1、第第4343课时课时 植物细胞工程植物细胞工程 1.1.野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗抗 盐碱、抗寒能力盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用。俄、德、芬兰但块茎不能食用。俄、德、芬兰 专家共同做实验研究专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体用野生马铃薯与马铃薯的体 细胞进行杂交细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃培育出了生活能力强的杂交系马铃 薯。据图分析答复以下问题：薯。据图分析答复以下问题：(1 1)过程植物细胞原生质体的别离需经过酶解过程植物细胞原生质体的别离需经过酶解,其中其中“酶解酶解所用的酶应该包括所用的酶应该包括 。
2、(2 2)过程可用聚乙二醇过程可用聚乙二醇(PEG),(PEG),其目的是其目的是 。(3 3)请用文字和箭头表示出请用文字和箭头表示出技术过程的实验技术过程的实验 流程：流程：。由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可 能性能性,这是这是 的表现的表现。(4 4)在培养基上培养一段时间后在培养基上培养一段时间后,原生质体会再生原生质体会再生 出细胞壁出细胞壁。可以取样可以取样,通过通过 实实 验 来 鉴 别 细 胞 壁 是 否 已 经 再 生验 来 鉴 别 细 胞 壁 是 否 已 经 再 生。(5 5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：请说明运
3、用植物体细胞杂交法的最大好处：。解析解析 植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成,因因 此可以用纤维素酶和果胶酶将其水解得到原生质此可以用纤维素酶和果胶酶将其水解得到原生质 体体,然后用聚乙二醇或物理方法诱导原生质体融合然后用聚乙二醇或物理方法诱导原生质体融合,再生细胞壁形成杂种细胞再生细胞壁形成杂种细胞。是杂种细胞经过是杂种细胞经过 脱分化脱分化、再分化形成幼苗的过程再分化形成幼苗的过程,表达了植物细胞表达了植物细胞 的全能性的全能性。有细胞壁的植物细胞可以发生质壁分有细胞壁的植物细胞可以发生质壁分 离与复原离与复原。答案答案 (1)(1)纤维素酶、果胶酶纤维素
4、酶、果胶酶 (2)(2)诱导原生质体融合诱导原生质体融合 (3)(3)植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性 (4)(4)植物细胞的质壁别离与复原植物细胞的质壁别离与复原 (5)(5)可使本来存在着生殖隔离的物种进行杂交可使本来存在着生殖隔离的物种进行杂交,培培 养出兼有两物种品质的优良物种或克服不同生物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远缘杂交不亲和的障碍 2.2.细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改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变细胞内遗传物质或获得细胞产品的综合科学技 术。术。(1)(1)科学家从红
5、豆杉的体细胞中别离出具有独特抗科学家从红豆杉的体细胞中别离出具有独特抗 肿瘤的物质肿瘤的物质紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇 的需求量是的需求量是4 000kg,4 000kg,但全世界紫杉醇的产量是但全世界紫杉醇的产量是 250 kg,250 kg,供求严重失衡供求严重失衡,导致一些地区红豆杉资源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。解决这一问题。植物组织培养依据的原理是植物组织培养依据的原理是 。在得到红豆杉的在得到红豆杉的 后后,经过消毒就可以在培养基上进行培养经过消毒就可以在培
