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高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术学案设计
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术学案设计，共11页。学案主要包含了学习目标，重点难点等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。
3尝试进行植物组织培养。
【重点难点】
1植物组织培养的原理和过程。
2植物体细胞杂交技术的原理。
3植物细胞工程的应用的实例。
4植物组织培养的实验。
【训练案】
1．为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是（ ）
A．过程①获得的原生质体需悬浮在蒸馏水中
B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D．原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性
2．图表示植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响，图2为利用某种耐酸植物甲（4N）和高产植物乙（2N）培育高产耐酸植物丙的过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，诱导未分化细胞群分化出根
B．①为酶解法去壁的过程，所用的酶是胰蛋白酶或胶原蛋白酶
C．②是在植物激素X与Y的浓度比为1的培养基上诱导杂种细胞发生分化的过程
D．植物丙是六倍体，③是筛选出有zxy47高产性状植株的过程
3．实验人员利用矮牵牛（二倍体，2n=14）的红色花瓣细胞（液泡呈红色）与枸杞（四倍体，4n=48）叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是
A．获得该杂种植株克服了远缘杂交不亲和的障碍
B．可利用电激、离心等方法诱导原生质体融合
C．可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体
D．若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为62条
4．用组织培养技术繁殖一种名贵花卉的过程中，下列叙述不正确的是（ ）
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又減少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．用花粉离体培养可获得单倍体植株，说明花粉细胞仍具有全能性
D．诱导愈伤组织生根时，培养基内通常应含生长素类调节剂
5．生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶（子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色）为外植体进行相关研究，得到如图所示实验结果。相关叙述错误的是（ ）
A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理
B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化
C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率
D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周
6．猕猴桃是原产我国的野生藤本果树，营养价值较高，我国现有54个种，几十个变种，丰富的种质资源为猕猴桃遗传育种提供了方便。毛花猕猴桃为二倍体，果实大，维生素C含量高；软枣猕猴桃为四倍体，极耐寒，在-40℃下可安全越冬。某农科所利用这两种猕猴桃体细胞，通过细胞工程的方法培育出了猕猴桃新品种，培育过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．过程①需将体细胞用含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液处理
B．灭活的仙台病毒不能用于过程②中a和b的诱导融合
C．愈伤组织形成试管苗须经脱分化和再分化两个过程
D．处于有丝分裂后期的杂种植株体细胞中有12个染色体组
7．植物组织培养过程中，无菌操作步骤至关重要。下列关于无菌操作的叙述，错误的是（ ）
A．不耐高温的植物激素需过滤除菌后才能添加到已灭菌的培养基中
B．超净工作台可用紫外线消毒，镊子、剪刀可灼烧灭菌
C．植物材料用次氯酸钠消毒后接种到培养基中
D．玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌
8．如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是（ ）
A．① 过程需用纤维素酶和果胶酶的混合物处理
B．② 过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变
C．③ 过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能
D．④ 过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理
9．马铃薯四倍体栽培种没有青枯病的抗性基因，少数马铃薯野生种存在青枯病的抗性基因。由于核型等差异，野生种难以与四倍体马铃薯栽培种直接杂交繁育，为获得具有抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究（已知杂种细胞会发生部分染色体缺失现象），过程如下图所示。下列分析正确的是（ ）
A．在低渗溶液中，用酶解法处理 A 和 B 可以获得两种原生质体
B．过程①体现了生物膜的流动性，用染色体组型分析可筛选出杂种细胞 C
C．过程②所配制的培养基中添加了等量的生长素类和赤霉素类植物生长调节剂
D．过程③为脱分化、再分化过程，可采用 DNA 分子杂交技术鉴定植株的抗病性状
10．青蒿素是从黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物，而茎及其他部位中的青蒿素含量极少，关于利用植物组织培养生产青蒿素的叙述中，正确的是（ ）
A．在黄花蒿组织培养过程中脱分化阶段必须给予充足的光照
B．培养基中添加的生长素/细胞分裂素比值低时有利于诱导芽的形成
C．可通过大量培养愈伤组织以直接获得青蒿素
D．同一株黄花蒿不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型一定相同
11．回答下列（一）、（二）小题：
（一）某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株，制备了固定化菌株。
（1）从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或________法，两种方法均能在固体培养基上形成________。对分离的菌株进行诱变、________和鉴定，从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。
（2）固定化菌株的制备流程如下；①将菌株与该公司研制的特定介质结合；②用蒸馏水去除________；③检验固定化菌株的________。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法，可以采用的2种方法是________。
（3）对外，只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权，推测其原因是________。
（二）三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。
（1）为保护三叶青的________多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用________技术，实现了三叶青的林下种植。
