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浙科版高考生物一轮复习第9单元生物技术与工程第31讲植物细胞工程课件
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这是一份浙科版高考生物一轮复习第9单元生物技术与工程第31讲植物细胞工程课件，共35页。PPT课件主要包含了考点一植物组织培养，植物组织培养，基因型等内容，欢迎下载使用。
特别提醒培养基的营养与调控
2.菊花的组织培养及幼苗的移栽
特别提醒在菊花组织培养过程中,发芽培养基和生根培养基的作用不同:(1)发芽培养基中含有的细胞分裂素相对较多、生长素相对较少,用来培养菊花茎段,使其长出较多的丛状苗。(2)生根培养基中只含有一定浓度的生长素,用来诱导丛状苗生根。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)用高度分化的植物细胞、组织和器官等进行组织培养可以形成愈伤组织,该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的。( )(2)植物组织培养过程中,无菌操作步骤至关重要,其中外植体用次氯酸钠消毒后可直接接种到培养基中。( )提示 植物组织培养中的外植体经消毒后,需要在无菌水中冲洗多次,才能接种到培养基中。
(3)不同种类植物细胞全能性表达的程度不同,同种植物的不同种类的细胞全能性表达的程度相同。( )提示 同种植物的不同种类的细胞分化程度不同,故细胞全能性表达的程度不同。(4)快速繁殖得到的产品不会出现性状分离,原因是快速繁殖利用了植物组织培养技术,属于无性繁殖,可以保持亲本的优良性状。( )(5)菊花的组织培养中,外植体首先培养得到丛状苗,然后转接到生根培养基上,长出根后直接移栽。( )提示 外植体诱导成丛状苗,后诱导生根,经过炼苗和在蛭石和珍珠岩环境下生活一段时间,提高幼苗的适应能力,再移栽到土壤中。
2.结合选择性必修3第52页“课外读”思考:利用植物组织培养获得紫杉醇的过程如图所示:
(1)取自红豆杉树皮的外植体需要使用什么试剂消毒处理后,才能接种到培养基中?
提示 75%酒精和10%次氯酸钠。
(2)外植体经诱导形成愈伤组织,并由愈伤组织培养阶段转入细胞悬浮培养阶段,细胞悬浮培养时振荡的意义是什么?
提示 使细胞充分地接触氧气和养料。
3.长句训练。在菊花的组织培养操作完成了3~4 d后,观察同一温室中的外植体,发现有的瓶内外植体正常生长,有的瓶内外植体死亡,你认为外植体死亡的原因可能是 。
提示 接种时外植体未消毒,或接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体,或将外植体倒插入培养基中
考向一 细胞全能性与植物组织培养[典例1](2024浙江1月选考改编)山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗,可恢复其原有的优质高产特性,流程如图。下列操作不可行的是( )外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A.选择芽尖作为外植体可减少病毒感染B.培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染C.将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖D.提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽
解析 茎尖等分生组织几乎不带病毒或病毒很少,可以用来培育脱毒苗,减少病毒污染,A项不符合题意;抗生素能抑制细菌细胞壁的形成而抑制细菌繁殖,加入抗生素可以降低杂菌污染,B项不符合题意;植物组培可快速繁殖植物,通过继代培养以实现快速繁殖,C项不符合题意;生芽培养基应该是细胞分裂素所占比例更大,D项符合题意。
易错提示(1)脱分化是再分化的基础。脱分化过程中细胞进行有丝分裂,再分化过程的实质是遗传物质有选择地发挥作用。(2)生物体内的细胞不能表现出全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,使生物体内的细胞只能分化成不同的组织器官。(3)植物生长调节物质(包括天然植物激素和人工合成的激素类似物)①植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。②植物生长素类和细胞分裂素类物质是植物组织培养中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。③生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时,有利于根的形成;比值小时,则促进芽的形成。
[对点练] 1.(2023浙江温州二模)某些病毒感染会严重影响葡萄的产量和品质。某科研团队采用脱毒技术快速繁殖“阳光玫瑰”葡萄品种,具体流程如下图所示,其中①②为植物组织培养过程。下列叙述错误的是( )A.图中的X可指试管苗的茎尖B.推测热处理的基本原理是植物细胞比病毒更耐高温C.过程①②所用的MS培养基无需另外添加植物激素D.可通过PCR、抗原-抗体杂交等方法对再生植株进行病毒检测
