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人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教学演示ppt课件
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这是一份人教版 (2019)选择性必修3第1节 重组DNA技术的基本工具教学演示ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，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，素养阐释，②方法步骤，问题引领，归纳提升等内容，欢迎下载使用。
1.阐明植物细胞工程的理论基础。2.阐明植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。3.尝试进行菊花的组织培养。4.举例说明植物细胞工程的应用。
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。
一、细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程,包括植物细胞工程和动物细胞工程等。
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)植物组织培养的概念: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。
3.植物体细胞杂交技术(1)概念:植物体细胞杂交就是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:包括聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
(4)过程(5)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(1)快速繁殖(又称微型繁殖)①技术手段:植物组织培养。②优点:可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,保持优良品种的遗传特性。③实例:甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生长,已形成一定规模。
(2)作物脱毒①原理:植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的组织就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。②方法:选取植物的茎尖进行植物组织培养。③实例:脱毒马铃薯、脱毒草莓等。
2.作物新品种的培育(1)单倍体育种①方法:通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株,然后经过诱导染色体加倍,培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。②优点:极大地缩短育种年限,节约大量人力和物力;单倍体植株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”)代谢产物。
【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.下图为植物组织培养过程,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经过产生、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:由于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,长出幼苗的过程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株新个体的过程答案: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,可以培育出无病毒植株。植物组织培养是无性繁殖技术,不能改变植物的基因型。
知识点一 植物组织培养技术
1.下图所示为菊花茎段幼嫩细胞通过无菌操作接入试管后,在一定的条件下,形成试管苗的培育过程。请分析回答下列问题。
(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括 和小分子有机物,激素包括细胞分裂素和 。 (2)此过程依据的原理是 。A和B阶段主要进行的分裂方式是 ,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞 等。(3)此过程要无菌操作,主要是指对 进行灭菌。B阶段需要光照,原因是 。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这是基因 的结果。 答案:(1)无机物 生长素(2)细胞的全能性 有丝分裂 分化(3)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达
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.在选取菊花茎段时,为什么要选取生长旺盛的嫩枝?提示:外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一,生长旺盛的嫩枝生理状态好,容易诱导脱分化和再分化。
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性因素。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配比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。
(2019全国Ⅲ理综)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 ,这种繁殖方式属于 繁殖。
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形成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,有害代谢产物逐渐积累,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,这种繁殖方式属于无性繁殖。
【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.①②③C.①②③④D.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。导致该情况出现的最可能原因是( )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。
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;三种(AA、BB、AB);AB融合细胞才是符合要求的。(3)杂种植物在遗传上有何特点?提示:遗传物质来自两个亲本,具有双亲的遗传性状。(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:克服了植物远缘杂交不亲和的障碍,打破了物种之间的生殖隔离。
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。这样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。其优点是克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离。
2.植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
3.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,变异类型应是染色体数目变异,但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)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。
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 ,其产生与细胞内的 (细胞器)有关。 (4)③和④过程分别是 和 的过程。该杂种植物有 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 四(5)克服远缘杂交不亲和的障碍
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,含有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
【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融合一般用聚乙二醇。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.过程③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。过程③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。
知识点三 植物细胞工程的应用
1.试举1~2例说出微型繁殖的优点。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分裂增生的状态,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。(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。
1.区分微型繁殖、无性繁殖、作物脱毒、单倍体育种(1)微型繁殖与无性繁殖①微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。②微型繁殖实际是一种无性繁殖。繁殖过程的细胞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。(2)微型繁殖与作物脱毒作物脱毒就是利用无病毒的植物组织细胞培育出不携带病毒的种苗,采用的技术是微型繁殖技术,是植物组织培养的一部分,但是取材一定是无病毒的部位,如茎尖、根尖等。
(3)单倍体育种与微型繁殖①单倍体育种的优点是后代无性状分离,能够稳定遗传,即后代都是纯合子(对二倍体植物而言);明显缩短育种年限,只需一年就可获得纯种。②单倍体育种的方法是花药离体培养,采用微型繁殖技术获得单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理,获得纯合子。
2.单倍体育种与突变体利用的比较
3.植物组织培养与植物细胞培养的比较
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.下列有关植物细胞工程应用的叙述,正确的是( )A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得抗病毒新品种B.利用组织培养技术产生突变体,可直接培育出具有优良性状的新品种C.利用细胞培养技术获得紫草宁,实现了细胞产物的工厂化生产D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,遵循基因的自由组合规律答案:C
2.兰花在我国种植历史悠久。下面是通过细胞培养获得兰花植株的示意图。请据图回答下列问题。(注:胚状体等同于植物种子中的胚)(1)愈伤组织的分裂能力 (填“强”或“弱”),分化能力 (填“强”或“弱”),是由植物体细胞经过 形成的。 (2)过程④由愈伤组织形成胚状体要经过 和 过程。 (3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出400万株兰花苗。与有性生殖相比,植物组织培养的优势主要体现在 ; 。
答案:(1)强 强 脱分化(2)细胞分裂 细胞分化(3)保持母体的优良性状 培育周期短,繁殖效率高
植物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
(2)生长素和细胞分裂素的比例不同,结果不同
草莓传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:
请回答下列问题。(1)微型繁殖培育无病毒草莓时,一般选取 作为外植体,其依据是 。
