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植物细胞工程

1.野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：

(1)①过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解, 其中“酶解”所用的酶应该包括纤维素酶、果胶酶。

(2)②过程可用聚乙二醇(PEG),其目的是诱导原生质体融合。

(3)请用文字和箭头表示出④⑤技术过程的实验流程：

。

由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性,这是植物细胞具有全能性的表现。

(4)在培养基上培养一段时间后,原生质体会再生出细胞壁。可以取样,通过植物细胞的质壁分离与复原实验来鉴别细胞壁是否已经再生。

(5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：可使本来存在着生殖隔离的物种进行杂交,培养出兼有两物种品质的优良物种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。

2.细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的综合科学技术。

(1)科学家从红豆杉的体细胞中分离出具有独特抗肿瘤的物质——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4 000kg,但全世界紫杉醇的产量是250 kg,供求严重失衡,导致一些地区红豆杉资源遭到严重破坏。现在可以采用植物组织培养技术解决这一问题。

①植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。

②在得到红豆杉的离体组织、细胞或外植体后,经过消毒就可以在培养基上进行培养。人工合成的培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物外，矿质元素或无机盐是其生长必需的, 植物激素

是植物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质。从该生产的目的看, 愈伤组织就可以提取紫杉醇。

(2)德国科学家豪森是2008年生理学或医学奖获奖者之一。他的研究证实宫颈癌和人乳头状瘤病毒(HPV)之间存在联系,为宫颈癌疫苗的研制奠定了基础。现在宫颈癌疫苗已经开发出来,使宫颈癌成为人类可以预防和根除的第一种恶性肿瘤。

①理论上讲,将纯化的HPV在哺乳动物或人的活细胞中培养、增殖。收获病毒后用灭活剂杀死,但要确保灭活HPV的抗原决定簇不被破坏,并且能被人的免疫细胞识别。这样就能得到预防宫颈癌的疫苗了。

②HPV疫苗的作用是使一部分淋巴细胞在反应阶段形成记忆细胞,当HPV 病毒再次入侵时,机体能产生更强的特异性免疫反应

包括体液免疫和细胞免疫。

3.野生马铃薯的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱及抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰三国专家共同研究,用野生马铃薯与栽培马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强、块茎能食用的杂交系马铃薯。

(1)植物体细胞杂交技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。

(2)若在神舟七号飞船上进行原生质体融合,则与

地面上进行原生质体融合相比,其优越性在于可避免在地面上由于细胞的不同密度引起的细胞不同沉降而造成的细胞分离,从而提高细胞融合率。

你认为神舟七号飞船上所用的诱导方法最可能是物理法(填“物理法”、“化学

法”或“灭活的病毒”)。

(3)运用此植物体细胞杂交法可使本来存在着生殖隔离的物种进行杂交,培育出兼有两种品质的优良品种,要大量繁殖这样的优良品种,最好用下列哪种方法

(C

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植物细胞工程

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A.单倍体育种法

B.杂交育种法

C.植物组织培养法

D.花药离体培养法

(4)人们种植杂交系马铃薯,与种植野生马铃薯或栽培马铃薯相比有什么好处？(要求写出两点) 可获得较高的收成;可少施农药;可在盐碱地区或高寒地区种植等。

(5)如果要使马铃薯具有产生乙肝抗体的能力,可采用转基因技术育种。

4.通过植物组织培养技术,可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下：

离体的植物器官、组织或细胞①→愈伤组织②→胚状体→植物体

(1)紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素,不再需要经过②再分化

过程,且哪项条件是不需要的。

C

。

A.消毒灭菌

B.适宜温度

C.充足光照

D.适宜养料和激素

(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。图中的⑤相当于种子结构中的胚乳

,主要作用是提供胚状体发育所需的营养。

(3)为了有利于幼苗茁状成长,提高农作物产量,请设计两种对人工种子处理的方法。在人工胚乳中添加固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等。