解析 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,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗,A项正确;推测热处理的基本原理是植物细胞比病毒更耐高温,处理后植物细胞处于生活状态,B项正确;过程①②所用的MS培养基需要添加生长素、细胞分裂素等植物激素,C项错误;可通过PCR技术检测病毒的核酸,利用抗原-抗体杂交等方法检测病毒的蛋白质,进而对再生植株进行病毒检测,D项正确。
考向二 菊花的组织培养及幼苗的移栽[典例2]利用无菌培养的菊花幼苗进行组织培养,下列做法正确的是( )A.该实验材料必须用75%酒精和10%的次氯酸钠等消毒B.打开接种室和超净工作台的紫外灯,照射20~30 min后关紫外灯,随即进入接种室操作C.2~3周后将生长健壮的生根苗转移到发芽培养基中继续培养D.发芽培养的条件是在18~25 ℃的温度下每天光照10~12 h
解析 选用无菌培养的菊花幼苗进行组织培养时不需要进行消毒,A项错误;提前打开接种室和超净工作台的紫外灯,照射20~30 min后关紫外灯,然后打开超净工作台的风机,5~10 min后进入接种室操作,B项错误;培养过程中先生芽再生根,C项错误;发芽培养的条件是在18~25 ℃的温度下每天光照10~12 h,D项正确。
易错提示(1)实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌,接种操作必须在酒精灯火焰旁进行,并且每次使用后的器械都要灭菌。菊花组织培养中的无菌操作如下:①培养材料消毒消毒剂:一般可用75%的酒精和10%的次氯酸钠溶液,所使用的清洗液是无菌水。②培养基、所用操作器材均要进行灭菌处理。培养基常采用高压蒸汽灭菌,操作器材可采用干热灭菌。③对操作室、工作台要进行消毒,一般使用紫外线或消毒药品进行消毒。④所有接种、转瓶操作都应在酒精灯火焰旁进行。
(2)对外植体进行消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要兼顾植物材料对药剂的耐受性。(3)接种时注意外植体的方向(形态学上、下端),不要倒插。
[对点练] 2.下列有关菊花的组织培养的说法,正确的是( )A.先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂和分化B.要用高压蒸汽对培养基进行灭菌,即在100 ℃下保持15 minC.在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽D.用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长
解析 先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂,但细胞不分化, A项错误;在对培养基进行高压蒸汽灭菌时,要在1 kg/cm2压力、121 ℃条件下保持15~20 min,B项错误;在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根,C项错误;用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细胞,D项正确。
考点二 植物体细胞杂交
特别提醒(1)原生质体的融合常用方法包括物理法(电刺激、离心、振荡)、化学法(聚乙二醇等)。(2)融合的原生质体再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(3)A、B两种植物细胞融合时,若只考虑原生质体的两两融合,则会有原生质体A与A的融合、B与B的融合和A与B的融合,所以需要经过筛选才能得到杂种细胞。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)将植物细胞去壁后制成原生质体,细胞全能性不能表达。( )提示 原生质体培养成功使克隆更容易发生,不影响全能性的表达。(2)MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是MS培养基不需要调pH,微生物培养基需要调pH。( )提示 MS培养基和微生物培养基都需要调pH,同时MS培养基是用于植物组织培养的培养基,一般含植物激素,微生物培养基不含植物激素。
(3)植物细胞融合与植物体细胞杂交技术结束的标志:前者是再生出细胞壁,后者是形成杂种植株。( )(4)原生质体的优点是没有了细胞壁的阻碍,原生质体更容易被转入外源基因。同时没有了细胞壁的阻碍,植物细胞之间的融合得以实现。( )
2.结合选择性必修3第48页图2-9思考:人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚、芽等包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。人工种子的优点有哪些?