6、养基上进行培养。人工合成人工合成 的培养基中除水的培养基中除水、蔗糖蔗糖、维生素维生素、有机添加物外有机添加物外,是其生长必需的是其生长必需的,是植是植 物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质。从从 该生产的目的看该生产的目的看,就可以提取紫杉醇就可以提取紫杉醇。(2 2)德国科学家豪森是德国科学家豪森是20222022年生理学或医学奖获奖年生理学或医学奖获奖 者之一者之一。他的研究证实宫颈癌和人乳头状瘤病毒他的研究证实宫颈癌和人乳头状瘤病毒 (HPV)(HPV)之间存在联系之间存在联系,为宫颈癌疫苗的研制奠定了为宫颈癌疫苗的研制奠定了 根底根底。现在宫颈
7、癌疫苗已经开发出来现在宫颈癌疫苗已经开发出来,使宫颈癌成使宫颈癌成 为人类可以预防和铲除的第一种恶性肿瘤为人类可以预防和铲除的第一种恶性肿瘤。理论上讲理论上讲,将纯化的将纯化的HPVHPV在在 中中 培养培养、增殖增殖。收获病毒后用灭活剂杀死收获病毒后用灭活剂杀死,但要确保但要确保 灭活灭活HPVHPV的的 不被破坏不被破坏,并且能被人并且能被人 的免疫细胞识别的免疫细胞识别。这样就能得到预防宫颈癌的疫这样就能得到预防宫颈癌的疫 苗了苗了。HPVHPV疫苗的作用是使一局部淋巴细胞在反响阶段疫苗的作用是使一局部淋巴细胞在反响阶段 形成形成 ,当当 病病 毒再次入侵时毒再次入侵时,机体能产生更强的
8、特异性免疫反响机体能产生更强的特异性免疫反响,包括包括 。解析解析 植物组织培养的原理是细胞的全能性植物组织培养的原理是细胞的全能性;其过其过 程是：离体 组织程是：离体 组织、细胞细胞 愈伤组 织愈伤组 织 根根、芽芽 植株植株。假设要获得细胞产物假设要获得细胞产物,只需得到只需得到愈愈 伤组织即可伤组织即可。病毒必须在宿主细胞内才能增殖病毒必须在宿主细胞内才能增殖,HPVHPV的宿主细胞为哺乳动物或人的活细胞的宿主细胞为哺乳动物或人的活细胞。HPVHPV疫疫 苗可以引起机体发生免疫反响苗可以引起机体发生免疫反响,产生相应的记忆细产生相应的记忆细 胞 和 抗 体胞 和 抗 体,保 持 对 该
9、 抗 原 的 记 忆保 持 对 该 抗 原 的 记 忆。答案答案 (1 1)植物细胞的全能性植物细胞的全能性 离体组织离体组织、细细 胞或外植体胞或外植体 矿质元素或无机盐矿质元素或无机盐 植物激素植物激素 愈愈 伤组织伤组织 (2 2)哺乳动物或人的活细胞哺乳动物或人的活细胞 抗原决定簇抗原决定簇 记记 忆 细 胞忆 细 胞 H P VH P V 体 液 免 疫 和 细 胞 免 疫体 液 免 疫 和 细 胞 免 疫 脱分化脱分化 再分化再分化 3 3.野生马铃薯的植株具有较强的抗病野生马铃薯的植株具有较强的抗病、抗虫抗虫、抗盐抗盐 碱及抗寒能力碱及抗寒能力,但块茎不能食用但块茎不能食用。俄俄
10、、德德、芬兰三芬兰三 国专家共同研究国专家共同研究,用野生马铃薯与栽培马铃薯的体用野生马铃薯与栽培马铃薯的体 细胞进行杂交细胞进行杂交,培育出了生活能力强培育出了生活能力强、块茎能食用块茎能食用 的杂交系马铃薯的杂交系马铃薯。(1 1)植物体细胞杂交技术与传统的有性杂交相比植物体细胞杂交技术与传统的有性杂交相比,其优越性在于其优越性在于 。(2 2)假设在神舟七号飞船上进行原生质体融合假设在神舟七号飞船上进行原生质体融合,那那么与么与 地面上进行原生质体融合相比地面上进行原生质体融合相比,其优越性在于其优越性在于 。你认为神舟七号飞船上所用的诱导方法最可能是你认为神舟七号飞船上所用的诱导方法最
11、可能是 (填填“物理法物理法、“化学化学 法法或或“灭活的病毒灭活的病毒)。(3 3)运用此植物体细胞杂交法可使本来存在着生殖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隔离的物种进行杂交,培育出兼有两种品质的优良培育出兼有两种品质的优良 品种品种,要大量繁殖这样的优良品种要大量繁殖这样的优良品种,最好用以下哪最好用以下哪 种方法种方法 ()A A.单 倍体育 种法单 倍体育 种法 B B.杂 交育种 法杂 交育种 法 C C.植物组织培养法植物组织培养法 D D.花药离体培养法花药离体培养法 (4 4)人们种植杂交系马铃薯人们种植杂交系马铃薯,与种植野生马铃薯或与种植野生马铃