5.人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种子胚功能的胚状体,胚状体不同于一般种子的胚。它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如图所示,请根据以上材料回答：

(1)人工种子依据的原理是细胞的全能性,经过植物组织培养技术培育而成的。

(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？种皮及提供营养的胚乳或子叶。

(3)某二倍体植物基因型有DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”, 也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为单倍体基因型为DT、Dt、dT、dt 。

(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入

(

C

)

A.15%的盐酸

B.淀粉酶

C.果胶酶

D.胰蛋白酶

(5)②表示脱分化过程,其实质是使细胞恢复分裂; ③表示再分化的过程,其实质是基因的选择性表达,导致了细胞形态、结构和功能的改变。

(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发长成的植株是否可育？若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育,若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育。

6.下图表示胡萝卜的韧皮部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, 请据图回答下列问题：

(1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物,激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。

(2)此过程依据的原理是植物细胞的全能性。A和B阶段主要进行的分裂方式是有丝分裂B阶段除了细胞分裂外,还进行细胞分化等。

(3)此过程需要无菌操作,主要是指对培养基进行灭菌消毒。B阶段需要光照,原因是

芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是基因选择性表达的结果。

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植物细胞工程

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7.Ⅰ.通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优势,培育高产、耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：

(1)A是纤维素酶和果胶酶, B是融合的原生质体,C是具

有耐盐性状的幼芽。

(2)若目的植株丢失1条染色体,不能产生正常配子而高度不育,则可用秋水仙素(试剂)处理

幼芽,以获得可育的植株。

Ⅱ.植物甲、乙是两种濒危药用植物(二倍体)。请按要求回答问题：

(1)以植物甲、乙的茎尖和叶片为材料,通过组织培养获得了再生植株,解决了自然繁殖率低的问

题。这表明植物细胞具有全能性。由叶片等材料形成的愈伤组织的形态结构特点是

排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞。

(2)图1和图2分别是植物甲、乙的萌发花粉粒和未受精胚珠的示意图。

①在分离珠被细胞的原生质体时,通常使用纤维素酶和果胶酶破除细胞壁,其原理是利用了酶的专一性。

②如果将图1中的1个精子与图2中的1个珠被细胞或2个极核融合,可培育出三倍体植株。用适当浓度的秋水仙素处理该三倍体植株的幼苗,可能获得药用成分较高的六倍体植株。秋水仙素的作用机理是抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成。

7.Ⅰ.通过细胞工程技术,利用甲、乙两种植物的各自优势,培育高产、耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：

(1)A是

酶, B是

,C是具

有

性状的幼芽。

(2)若目的植株丢失1条染色体,不能产生正常配子而高度不育,则可用

(试剂)处理

幼芽,以获得可育的植株。

Ⅱ.植物甲、乙是两种濒危药用植物(二倍体)。请按要求回答问题：

(1)以植物甲、乙的茎尖和叶片为材料,通过组织培养获得了再生植株,解决了自然繁殖率低的问

题。这表明植物细胞具有

。由叶片等材料形成的愈伤组织的形态结构特点是

。

(2)图1和图2分别是植物甲、乙的萌发花粉粒和未受精胚珠的示意图。

①在分离珠被细胞的原生质体时,通常使用纤维素酶和果胶酶破除细胞壁,其原理是利用了酶的

。

②如果将图1中的1个精子与图2中的1个

细胞或2个

融合,可培育出三倍体植株。用适当浓度的秋水仙素处理该三倍体植株的幼苗,可能获得药用成分较高的六倍体植株。秋水仙素的作用机理43

植物细胞工程

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是

。

S

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1.野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：

(1)①过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解, 其中“酶解”所用的酶应该包括

。

(2)②过程可用聚乙二醇(PEG),其目的是

。

(3)请用文字和箭头表示出④⑤技术过程的实验流程：

。

由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性,这是

的表现。

(4)在培养基上培养一段时间后,原生质体会再生出细胞壁。可以取样,通过

实

验来鉴别细胞壁是否已经再生。

(5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：

。

2.细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的综合科学技术。

(1)科学家从红豆杉的体细胞中分离出具有独特抗肿瘤的物质——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4 000kg,但全世界紫杉醇的产量是250 kg,供求严重失衡,导致一些地区红豆杉资源遭到严重破坏。现在可以采用植物组织培养技术解决这一问题。