提示 人工种子的生产过程不受季节限制,可以大量、快速繁殖优良品种,对于生长周期长、育性不良及不易进行有性繁殖的植物,具有重要意义。
3.长句训练。(1)为了获得脱毒植株,离体组织往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织,其原因是 。 (2)菊花的组织培养及幼苗的移栽活动中,诱导生根时,发现不同种类菊花的生根能力差异很大,这是因为它们的 不同。将生根后的菊花直接定植于土壤中,死亡率很高,改进的措施是将其从培养室取出,打开瓶口,放置1~2 d,目的是 。
花芽、叶芽等处病毒很少或几乎没有
提高试管苗对外部环境的适应能力
考向 原生质体与植物体细胞杂交[典例](2023浙江温州第三次适应性考试)研究人员利用中华猕猴桃(果大、不抗寒)和狗枣猕猴桃(果小、抗寒)进行体细胞杂交,成功培育了果大、抗寒的可育杂种植株,其育种流程如图所示。下列叙述错误的是( )A.可利用灭菌后的聚乙二醇诱导原生质体发生融合B.可通过观察细胞膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体C.杂种细胞必须经过愈伤组织和胚状体阶段才能形成杂种植株D.抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一
解析 诱导植物原生质体融合的方法有离心、振动、电刺激和聚乙二醇,因此,可利用灭菌后的聚乙二醇诱导原生质体发生融合,A项正确;当观察到细胞膜表面含有红、绿两种荧光时,说明两种原生质体已经融合,故可通过观察细胞膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体,B项正确;杂种细胞经过愈伤组织和根、芽阶段也能形成杂种植株,C项错误;该研究的目的是培育果大、抗寒的可育杂种植株,因此,抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一,D项正确。
易错提示(1)在用酶解法降解细胞壁之前,先用较高渗透压溶液(0.5~0.6 ml/L的甘露醇或一定浓度的蔗糖溶液)中处理细胞,目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态,这样有利于完整的原生质体的释放,防止原生质体被破坏。(2)植物体细胞杂交与有性杂交的区别:植物体细胞杂交一般发生在不同种生物之间,通过原生质体融合、植物组织培养完成;而有性杂交指同一种生物不同个体之间交配产生后代的过程,有性杂交过程遵循孟德尔遗传规律。
特别提醒培养基的营养与调控
2.菊花的组织培养及幼苗的移栽
特别提醒在菊花组织培养过程中,发芽培养基和生根培养基的作用不同:(1)发芽培养基中含有的细胞分裂素相对较多、生长素相对较少,用来培养菊花茎段,使其长出较多的丛状苗。(2)生根培养基中只含有一定浓度的生长素,用来诱导丛状苗生根。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)用高度分化的植物细胞、组织和器官等进行组织培养可以形成愈伤组织,该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的。( )(2)植物组织培养过程中,无菌操作步骤至关重要,其中外植体用次氯酸钠消毒后可直接接种到培养基中。( )提示 植物组织培养中的外植体经消毒后,需要在无菌水中冲洗多次,才能接种到培养基中。
(3)不同种类植物细胞全能性表达的程度不同,同种植物的不同种类的细胞全能性表达的程度相同。( )提示 同种植物的不同种类的细胞分化程度不同,故细胞全能性表达的程度不同。(4)快速繁殖得到的产品不会出现性状分离,原因是快速繁殖利用了植物组织培养技术,属于无性繁殖,可以保持亲本的优良性状。( )(5)菊花的组织培养中,外植体首先培养得到丛状苗,然后转接到生根培养基上,长出根后直接移栽。( )提示 外植体诱导成丛状苗,后诱导生根,经过炼苗和在蛭石和珍珠岩环境下生活一段时间,提高幼苗的适应能力,再移栽到土壤中。
2.结合选择性必修3第52页“课外读”思考:利用植物组织培养获得紫杉醇的过程如图所示:
(1)取自红豆杉树皮的外植体需要使用什么试剂消毒处理后,才能接种到培养基中?
提示 75%酒精和10%次氯酸钠。
(2)外植体经诱导形成愈伤组织,并由愈伤组织培养阶段转入细胞悬浮培养阶段,细胞悬浮培养时振荡的意义是什么?
