loading第38讲 细胞工程
考点一 植物细胞工程
1.细胞工程
(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物。 2.植物细胞的全能性
(1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 (2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 3.植物组织培养技术
(1)原理：植物细胞具有全能性。 (2)过程
4.植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 (2)过程
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5.植物细胞工程的应用
(1)微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。 (2)作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。 (3)培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。 (4)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。
(5)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。 [诊断与思考] 1.判断下列说法的正误
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( √ ) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( × ) (3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( × ) (4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的( × )
(5)利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合( × ) (6)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( × ) (7)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志( √ )
2.如图表示的是植物体细胞杂交流程示意图。请据图思考下列问题：
(1)a表示什么过程？该过程为什么使用纤维素酶和果胶酶？
提示 a表示去除细胞壁获得具有活力的原生质体，由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 (2)b表示什么过程？该过程的原理是什么？
提示 b表示原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。 (3)诱导b融合的方法有哪些？
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提示 物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。
(4)植物体细胞杂交技术用于作物育种有何优点？ 提示 可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
题组一 植物组织培养过程分析
1.下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是( )
A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性 B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例 C.经过程①细胞的形态和结构发生了变化 D.过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖 答案 A
解析 该过程是为了得到细胞群及细胞产物，依据的原理是植物组织培养，没有体现细胞的全能性，A错误；过程①为脱分化，在培养基中应加入适量的生长素和细胞分裂素，B正确；愈伤组织是无定形的薄壁细胞，所以经过程①细胞的形态和结构发生了明显变化，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，需要液体培养基，D正确。
2.植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：
abc叶片洗净、灭菌、切条、酶解――――――――――→原生质体悬液过滤、离心――――→纯净的原生质体培养基中培养―――――→de愈伤组织―→胚状体―→植株
(1)培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有____________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。 (2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。
(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。
①无丝分裂 ②有丝分裂 ③减数分裂 ④原代培养 ⑤传代培养 ⑥植物体细胞杂交 ⑦细胞融合 ⑧脱分化 ⑨再分化
答案 (1)植物组织培养 植物细胞的全能性 细胞分裂素、生长素 灭菌 (2)愈伤组织
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胚状体 农杆菌转化 (3)②⑧⑨
解析 (1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分包括水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等；培养基要求进行严格的灭菌。(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。(3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。
3.野生黑芥(染色体数为2A)具有黑腐病的抗性基因，而花椰菜(染色体数为2B)易感染黑腐病菌而患病，用生物工程技术获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株，操作流程如图。请据图回答下列问题：
(1)图中涉及到的生物工程技术有________________。过程①PEG的作用是______________，此时培养液需要保持一定渗透压的目的是________________。
(2)经过①操作后，筛选出融合的杂种细胞，进而脱分化形成________________，经过②________________形成杂种植株。
(3)若要分析杂种植株的染色体变异类型，应剪取该植株根尖和双亲植株的根尖，制成临时装片，然后在显微镜下观察比较有丝分裂中期染色体的________________。
(4)用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是________________；用黑腐病菌感染杂种植株，筛选出具有________________________________的杂种植株。
答案 (1)植物体细胞杂交 诱导原生质体融合 维持原生质体的形态 (2)愈伤组织 再分化 (3)形态和数目 (4)2A＋2B 抗黑腐病
解析 (1)图中涉及到的生物工程技术有植物体细胞杂交(原生质体融合与植物组织培养)，过程①PEG的作用是诱导原生质体融合。此时培养液需要保持一定渗透压的目的是维持原生质体的形态。(2)经过①操作后，筛选出融合的杂种细胞，进而脱分化形成愈伤组织，经过再分化形成杂种植株。(3)观察染色体的形态最好是观察分生组织细胞有丝分裂中期的临时装片，此时期染色体的形态和数目最清晰。(4)用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是2A＋2B，用黑腐病菌感染杂种植株，筛选出具有抗黑腐病的杂种植株。 题组二 植物体细胞杂交过程分析
4.“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是( )
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