（2）依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成________和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段（T-DNA）。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T-DNA上rl系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成________，再分化形成毛状根。
（3）剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次________培养，培养基中添加抗生素的主要目的是________。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的________和温度，调节培养基成分中的________，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
12．根据所学知识完成下列问题：
（1）运用传统有性杂交（即用番茄、马铃薯杂交）自然状态下不能得到杂种植株，原因是______。
（2）在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是______，其中过程②称为______，体现了细胞膜的______，常用的促原生质体融合的融合剂为______ ，植物体细胞融合完成的标志是______。
（3）已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄-马铃薯”属于______倍体植株。
（4）已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到______阶段即可（填字母编号）。
（5）若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于______（填数字编号）。
（6）人工种子是由发育到______过程（填字母编号）的结构包裹上人工种皮制备的。
13．番茄为一年生草本植物，因果实营养丰富而深受人们喜爱。番茄的紫茎（A）对绿茎（a）为显性，正常果形（B）对多棱果（b）为显性，缺刻叶（C）对马铃薯叶（C）为显性，三对基因独立遗传。现有基因型分别为AABBcc、AAbbCC、aaBBCC三个番茄品种甲、乙、丙。请回答下列问题：
（1）利用甲、乙、丙三个品种通过杂交培育绿茎多棱果马铃薯叶的植株丁的过程为______。此过程至少需要_________年。
（2）在种植过程中，研究人员发现了一棵具有明显特性的变异株。要进一步判断该变异株的育种价值，首先要确定它是否属于____变异。若该变异株具有育种价值，要获得可以稳定遗传的植株，可根据变异类型及生产需要选择不同的育种方法。
如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使突变基因逐渐________，培育成新品种A；但若是显性突变，则该方法的缺点是________。为了规避该缺点，可以采用育种方法②，其中处理1采用的核心手段是__________。
（3）若要在较短时间内获得大量具有该变异的幼苗，可采用育种方法③，请叙述该育种方法的过程：_____。
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．B
5．A
6．C
7．C
8．B
9．B
10．B
11．涂布分离 单菌落 筛选 未固定的细菌 降解富营养化污水污染物的能力 包埋法和吸附法 特定介质能为菌株繁殖提供X 遗传 间种 DNA聚合酶 愈伤组织 继代 杀灭发根农杆菌 转速 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
12．不同植物存在生殖隔离 细胞全能性 原生质体融合 流动性
PEG（或聚乙二醇） 再生出新的细胞壁 六 e ④和⑤ f
13．甲与乙杂交得到杂交一代，杂交一代与丙杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，收获种子，播种种子选育出表现型为绿茎多棱果马铃薯叶植株 4 可遗传 纯合 获得新品种所需的时间（或周期）长 花药离体培养和秋水仙素处理（使染色体数目加倍） 取该变异植株的茎尖进行组织培养，将获得的番茄幼苗进行选育得到大量具有该变异的幼苗
【学习目标】
1概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
2举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。
3尝试进行植物组织培养。
【重点难点】
1植物组织培养的原理和过程。
2植物体细胞杂交技术的原理。
3植物细胞工程的应用的实例。
4植物组织培养的实验。
【训练案】
1．为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是（ ）
A．过程①获得的原生质体需悬浮在蒸馏水中
B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化
C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
D．原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性
2．图表示植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响，图2为利用某种耐酸植物甲（4N）和高产植物乙（2N）培育高产耐酸植物丙的过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，诱导未分化细胞群分化出根
B．①为酶解法去壁的过程，所用的酶是胰蛋白酶或胶原蛋白酶
C．②是在植物激素X与Y的浓度比为1的培养基上诱导杂种细胞发生分化的过程
D．植物丙是六倍体，③是筛选出有zxy47高产性状植株的过程
3．实验人员利用矮牵牛（二倍体，2n=14）的红色花瓣细胞（液泡呈红色）与枸杞（四倍体，4n=48）叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是
A．获得该杂种植株克服了远缘杂交不亲和的障碍
B．可利用电激、离心等方法诱导原生质体融合
C．可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体
D．若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为62条
4．用组织培养技术繁殖一种名贵花卉的过程中，下列叙述不正确的是（ ）
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又減少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．用花粉离体培养可获得单倍体植株，说明花粉细胞仍具有全能性
D．诱导愈伤组织生根时，培养基内通常应含生长素类调节剂
5．生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶（子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色）为外植体进行相关研究，得到如图所示实验结果。相关叙述错误的是（ ）
A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理
B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化
C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率
D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周
6．猕猴桃是原产我国的野生藤本果树，营养价值较高，我国现有54个种，几十个变种，丰富的种质资源为猕猴桃遗传育种提供了方便。毛花猕猴桃为二倍体，果实大，维生素C含量高；软枣猕猴桃为四倍体，极耐寒，在-40℃下可安全越冬。某农科所利用这两种猕猴桃体细胞，通过细胞工程的方法培育出了猕猴桃新品种，培育过程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A．过程①需将体细胞用含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液处理
