个二倍体的体细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体,含有4个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种。
【变式训练】
1.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图。
下列有关叙述正确的是(　　)
A.获得a、b需要胰蛋白酶和果胶酶
B.诱导a、b融合的化学试剂一般是秋水仙素
C.a、b细胞融合为c的原理是生物膜具有流动性
D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程,e、f分别为脱分化和再分化
答案:C
解析:植物体细胞在杂交之前,必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体。诱导a、b融合的化学试剂一般是聚乙二醇。a、b融合为c的原理是细胞膜具有流动性。d、e分别为脱分化和再分化。
2.下图表示用草木樨状黄芪(2n=32)和木本霸王(2n=22)培育抗盐新品种的过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A.①过程需在低渗溶液中用相应的酶处理
B.原生质体A和原生质体B的细胞器种类相同
C.③过程完成的标志是2个细胞核完全融合
D.经过④过程所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组
答案:D
解析:图中①表示去除细胞壁获取原生质体;②表示人工诱导原生质体融合;③表示融合的原生质体再生出新的细胞壁;④表示脱分化。①过程需在等渗溶液中用相应的酶(如纤维素酶和果胶酶)处理。草木樨状黄芪叶肉细胞含有叶绿体,木本霸王胚轴细胞没有叶绿体,两者原生质体的细胞器种类不同。③过程完成的标志是融合的原生质体再生出新的细胞壁。草木樨状黄芪(2n=32)和木本霸王(2n=22)均为二倍体,经过④过程所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组。
[问题引领]
知识点三　植物细胞工程的应用
1.请说出快速繁殖的优点(答出两条即可)。
提示:①能保持母体的优良性状,子代个体具有的遗传物质与亲本一样。②选材少,培养周期短,繁殖率高。③不受自然生长季节的限制,便于自动化管理,有利于进行工厂化培养。(合理即可)
2.愈伤组织的诱变育种过程如下图所示,请据图分析回答下列问题。
(1)该育种方法的原理有哪些
提示:基因突变和植物细胞的全能性。
(2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么
提示:愈伤组织细胞一直处于不断增殖的状态,此时易发生基因突变。
(3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗 为什么
提示:大都不可以。因为基因突变具有多害少利性,即得到的突变体大多是有害的。
3.请分析工厂化生产人参皂苷的流程,回答下列问题。
(1)细胞产物工厂化生产实质上是植物组织培养的部分过程,在生产中通常要培养到什么阶段
提示:愈伤组织阶段。
(2)与传统的从植物体内提取相比,工厂化生产细胞产物有哪些优点
提示:不受时间、地点、环境的影响,克服了植物体生长缓慢的缺点,提取方便等。
[归纳提升]
1.常见四种育种方法的比较
育种方法 原理 过程 优点
快速 繁殖 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 高效、快速地实现种苗的大量繁殖,保持优良品种的遗传特性
突变体的 利用 基因突变、植物细胞的全能性 诱变处理后组织培养 提高突变率,获得优良性状
单倍体育 种 植物细胞的全能性、染色体变异 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 极大地缩短了育种的年限,节约了大量的人力和物力
植物体细 胞杂交 植物细胞膜的流动性、细胞的全能性 原生质体融合、杂种细胞组织培养 打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种
2.植物组织培养与植物细胞培养的比较
[典型例题]
下图为植株的四种人工繁殖方式示意图,请据图回答下列问题。
(1)图中单倍体植株的获取方式通常是　　　　　　　　　。若图中单倍体细胞含2个染色体组,A有4个染色体组,则③过程所用化学试剂的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若想在C过程中获得突变体,进而培育成新品种植株,应用物理诱变或化学诱变的方法处理　　　　。
(3)若D为胡萝卜—羊角芹,②过程最常用的诱导剂是　　　　,融合依据的原理是　　　　　　　　　　　　。在融合细胞的培养过程中,培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和　　　　等。
答案:(1)花药离体培养　 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)愈伤组织
(3)聚乙二醇(PEG)　细胞膜具有一定的流动性　植物激素
