第2讲 细胞工程
1．植物细胞工程在苗木生产、作物育种等方面得到普遍应用。请回答下列问题： (1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是_______________________________________。
(2)在“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程中，运用的工程技术有_______；为获取杂种细胞，先除去细胞壁以获得__________，再用PEG诱导其融合；融合成功的标志是杂种细胞出现__________。这项研究最大的突破是__________________________。
(3)将植物组织培养得到的__________(答出两项即可)等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子，在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的________中。 (4)科学家以成熟的水稻胚作为外植体，在基础培养基上研究人工合成的生长调节剂对诱导愈伤组织的影响，结果如表所示。
培养基代号 2,4-D(mg·L) 6-BA(mg·L) A B C D E F 1.0 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0 0 0 0 0.2 0.5 1.0 －1－1愈伤组织诱导率(%) 65.41 68.76 91.01 54.48 57.35 51.71 注：愈伤组织诱导率(%)＝(产生愈伤组织的数目/接种外植体数目)×100%。 从表中可以看出，在基础培养基中添加________不利于愈伤组织的形成。
解析：(1)因为花芽、叶芽等处的分生组织中病毒很少或几乎没有病毒，所以可利用其进行植物组织培养获得脱毒植株。(2)在“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程中，运用的工程技术有植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术；为获取杂种细胞，先除去细胞壁以获得原生质体，再用PEG诱导其融合；融合成功的标志是杂种细胞出现(新的)细胞壁(或“再生壁”)。这项研究最大的突破是克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。(3)将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的人工种皮中。(4)2,4-D浓度为1.0～3.0 mg·L时，随着2,4-D浓度的上升，愈伤组织诱导率逐渐增大，但是添加6-BA后愈伤组织诱导率明显下降，可见6-BA不利于愈伤组织的形成，2,4-D有利于愈伤组织的形成。
答案：(1)这些部位病毒极少(或不含病毒)
(2)植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术 原生质体 新的细胞壁 克服了不同种生物远缘杂交不亲和的障碍
－1
1
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽 人工种皮 (4)6-BA
2．1971年，美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如图所示的实验流程：
(1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是________， 诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装后就可得到________。
(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是____________________。在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，原因是______________________。
(3)现有植物甲中提取的物质X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株，可利用______________技术获得杂种植株。该方法首先要利用________________除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经______________(试剂)诱导融合形成杂种细胞。
解析：(1)茎尖分生组织含有的病毒较少，进行组织培养可以获得脱毒苗；分生组织经过脱分化过程可以形成愈伤组织；以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装后可得到人工种子。(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息，因此具有发育的全能性。在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，所以在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性。(3)植物甲可以产生物质X，红豆杉可以产生紫杉醇，则利用植物体细胞杂交技术将两种植物细胞融合，获得的杂种植株的细胞既能产生紫杉醇又能产生物质X。植物体细胞杂交过程中，首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经聚乙二醇诱导融合形成杂种细胞。
答案：(1)获得脱毒苗 脱分化 人工种子
(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官 (3)植物体细胞杂交 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇 3．根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题。
(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__________，植物体细胞融合完成的标志是__________。
2
(3)已知番茄为二倍体，马铃薯为四倍体，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，将柴油树细胞培养进行到__________过程即可(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________________________________________ (填字母编号)。
(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。 解析：(1)番茄和马铃薯属于两个物种，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是细胞的全能性，其中过程②称为原生质体融合，植物体细胞融合完成的标志是产生新的细胞壁。(3)由于番茄为二倍体、马铃薯为四倍体，因此“番茄—马铃薯”属异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养进行到愈伤组织即可提取，愈伤组织为图中的e时期。(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，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的④⑤。(6)人工种子是用胚状体包上人工种皮制成的，其中图中f阶段为胚状体阶段。
答案：(1)不同种的植物存在生殖隔离 (2)细胞的全能性 原生质体融合 产生新的细胞壁 (3)六
(4)e (5)④⑤ (6)f
4．(2019·广西钦州模拟)回答下列关于现代生物科技的问题：
(1)动物细胞培养时为了将组织分散成单个细胞，常用________处理剪碎的组织块，并用培养液将细胞稀释制成________。
(2)动物细胞培养时需要通入5%的CO2，其目的是__________________，为了防止杂菌污染，通常要在培养基中添加________。
(3)动物细胞核移植时普遍使用的去核方法是________；常选用处于________(时期)的卵母细胞作为受体细胞，主要是因为卵细胞大，易操作，含有促进________表达的相关物质。 解析：(1)动物组织培养需用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)将组织分散成单个细胞，并用培养液将细胞稀释制成细胞悬液。(2)动物细胞培养时需要通入5%的CO2，其目的是维持培养基的pH；通常在培养基中添加抗生素以防止杂菌污染。(3)体细胞核移植的过程中，去除卵母细胞中的细胞核可采用显微操作去核法。因为卵细胞大，易操作，含有促进细胞全能性表达的相关物质，因此常选用处于MⅡ中期的卵母细胞作为受体细胞。
答案：(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 细胞悬液 (2)维持培养基的pH 抗生素 (3)显微操作去核法 MⅡ中期(减数第二次分裂中期) 细胞全能性
5．(2019·河北三市联考)胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是一种全能性干细胞，具有自我更新和多向分化的潜能，在临床移植医学、细胞治疗、细胞工程、生物学基础研究等领域具有重要的科学意义和巨大的应用前景。请回答下列问题。
3