12、薯或 栽培马铃薯相比有什么好处栽培马铃薯相比有什么好处？(要求写出两点要求写出两点)。(5 5)如果要使马铃薯具有产生乙肝抗体的能力如果要使马铃薯具有产生乙肝抗体的能力,可可 采用采用 技术育种技术育种。解析解析 (1 1)植物体细胞杂交可使本来存在着生殖隔植物体细胞杂交可使本来存在着生殖隔 离的物种进行杂交离的物种进行杂交,能克服远缘杂交不亲和的障能克服远缘杂交不亲和的障 碍碍。(2 2)在微重力环境下进行细胞融合在微重力环境下进行细胞融合,由于重力由于重力 不存在不存在,可减轻由细胞的不同密度引起的不同沉降可减轻由细胞的不同密度引起的不同沉降 而造成的细胞别离而造成的细胞别离,从而提高细胞
13、融合率从而提高细胞融合率。灭活的灭活的 病毒是动物细胞融合中常用的方法病毒是动物细胞融合中常用的方法,而在神舟七号而在神舟七号 飞船上极有可能是利用宇宙中的一些物理因素诱飞船上极有可能是利用宇宙中的一些物理因素诱 导细胞融合导细胞融合。(3 3)要大量繁殖由植物体细胞杂交要大量繁殖由植物体细胞杂交 获得的优良品种获得的优良品种,应用植物组织培养这一无性生殖应用植物组织培养这一无性生殖 的方法的方法,才能既保持亲本的优良性状才能既保持亲本的优良性状,又能快速繁又能快速繁 殖殖。(4 4)杂交系马铃薯具备双亲的遗传特性杂交系马铃薯具备双亲的遗传特性,因而因而 在生产上既能获得较高的收成在生产上既能
14、获得较高的收成,又可在盐碱地区或又可在盐碱地区或 高寒地区种植高寒地区种植,而其具有的抗病抗虫的能力还可减而其具有的抗病抗虫的能力还可减 少农药的使用少农药的使用。注意题目不是要求答复杂交系马注意题目不是要求答复杂交系马 铃薯植株本身的特点铃薯植株本身的特点,而是侧重答复种植杂交系马而是侧重答复种植杂交系马 铃薯对人类有什么好处铃薯对人类有什么好处。(5 5)如果使马铃薯具有产如果使马铃薯具有产 生乙肝抗体的能力生乙肝抗体的能力,应当将乙肝抗体基因导入马铃应当将乙肝抗体基因导入马铃 薯体内薯体内,应用转基因技术应用转基因技术。答案答案 (1 1)克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍克服了不同生物
15、远缘杂交不亲和的障碍 (2 2)可防止在地面上由于细胞的不同密度引起的细可防止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别离胞不同沉降而造成的细胞别离,从而提高细胞融合从而提高细胞融合 率率 物理法物理法 (3 3)C)C (4 4)可获得较高的收成可获得较高的收成;可少施农药可少施农药;可在盐可在盐 碱 地 区 或 高 寒 地 区 种 植 等碱 地 区 或 高 寒 地 区 种 植 等 (5 5)转 基 因转 基 因 4.4.通过植物组织培养技术通过植物组织培养技术,可以快速繁殖、培育无病可以快速繁殖、培育无病 毒的植物。培养过程如下：毒的植物。培养过程如下：离体的植物器官、组
16、织或细胞离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织愈伤组织 胚状体胚状体 植物体植物体 (1)(1)紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割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装品的原料。假设要从大伤的药物以及染料和化装品的原料。假设要从大量量 培养的紫草愈伤组织中提取紫草素培养的紫草愈伤组织中提取紫草素,不再需要经过不再需要经过 萌发萌发 过程过程,且哪项条件是不需要且哪项条件是不需要 的的。A A.消 毒 灭 菌消 毒 灭 菌 B B.适 宜 温 度适 宜 温 度 C C.充足光照充足光照 D D.适宜养料和激素适宜养料和激素 (2 2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成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具有生根发芽能力的胚状体结构,假设包裹上人造假设包裹上人造种种 皮皮,制成人工种子制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能可以解决有些作物品种繁殖能 力差力差、结子困难或发芽率低等问题结子困难或发芽率低等问题。图中的图中的相相 当于种子结构中的当于种子结构中的 ,主要作用主要作用 是是 。(3 3)为了有利于幼苗茁状成长
