- 细胞工程
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在植物组织培养过程中,愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。科学家以食用稗的成熟胚作为外植体,在基本培养基上研究植物生长调节剂对食用稗愈伤组织诱导的影响,实验结果如下表。请回答相关问题:
注:愈伤组织诱导率(%)=产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%
(1)从上表可以知道,在基本培养基中添加较高浓度的____有利于食用稗胚形成愈伤组织,而添加____则不利于食用稗胚愈伤组织的形成。
(2)影响愈伤组织成功诱导的因素除植物生长调节剂外,培养的环境条件也是重要的因素。现给你提供200个已经消毒过的食用稗的成熟胚,在上述研究的基础上,探究光照对愈伤组织形成的影响。
实验步骤:
①.将200个已经消毒过的食用稗的成熟胚平均分为甲、乙两组,分别接种到_____培养基上;
②.___________________________________________________;
③.___________________________________________________。
(3)预期实验结果和结论:________________________________________________。
正确答案
(1)2,4-D 6-BA
(2)①.L3 ②.甲组置于光照条件下培养,乙组置于黑暗条件下培养,其他条件相同且适宜
③.培养一段时间后,分别计数甲、乙两组中形成愈伤组织的个数并计算愈伤组织诱导率
(3)预期实验结果和结论:
①.如果甲组的愈伤组织诱导率大于乙组的愈伤组织诱导率,则光照促进愈伤组织的形成;
②.如果甲组的愈伤组织诱导率小于乙组的愈伤组织诱导率,则光照抑制愈伤组织的形成;
③.如果甲组的愈伤组织诱导率和乙组的愈伤组织诱导率相当,则光照对愈伤组织的形成没有影响。
下图表示番茄植株(HhRr)作为实验材料培育新品种的途径。请据图分析回答:
(1)通过途径2,3获得幼苗的过程都应用了植物组织培养技术,该技术依据的生物学原理是___________。
(2)要尽快获得稳定遗传的优良品种应采用途径________,该过程中秋水仙素的作用机理是___________。
(3)品种A与途径3中幼苗基因型相同的概率为______,品种C的基因型是_______。
(4)品种C与B是否为同一个物种_______,原因是___________。
(5)途径4依据的原理是______________,此途径与杂交育种相比,最突出的优点是______________。
正确答案
(1)细胞的全能性
(2)2 抑制细胞分裂时形成纺锤体
(3)1/4 HHhhRRrr
(4)否 存在生殖隔离
(5)基因突变 能够产生新基因
下图为桑基鱼塘的物质和能量交换模式图,据图回答:
(1)该生态工程体现了_______等生态工程的基本原理(选答两项)。
(2)通过现代生物技术可提高传统生态工程的效益,要通过基因工程培育抗病甘蔗,需要的工具酶是_________,可通过________技术将导入了目的基因的甘蔗细胞培养成植株。若要检测转基因甘蔗细胞染色体上是否插入了目的基因,可采用_________技术。
(3)为大量繁殖良种猪,可采用胚胎移植技术。该技术首先要对母猪注射_____________,做超数排卵处理,以获得更多的良种猪卵母细胞,然后培养到__________期,与经过________处理的良种猪精子进行体外受精。将早期胚胎移植到本地母猪体内发育成小猪。受体对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生__________反应,为胚胎在受体内的存活提供了可能。
正确答案
(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理等
(2)限制性核酸内切酶、DNA连接酶;植物组织培养;DNA分子杂交
(3)促性腺激素;MⅡ中期;获能;免疫排斥
植物组织培养的过程如下图所示。请分析并回答下列问题:
(1)愈伤组织是由离体的组织或器官通过A_________过程获得的,B、C过程是通过细胞的_________实现的。
(2)胚状体根据其来源不同,可以分为“体细胞胚”和“花粉胚”。
①.用花药离体培养可获得“花粉胚”,同种植物的花粉胚与体细胞胚在染色体数目上的主要区别是_______。
②.如果用_________处理二倍体植物的花粉胚,能获得可育的植株,该过程是_______育种中不可缺少的步骤。
③.在一定条件下培养离体细胞可以形成体细胞胚进而发育成完整的植株,其根本原因是每个细胞都含有_________,这一过程体现了________________。
正确答案
(1)脱分化 分裂(或“增殖”)和分化
(2)①.花粉胚细胞中的染色体数目是体细胞胚中的一半(体细胞胚的染色体数目是花粉胚细胞的二倍) ②.秋水仙素 单倍体 ③.本物种所具有的全套基因(或“全套遗传信息”) 植物细胞的全能性