提示 使细胞充分地接触氧气和养料。
3.长句训练。在菊花的组织培养操作完成了3~4 d后,观察同一温室中的外植体,发现有的瓶内外植体正常生长,有的瓶内外植体死亡,你认为外植体死亡的原因可能是 。
提示 接种时外植体未消毒,或接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体,或将外植体倒插入培养基中
考向一 细胞全能性与植物组织培养[典例1](2024浙江1月选考改编)山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗,可恢复其原有的优质高产特性,流程如图。下列操作不可行的是( )外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A.选择芽尖作为外植体可减少病毒感染B.培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染C.将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖D.提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽
解析 茎尖等分生组织几乎不带病毒或病毒很少,可以用来培育脱毒苗,减少病毒污染,A项不符合题意;抗生素能抑制细菌细胞壁的形成而抑制细菌繁殖,加入抗生素可以降低杂菌污染,B项不符合题意;植物组培可快速繁殖植物,通过继代培养以实现快速繁殖,C项不符合题意;生芽培养基应该是细胞分裂素所占比例更大,D项符合题意。
易错提示(1)脱分化是再分化的基础。脱分化过程中细胞进行有丝分裂,再分化过程的实质是遗传物质有选择地发挥作用。(2)生物体内的细胞不能表现出全能性的原因:基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,使生物体内的细胞只能分化成不同的组织器官。(3)植物生长调节物质(包括天然植物激素和人工合成的激素类似物)①植物激素调控细胞的脱分化和再分化过程。②植物生长素类和细胞分裂素类物质是植物组织培养中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。③生长素类和细胞分裂素类物质的比值大时,有利于根的形成;比值小时,则促进芽的形成。
[对点练] 1.(2023浙江温州二模)某些病毒感染会严重影响葡萄的产量和品质。某科研团队采用脱毒技术快速繁殖“阳光玫瑰”葡萄品种,具体流程如下图所示,其中①②为植物组织培养过程。下列叙述错误的是( )A.图中的X可指试管苗的茎尖B.推测热处理的基本原理是植物细胞比病毒更耐高温C.过程①②所用的MS培养基无需另外添加植物激素D.可通过PCR、抗原-抗体杂交等方法对再生植株进行病毒检测
解析 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,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗,A项正确;推测热处理的基本原理是植物细胞比病毒更耐高温,处理后植物细胞处于生活状态,B项正确;过程①②所用的MS培养基需要添加生长素、细胞分裂素等植物激素,C项错误;可通过PCR技术检测病毒的核酸,利用抗原-抗体杂交等方法检测病毒的蛋白质,进而对再生植株进行病毒检测,D项正确。
考向二 菊花的组织培养及幼苗的移栽[典例2]利用无菌培养的菊花幼苗进行组织培养,下列做法正确的是( )A.该实验材料必须用75%酒精和10%的次氯酸钠等消毒B.打开接种室和超净工作台的紫外灯,照射20~30 min后关紫外灯,随即进入接种室操作C.2~3周后将生长健壮的生根苗转移到发芽培养基中继续培养D.发芽培养的条件是在18~25 ℃的温度下每天光照10~12 h
解析 选用无菌培养的菊花幼苗进行组织培养时不需要进行消毒,A项错误;提前打开接种室和超净工作台的紫外灯,照射20~30 min后关紫外灯,然后打开超净工作台的风机,5~10 min后进入接种室操作,B项错误;培养过程中先生芽再生根,C项错误;发芽培养的条件是在18~25 ℃的温度下每天光照10~12 h,D项正确。
易错提示(1)实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌,接种操作必须在酒精灯火焰旁进行,并且每次使用后的器械都要灭菌。菊花组织培养中的无菌操作如下:①培养材料消毒消毒剂:一般可用75%的酒精和10%的次氯酸钠溶液,所使用的清洗液是无菌水。②培养基、所用操作器材均要进行灭菌处理。培养基常采用高压蒸汽灭菌,操作器材可采用干热灭菌。③对操作室、工作台要进行消毒,一般使用紫外线或消毒药品进行消毒。④所有接种、转瓶操作都应在酒精灯火焰旁进行。
(2)对外植体进行消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要兼顾植物材料对药剂的耐受性。(3)接种时注意外植体的方向(形态学上、下端),不要倒插。
