交通安全展馆:(四)植物细胞工程

　　3、植物体细胞杂交技术成果
　　番茄-马铃薯
　　烟草—海岛烟草
　　白菜—甘蓝
　　胡萝卜—羊角芹等杂种植株

　　4、植物体细胞杂交的意义
　　克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大可用于杂交的亲本范围

　　【拓展知识解析】
　　1、植物组织培养过程中细胞的变化：植物组织培养过程中，被用于接种的外植体的细胞通常是已经特化了的成熟细胞，没有分裂能力。在培养基中外源激素的刺激和诱导下，这些离体的细胞代谢活动增强，开始恢复分裂能力，不断产生新细胞，从而形成无规则愈伤组织。如果要保持愈伤组织的旺盛生长，需要将愈伤组织再次切割成小块，转移到新的培养基上，以避免培养过程中养分不足或一些有毒物质的积累。愈伤组织的再分化的发生也需要一定的条件，其中激素的种类与比例是很重要的影响因素，愈伤组织被转移到合适的诱导培养基上，其细胞就可以进行再分化先形成新的器官原基，再逐步形成芽或根。这种分化方式叫做不定芽方式。有些植物的愈伤组织中的薄壁细胞可以直接产生类似于胚的结构，这种再分化方式叫做胚状体方式，胚状体具有生根发芽能力。

　　2、无毒苗的培养： 植物在生长过程中几乎都要遭受到病毒不同程度的危害，有的种类甚至同时受到数种病毒病的危害，尤其是很多园艺植物靠无性生殖方法来增殖，如果遭受病毒病，代代相传，越染越重，影响植株的性状，甚至会造成极严重的后果。病毒在细胞内增殖，可以随着输导组织到达植物的各个部位。但是植物的茎尖处输导组织分布较少，而且分生组织处于旺盛的分裂时期，不容易被病毒侵染，采用微茎尖培养方法可得到无病毒苗。组织培养无病毒苗的方法已在很多作物的常规生产上得到应用，如马铃薯，甘薯，草莓，苹果，香石竹，菊花等。

　　3、植物的组织培养技术的分类：通常我们所说的广义的组织培养，是指通过无菌操作分离植物体的一部分(即外植体)，接种到培养基上，在人工控制的条件进行培养，使其生成完整的植株。组织培养按培养对象可分为植株培养、器官培养、组织培养、细胞培养和原生质体培养等。狭义的组织培养是指以植物各部分组织或愈伤组织为外植体，如茎尖分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮组织、胚乳组织和薄壁组织等等。　

　　【例题解析】
　　1、关于细胞全能性的说法正确的是：
　　A 从理论上讲，生物体的体细胞都具有全能性
　　B 未脱离植物体的幼叶，在适当的条件下能表现出全能性
　　C 在个体发育的不同时期，由于细胞内基因发生变化，导致细胞不能表现出全能性
　　D 脱离了植株的芽，一定能表现出全能性

　　解析：全能性是指生物体细胞发育为完整个体的潜能，没有必要的条件如离体、激素的刺激等细胞并不能将这种潜能表现出来。答案为A。

　　2．以下不能说明细胞全能性的实验是
　　A 胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
　　B 紫色糯性玉米种子培育出植株
　　C 转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株
　　D 番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株

　　解析：玉米种子含有能生根发芽的胚结构，由种子获得植株的过程不能体现出细胞的全能性。答案为B。

　　3．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及
　　A 有丝分裂　　　 B 分化　　　 C 减数分裂　　　 D 全能性

　　解析：利用植物组织培养技术获得完整植物体，其基本原理是细胞全能性，离体组织细胞脱分化和再分化过程细胞的分裂均为有丝分裂，不涉及减数分裂。
　　答案为C。

　　4．在不损伤高等植物细胞内部结构的情况下，下列物质适用于除去细胞壁的是
　　A 蛋白酶　　B 盐酸　　 C 纤维素酶 　　　D 淀粉酶

　　解析：细胞壁的成分主要是纤维素，用纤维素酶可以去除细胞壁并保证细胞的活性。答案为C。

　　5．紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物发生器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。

　　⑴在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过___________过程而获得的。这项技术的理论基础是___________。
　
　　⑵从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现___________规律；影响紫草素产量的因素是___________和___________。
　　⑶在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是___________和___________。

　　解析：参考答案
　　⑴脱分化（或脱分化形成愈伤组织）　　细胞的全能性
　　⑵S型增长　　 细胞数量　　 细胞所处的生长期
　　⑶保证氧气供应充足　　 使细胞与培养液充分接触

　　6．下图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：
　　⑴步骤①是______________________，最常用的方法是______________________。
　　⑵步骤②一般常用的化学试剂是______________________，目的是______________________。
　　⑶在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是______________________，其中步骤④是细胞__________________过程，步骤⑤是细胞的____________________过程。
　　⑷植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使______________________能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是_______________________________。
　　⑸若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为__________________倍体。
　　⑹从理论上讲，杂种植株的育性为___________________________________。（可育或不育）若运用传统有性杂交方法能否实现？________________________。并说明理由____________________________________________。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于_________________________________。
　　⑺利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？______________________。

　　解析：参考答案⑴去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体；酶解法
　　⑵聚乙二醇（PEG）；诱导不同植物体细胞的原生质体融合
　　⑶植物组织培养；脱分化；再分化
　　⑷远缘杂交亲本的遗传特征；杂种植株获得双亲的遗传物质
　　⑸四
　　⑹可育，不能　 因为不同种生物之间存在生殖隔离；克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围
　　⑺不遵循。因为在生物进行有性生殖的过程中，才遵循孟德尔的遗传规律，而植物体细胞杂交育种的过程不属于有性生殖。