盐害是导致全球水稻减产的重要原因之一,中国水稻研究所等单位的专家通过农杆菌法将CMO基因、BADH基因、mtld基因、gutD基因和SAMDC基因五个耐盐基因导入水稻,获得了一批耐盐转基因植株。请分析回答下列问题:
(1)水稻耐盐性状由____个基因控制。
(2)获得耐盐基因后,构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的______(填“a”或“b”)处。耐盐基因的载体是_________。
(3)由导入耐盐基因的水稻细胞培养成植株需要利用___________技术。
(4)从个体水平上检测耐盐转基因水稻是否成功可采用什么方法?_________________。
正确答案
(1)多(5)
(2)a 农杆菌的质粒
(3)植物组织培养
(4)用一定浓度盐水浇灌水稻(将水稻移栽到盐碱地中)
植物组织培养的培养基中加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析完成下列问题:(其中6-BA是细胞分裂素,IAA是生长素)
(1)促进愈伤组织产生的条件是__________,愈伤组织生长的条件是______________。
(2)芽的分化条件是________,根的分化条件是_______________。
(3)在植物组织培养中,脱分化可用的激素组合是实验_____________和实验_________中的激素浓度关系,再分化时可用的激素组合是实验_______和实验____中的激素浓度关系。整个实验表明,植物的生根、发芽等生命活动是________的结果。
(4)植物组织培养的培养基中,除激素外,还必须含有_______,它的成分至少应该含有_____、_____等。
(5)判断愈伤组织是否产生的依据是看是否产生了________的细胞。
正确答案
(1)必须有细胞分裂素 细胞分裂素与生长素含量相等
(2)细胞分裂素的含量大于生长素的含量 生长素的含量大于细胞分裂素的含量
(3)1 3 2 4 多种激素共同作用
(4)营养物质 矿质元素 有机物
(5)排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态
在植物育种过程中,可用不同化学物质(如EMS)处理获得新品种。
甲磺酸乙酯(EMS)能使DNA序列中G-C碱基对替换成A-T碱基对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型,常先将水稻种子用EMS溶液浸泡,再在大田种植,通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。
(1)通过EMS溶液处理获得性状变异的水稻,这种可遗传的变异称为_______。
(2)用EMS浸泡种子是为了提高_______,某一性状出现多种变异类型,说明变异具有_______的特点。
(3)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因,为了确定其是否携带有害基因,可进行基因检测,通常该植株的根、茎和叶都可作为检测材料,这是因为_____________________________。
正确答案
(1)基因突变
(2)基因突变频率 不定向性
(3)体细胞具有全套遗传物质
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。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
(1)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_________而获得的。这项技术的理论基础是___________。
(2)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____________。
(3)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____________。
正确答案
(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性
(2)S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
下图表示基因型为AaBb的水稻花药通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下形成试管苗的培育过程。请回答下列问题:
(1)在植物组织培养过程中,要进行一系列的消毒、无菌,还要进行无菌操作,其原因是____________。
(2)此试管苗的获得是利用了_______________。
(3)愈伤组织经过再分化可形成具有生根发芽能力的胚状体。胚状体包裹上人工种皮,加入人工胚乳便制成人工种子。人工种子的优势在于(答出三点即可):_________________。
(4)培育成的试管苗的基因型可能有________种,其基因型分别为______________。
(5)试管苗为_______倍体,其特点是___________________。