[对点练] 2.下列有关菊花的组织培养的说法,正确的是( )A.先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂和分化B.要用高压蒸汽对培养基进行灭菌,即在100 ℃下保持15 minC.在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽D.用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长
解析 先添加生长素再添加细胞分裂素,有利于细胞的分裂,但细胞不分化, A项错误;在对培养基进行高压蒸汽灭菌时,要在1 kg/cm2压力、121 ℃条件下保持15~20 min,B项错误;在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根,C项错误;用酒精对外植体进行消毒时,持续的时间不能太长,否则容易杀死外植体细胞,D项正确。
考点二 植物体细胞杂交
特别提醒(1)原生质体的融合常用方法包括物理法(电刺激、离心、振荡)、化学法(聚乙二醇等)。(2)融合的原生质体再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(3)A、B两种植物细胞融合时,若只考虑原生质体的两两融合,则会有原生质体A与A的融合、B与B的融合和A与B的融合,所以需要经过筛选才能得到杂种细胞。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)将植物细胞去壁后制成原生质体,细胞全能性不能表达。( )提示 原生质体培养成功使克隆更容易发生,不影响全能性的表达。(2)MS培养基和培养微生物所配制的培养基的主要区别是MS培养基不需要调pH,微生物培养基需要调pH。( )提示 MS培养基和微生物培养基都需要调pH,同时MS培养基是用于植物组织培养的培养基,一般含植物激素,微生物培养基不含植物激素。
(3)植物细胞融合与植物体细胞杂交技术结束的标志:前者是再生出细胞壁,后者是形成杂种植株。( )(4)原生质体的优点是没有了细胞壁的阻碍,原生质体更容易被转入外源基因。同时没有了细胞壁的阻碍,植物细胞之间的融合得以实现。( )
2.结合选择性必修3第48页图2-9思考:人工种子,就是将组织培养产生的体细胞胚、芽等包裹在能提供养分的胶囊里,再在胶囊外包上一层具有保护功能和防止机械损伤的外膜,形成一种类似于种子的结构。人工种子的优点有哪些?
提示 人工种子的生产过程不受季节限制,可以大量、快速繁殖优良品种,对于生长周期长、育性不良及不易进行有性繁殖的植物,具有重要意义。
3.长句训练。(1)为了获得脱毒植株,离体组织往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织,其原因是 。 (2)菊花的组织培养及幼苗的移栽活动中,诱导生根时,发现不同种类菊花的生根能力差异很大,这是因为它们的 不同。将生根后的菊花直接定植于土壤中,死亡率很高,改进的措施是将其从培养室取出,打开瓶口,放置1~2 d,目的是 。
花芽、叶芽等处病毒很少或几乎没有
提高试管苗对外部环境的适应能力
考向 原生质体与植物体细胞杂交[典例](2023浙江温州第三次适应性考试)研究人员利用中华猕猴桃(果大、不抗寒)和狗枣猕猴桃(果小、抗寒)进行体细胞杂交,成功培育了果大、抗寒的可育杂种植株,其育种流程如图所示。下列叙述错误的是( )A.可利用灭菌后的聚乙二醇诱导原生质体发生融合B.可通过观察细胞膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体C.杂种细胞必须经过愈伤组织和胚状体阶段才能形成杂种植株D.抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一
解析 诱导植物原生质体融合的方法有离心、振动、电刺激和聚乙二醇,因此,可利用灭菌后的聚乙二醇诱导原生质体发生融合,A项正确;当观察到细胞膜表面含有红、绿两种荧光时,说明两种原生质体已经融合,故可通过观察细胞膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体,B项正确;杂种细胞经过愈伤组织和根、芽阶段也能形成杂种植株,C项错误;该研究的目的是培育果大、抗寒的可育杂种植株,因此,抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一,D项正确。
易错提示(1)在用酶解法降解细胞壁之前,先用较高渗透压溶液(0.5~0.6 ml/L的甘露醇或一定浓度的蔗糖溶液)中处理细胞,目的是使细胞处于微弱的质壁分离状态,这样有利于完整的原生质体的释放,防止原生质体被破坏。(2)植物体细胞杂交与有性杂交的区别:植物体细胞杂交一般发生在不同种生物之间,通过原生质体融合、植物组织培养完成;而有性杂交指同一种生物不同个体之间交配产生后代的过程,有性杂交过程遵循孟德尔遗传规律。
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