解析:(1)图中A过程表示单倍体育种,获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍,则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗,以抑制纺锤体的形成。(2)在组织培养过程中获得突变体,一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织,再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(3)聚乙二醇(PEG)可作为细胞融合的诱导剂,融合依据的原理是细胞膜具有一定的流动性。培养融合细胞的培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和植物激素等。
【变式训练】
1.紫草宁对慢性肝炎的治疗有较好的疗效。利用植物组织培养技术从紫草细胞中提取紫草宁。下列关于该过程中操作的叙述,正确的是(　　)
A.用适当的激素诱导愈伤组织分化成胚状体或丛芽
B.培养紫草细胞的培养基中不需要添加琼脂
C.需用聚乙二醇诱导细胞的原生质体融合
D.选取合适的外植体并进行快速消毒
答案:D
解析:本题植物组织培养的目的是获得细胞代谢物,而不是完整植株,培养到愈伤组织阶段就可以,所以不需要诱导形成胚状体或丛芽,A项错误。培养愈伤组织细胞获得细胞代谢物,使用的是固体培养基,需要加入琼脂,B项错误。该过程中紫草宁是从紫草细胞培养的愈伤组织细胞中提取的,不需要诱导细胞的原生质体融合,C项错误。外植体接种前,需要进行消毒处理,D项正确。
2.甘薯是无性繁殖作物,具有自交不育和杂交不亲和的特点。这使甘薯在生产和育种过程中存在诸多常规方法难以解决的问题。下列相关叙述不合理的是(　　)
A.利用植物组织培养制作人工种子,解决种苗的问题　
B.选择茎尖分生组织培育抗病毒幼苗
C.可以通过原生质体融合克服杂交不亲和的障碍
D.利用培养的愈伤组织进行诱变育种,可以显著提高突变频率
答案:B
解析:植物细胞工程的应用之一是以植物组织培养得到的胚状体等为材料,经人工薄膜包裹制成人工种子,实现大规模生产,A项合理。茎尖等分裂旺盛部位的病毒极少,甚至无病毒,所以可利用茎尖分生组织培养出无病毒且保持优良性状的幼苗;通过基因工程将抗病毒基因转移至受体细胞可培育出抗病毒的转基因植物,B项不合理。植物体细胞杂交可打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,C项合理。愈伤组织具有分裂旺盛的特点,容易受到培养条件和外界环境的影响而产生突变,是诱变育种的良好材料,因此,利用愈伤组织进行诱变处理,可以显著提高突变频率,D项合理。
素养提升
菊花组织培养中植物激素的使用
生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。配制好的MS培养基中,常常需要添加植物激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及比例等都会影响实验结果。
(1)生长素和细胞分裂素的使用顺序不同,结果不同。
使用顺序 实验结果
先使用生长素,后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂,但细胞不分化
先使用细胞分裂素,后使用生长素 细胞既分裂,也分化
同时使用 分化频率提高
(2)生长素和细胞分裂素的比例不同,结果不同。
生长素/细胞分裂素 实验结果
比值适中 促进愈伤组织的形成
比值高 有利于根的分化,抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化,抑制根的形成
草莓通过传统的繁殖方式进行繁殖易将所感染的病毒传给后代,导致产量降低、品质变差。运用快速繁殖技术可以培育出脱毒幼苗。草莓快速繁殖的基本过程如下图所示。
请回答下列问题。
(1)运用快速繁殖技术培育脱毒草莓时,一般选取　　　　　　　　作为外植体,其依据是　 　。
(2)在①过程中,常用的MS培养基的主要成分包括大量元素、微量元素和　　　　　　　　等,在配制好的培养基中,常常需要添加　　　　　　,以利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2~5 d,发现外植体边缘局部污染,原因可能是　 　。
(3)在②过程中,愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是 　。
答案:(1)茎尖(或根尖)　茎尖(或根尖)所含病毒极少,甚至无病毒　(2)有机物　植物激素　外植体消毒不彻底　(3)培养基中生长素用量与细胞分裂素用量的比值偏低
解析:(1)通过植物组织培养培育脱毒苗时,常选取根尖或茎尖部位,原因是该部位含病毒极少,甚至无病毒。(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物等,在配制好的培养基中,常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。植物组织培养应注意无菌操作。(3)生长素用量与细胞分裂素用量的比值低时,有利于芽的分化,比值高时,有利于根的分化。
课堂小结