(2)在过程①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)在过程②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无毒苗时,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。
1.阐明植物细胞工程的理论基础。2.阐明植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。3.尝试进行菊花的组织培养。4.举例说明植物细胞工程的应用。
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。
一、细胞工程的概念细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程,包括植物细胞工程和动物细胞工程等。
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)植物组织培养的概念: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。
3.植物体细胞杂交技术(1)概念:植物体细胞杂交就是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:包括聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
(4)过程(5)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(1)快速繁殖(又称微型繁殖)①技术手段:植物组织培养。②优点:可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,保持优良品种的遗传特性。③实例:甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生长,已形成一定规模。
(2)作物脱毒①原理:植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的组织就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。②方法:选取植物的茎尖进行植物组织培养。③实例:脱毒马铃薯、脱毒草莓等。
2.作物新品种的培育(1)单倍体育种①方法:通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株,然后经过诱导染色体加倍,培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。②优点:极大地缩短育种年限,节约大量人力和物力;单倍体植株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”)代谢产物。
【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.下图为植物组织培养过程,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经过产生、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:由于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,长出幼苗的过程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株新个体的过程答案: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,可以培育出无病毒植株。植物组织培养是无性繁殖技术,不能改变植物的基因型。
知识点一 植物组织培养技术
1.下图所示为菊花茎段幼嫩细胞通过无菌操作接入试管后,在一定的条件下,形成试管苗的培育过程。请分析回答下列问题。
(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括 和小分子有机物,激素包括细胞分裂素和 。 (2)此过程依据的原理是 。A和B阶段主要进行的分裂方式是 ,B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞 等。(3)此过程要无菌操作,主要是指对 进行灭菌。B阶段需要光照,原因是 。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶肉细胞具有叶绿素,这是基因 的结果。 答案:(1)无机物 生长素(2)细胞的全能性 有丝分裂 分化(3)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件(4)选择性表达
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.在选取菊花茎段时,为什么要选取生长旺盛的嫩枝?提示:外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一,生长旺盛的嫩枝生理状态好,容易诱导脱分化和再分化。
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性因素。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配比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。
(2019全国Ⅲ理综)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 ,这种繁殖方式属于 繁殖。
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形成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,有害代谢产物逐渐积累,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,这种繁殖方式属于无性繁殖。
【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.①②③C.①②③④D.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。导致该情况出现的最可能原因是( )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。
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;三种(AA、BB、AB);AB融合细胞才是符合要求的。(3)杂种植物在遗传上有何特点?提示:遗传物质来自两个亲本,具有双亲的遗传性状。(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:克服了植物远缘杂交不亲和的障碍,打破了物种之间的生殖隔离。
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。这样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。其优点是克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离。
2.植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
3.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,变异类型应是染色体数目变异,但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)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。
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 ,其产生与细胞内的 (细胞器)有关。 (4)③和④过程分别是 和 的过程。该杂种植物有 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 四(5)克服远缘杂交不亲和的障碍
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,含有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
【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融合一般用聚乙二醇。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.过程③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。过程③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。
知识点三 植物细胞工程的应用
1.试举1~2例说出微型繁殖的优点。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分裂增生的状态,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。(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。
1.区分微型繁殖、无性繁殖、作物脱毒、单倍体育种(1)微型繁殖与无性繁殖①微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。②微型繁殖实际是一种无性繁殖。繁殖过程的细胞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。(2)微型繁殖与作物脱毒作物脱毒就是利用无病毒的植物组织细胞培育出不携带病毒的种苗,采用的技术是微型繁殖技术,是植物组织培养的一部分,但是取材一定是无病毒的部位,如茎尖、根尖等。
(3)单倍体育种与微型繁殖①单倍体育种的优点是后代无性状分离,能够稳定遗传,即后代都是纯合子(对二倍体植物而言);明显缩短育种年限,只需一年就可获得纯种。②单倍体育种的方法是花药离体培养,采用微型繁殖技术获得单倍体幼苗,然后用秋水仙素处理,获得纯合子。
2.单倍体育种与突变体利用的比较
3.植物组织培养与植物细胞培养的比较
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.下列有关植物细胞工程应用的叙述,正确的是( )A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得抗病毒新品种B.利用组织培养技术产生突变体,可直接培育出具有优良性状的新品种C.利用细胞培养技术获得紫草宁,实现了细胞产物的工厂化生产D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,遵循基因的自由组合规律答案:C
2.兰花在我国种植历史悠久。下面是通过细胞培养获得兰花植株的示意图。请据图回答下列问题。(注:胚状体等同于植物种子中的胚)(1)愈伤组织的分裂能力 (填“强”或“弱”),分化能力 (填“强”或“弱”),是由植物体细胞经过 形成的。 (2)过程④由愈伤组织形成胚状体要经过 和 过程。 (3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出400万株兰花苗。与有性生殖相比,植物组织培养的优势主要体现在 ; 。
答案:(1)强 强 脱分化(2)细胞分裂 细胞分化(3)保持母体的优良性状 培育周期短,繁殖效率高
植物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
(2)生长素和细胞分裂素的比例不同,结果不同
草莓传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:
请回答下列问题。(1)微型繁殖培育无病毒草莓时,一般选取 作为外植体,其依据是 。
(2)在过程①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)在过程②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无毒苗时,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。
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