①植物组织培养依据的原理是

。

②在得到红豆杉的

后,经过消毒就可以在培养基上进行培养。人工合成的培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物外,

是其生长必需的,

是植物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质。从该生产的目的看,

就可以提取紫杉醇。

(2)德国科学家豪森是2008年生理学或医学奖获奖者之一。他的研究证实宫颈癌和人乳头状瘤病毒(HPV)之间存在联系,为宫颈癌疫苗的研制奠定了基础。现在宫颈癌疫苗已经开发出来,使宫颈癌成为人类可以预防和根除的第一种恶性肿瘤。

①理论上讲,将纯化的HPV在

中培养、增殖。收获病毒后用灭活剂杀死,但要确保灭活HPV的

不被破坏,并且能被人的免疫细胞识别。这样就能得到预防宫颈癌的疫苗了。

②HPV疫苗的作用是使一部分淋巴细胞在反应阶段形成

,当

病毒再次入侵时,机体能产生更强的特异性免疫反应

包括

。

3.野生马铃薯的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱及抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰三国专家共同研究,用野生马铃薯与栽培马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强、块茎能食用的杂交系马铃薯。

(1)植物体细胞杂交技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于

。

(2)若在神舟七号飞船上进行原生质体融合,则与

地面上进行原生质体融合相比,其优越性在于

。

你认为神舟七号飞船上所用的诱导方法最可能是(填“物理法”、“化学

法”或“灭活的病毒”)。

(3)运用此植物体细胞杂交法可使本来存在着生殖隔离的物种进行杂交,培育出兼有两种品质的优良品种,要大量繁殖这样的优良品种,最好用下列哪种方法

(

)

A.单倍体育种法

B.杂交育种法

C.植物组织培养法

D.花药离体培养法

(4)人们种植杂交系马铃薯,与种植野生马铃薯或栽培马铃薯相比有什么好处？(要求写出两点)

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(5)如果要使马铃薯具有产生乙肝抗体的能力,可采用

技术育种。

4.通过植物组织培养技术,可以快速繁殖、培育无病毒的植物。培养过程如下：

离体的植物器官、组织或细胞①→愈伤组织②→胚状体→植物体

(1)紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素,不再需要经过②

过程,且哪项条件是不需要的。

。

A.消毒灭菌

B.适宜温度

C.充足光照

D.适宜养料和激素

(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。图中的⑤相当于种子结构中的

,主要作用是

。

(3)为了有利于幼苗茁状成长,提高农作物产量,请设计两种对人工种子处理的方法。

。

5.人工种子是人们模仿天然种子的结构造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种子胚功能的胚状体,胚状体不同于一般种子的胚。它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物,所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。其培育过程如图所示,请根据以上材料回答：

(1)人工种子依据的原理是

,经过

技术培育而成的。

(2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？

。

(3)某二倍体植物基因型有DdTt,利用这种生物技术采用花药离体培养的方法,可培育成“花粉胚”, 也可制成人工种子,这种种子萌发形成的个体为

,基因型为

。

(4)如果外植体为植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,可加入

。

(

)

A.15%的盐酸

B.淀粉酶

C.果胶酶

D.胰蛋白酶

(5)②表示脱分化过程,其实质是

; ③表示再分化的过程,其实质是

。

(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发长成的植株是否可育？

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6.下图表示胡萝卜的韧皮部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, 请据图回答下列问题：

(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

两类植物激素。

(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)此过程需要无菌操作,主要是指对

进行灭菌消毒。B阶段需要光照,原因是

。

(4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞具有叶绿素,这是基因

的结果。

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