B．灭活的仙台病毒不能用于过程②中a和b的诱导融合
C．愈伤组织形成试管苗须经脱分化和再分化两个过程
D．处于有丝分裂后期的杂种植株体细胞中有12个染色体组
7．植物组织培养过程中，无菌操作步骤至关重要。下列关于无菌操作的叙述，错误的是（ ）
A．不耐高温的植物激素需过滤除菌后才能添加到已灭菌的培养基中
B．超净工作台可用紫外线消毒，镊子、剪刀可灼烧灭菌
C．植物材料用次氯酸钠消毒后接种到培养基中
D．玻璃培养皿常采用干热灭菌法灭菌
8．如图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是（ ）
A．① 过程需用纤维素酶和果胶酶的混合物处理
B．② 过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变
C．③ 过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能
D．④ 过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理
9．马铃薯四倍体栽培种没有青枯病的抗性基因，少数马铃薯野生种存在青枯病的抗性基因。由于核型等差异，野生种难以与四倍体马铃薯栽培种直接杂交繁育，为获得具有抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究（已知杂种细胞会发生部分染色体缺失现象），过程如下图所示。下列分析正确的是（ ）
A．在低渗溶液中，用酶解法处理 A 和 B 可以获得两种原生质体
B．过程①体现了生物膜的流动性，用染色体组型分析可筛选出杂种细胞 C
C．过程②所配制的培养基中添加了等量的生长素类和赤霉素类植物生长调节剂
D．过程③为脱分化、再分化过程，可采用 DNA 分子杂交技术鉴定植株的抗病性状
10．青蒿素是从黄花蒿的叶片中所提取的一种代谢产物，而茎及其他部位中的青蒿素含量极少，关于利用植物组织培养生产青蒿素的叙述中，正确的是（ ）
A．在黄花蒿组织培养过程中脱分化阶段必须给予充足的光照
B．培养基中添加的生长素/细胞分裂素比值低时有利于诱导芽的形成
C．可通过大量培养愈伤组织以直接获得青蒿素
D．同一株黄花蒿不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型一定相同
11．回答下列（一）、（二）小题：
（一）某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株，制备了固定化菌株。
（1）从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或________法，两种方法均能在固体培养基上形成________。对分离的菌株进行诱变、________和鉴定，从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。
（2）固定化菌株的制备流程如下；①将菌株与该公司研制的特定介质结合；②用蒸馏水去除________；③检验固定化菌株的________。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法，可以采用的2种方法是________。
（3）对外，只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权，推测其原因是________。
（二）三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。
（1）为保护三叶青的________多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用________技术，实现了三叶青的林下种植。
（2）依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成________和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段（T-DNA）。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T-DNA上rl系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成________，再分化形成毛状根。
（3）剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次________培养，培养基中添加抗生素的主要目的是________。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的________和温度，调节培养基成分中的________，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
12．根据所学知识完成下列问题：
（1）运用传统有性杂交（即用番茄、马铃薯杂交）自然状态下不能得到杂种植株，原因是______。
（2）在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是______，其中过程②称为______，体现了细胞膜的______，常用的促原生质体融合的融合剂为______ ，植物体细胞融合完成的标志是______。
（3）已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄-马铃薯”属于______倍体植株。
（4）已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到______阶段即可（填字母编号）。
（5）若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于______（填数字编号）。
（6）人工种子是由发育到______过程（填字母编号）的结构包裹上人工种皮制备的。
13．番茄为一年生草本植物，因果实营养丰富而深受人们喜爱。番茄的紫茎（A）对绿茎（a）为显性，正常果形（B）对多棱果（b）为显性，缺刻叶（C）对马铃薯叶（C）为显性，三对基因独立遗传。现有基因型分别为AABBcc、AAbbCC、aaBBCC三个番茄品种甲、乙、丙。请回答下列问题：
（1）利用甲、乙、丙三个品种通过杂交培育绿茎多棱果马铃薯叶的植株丁的过程为______。此过程至少需要_________年。
（2）在种植过程中，研究人员发现了一棵具有明显特性的变异株。要进一步判断该变异株的育种价值，首先要确定它是否属于____变异。若该变异株具有育种价值，要获得可以稳定遗传的植株，可根据变异类型及生产需要选择不同的育种方法。
如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使突变基因逐渐________，培育成新品种A；但若是显性突变，则该方法的缺点是________。为了规避该缺点，可以采用育种方法②，其中处理1采用的核心手段是__________。
（3）若要在较短时间内获得大量具有该变异的幼苗，可采用育种方法③，请叙述该育种方法的过程：_____。
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．B
5．A
6．C
7．C
8．B
9．B
10．B
11．涂布分离 单菌落 筛选 未固定的细菌 降解富营养化污水污染物的能力 包埋法和吸附法 特定介质能为菌株繁殖提供X 遗传 间种 DNA聚合酶 愈伤组织 继代 杀灭发根农杆菌 转速 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
12．不同植物存在生殖隔离 细胞全能性 原生质体融合 流动性
PEG（或聚乙二醇） 再生出新的细胞壁 六 e ④和⑤ f
13．甲与乙杂交得到杂交一代，杂交一代与丙杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，收获种子，播种种子选育出表现型为绿茎多棱果马铃薯叶植株 4 可遗传 纯合 获得新品种所需的时间（或周期）长 花药离体培养和秋水仙素处理（使染色体数目加倍） 取该变异植株的茎尖进行组织培养，将获得的番茄幼苗进行选育得到大量具有该变异的幼苗
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