(6)欲获得可育植株还要_________处理试管苗,所获得植株的基因型有____________,还要对这些植株进行__________,才能获得所需要的类型。
正确答案
(1)微生物会在培养基上迅速繁殖,而且产生的毒素会使植物细胞中毒死亡
(2)植物细胞的全能性
(3)可以解决有些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低的问题;工厂化生产,保证幼苗茁壮成长;不用种子,节约粮食等
(4)4 AB、Ab、aB、ab
(5)单 植株弱小、高度不孕
(6)用秋水仙素 AABB、AAbb、aaBB、aabb 人工选择
如图所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__________。阶段A、B分别代表_______、_________;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)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。
正确答案
(1)无机物;生长素
(2)细胞的全能性;脱分化;再分化;有丝分裂;分化
(3)选择性表达
用甲物种农作物的①和②两个品种以及乙物种作原材料,分别培育出四个品种的过程如下图表示。请根据图回答问题:
(1)①和②作为亲本经过Ⅰ和Ⅱ过程培育成⑤的育种方法称为杂交育种,其中过程Ⅱ是通过__________实现的,杂交育种所依据的原理是______________。
(2)用③培育④的常用方法是______________。由③培育出④再培育出⑤的育种方法称为__________,其优点是________________。
(3)由③培育成⑥常用的方法是________________,形成的⑥称为______倍体。
(4)将基因D导入⑤培育出⑦时,常用的运载体有______________。
正确答案
(1)自交 基因重组
(2)花药离体培养 单倍体育种 能明显缩短育种年限
(3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 四
(4)质粒(或病毒)
将基因型为AaBb的小麦的花粉细胞通过无菌操作接入含有全部营养成分的培养基的试管中,在一定条件下诱导形成试管幼苗,其过程如下:
小麦的花粉细胞①→愈伤组织②→丛芽③→植株④
(1)发育成的植株④称为_____________,基因型有_______________。
(2)小麦形成花粉的细胞分裂方式是__________,花粉发育成植物体的过程中细胞分裂方式是_________。
(3)若得到可育的植株,需要用________进行处理,所获得的基因型可能是________。
正确答案
(1)单倍体 AB、Ab、aB、ab
(2)减数分裂 有丝分裂
(3)秋水仙素 AABB、AAbb、aaBB、aabb
若采用植物组织培养技术,从F1番茄叶片取材制备人工种子、繁殖种苗,其过程可简述为如图中的五个步骤:
上述过程中去分化发生在_______步骤,再分化发生在______步骤,从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有________。
正确答案
b c 全能性
大麻是XY型性别决定的植物。种植雄麻以收获麻茎纤维为目的,种雌麻以收种子为目的。
(1)雄麻的纤维产量高于雌试,所以麻农希望只种雄麻,不种雌麻。但用传统的繁殖方法获得的种子不可能全为雄麻,而单倍体育种可解决这一问题。请用简洁的文字,说明利用单倍体育种方法获得大量雄麻种子的方案。(假定YY植株可以存活并繁殖)
(2)除(1)中方法外,还可利用_________作材料,采用__________技术获取大量雄麻。
正确答案
(1)用雄麻花药(花粉)经花药离体培养,获得单倍体幼苗X和Y,再用秋水仙素处理上述幼苗,获得植株XX和YY,XX植株与YY植株杂交可获得大量的XY种子
(2)雄麻组织(雄麻体细胞) 植物组织培养
番茄营养丰富,是人们喜爱的一类果蔬。但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因,控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶,该酶能破坏细胞壁,使番茄软化,不耐贮藏。为满足人们的生产生活需要,科学家们通过基因工程技术,培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种,操作流程如图所示,请回答:
(1)过程①需要的工具酶有限制性核酸内切酶和_________。
(2)在构建基因表达载体时,除了需要目的基因外,作为载体的质粒还必需要有_________基因。
(3)提取目的基因采用的限制性核酸内切酶的识别序列和切点如下图所示。在目的基因的两侧各有1个酶的切点,请画出目的基因两侧被限制酶切割后形成的具有黏性末端的目的基因示意图。
(4)从图中可见,mRNA1和mRNA2的结合直接导致多聚半乳糖醛酸酶基因表达中的__________阶段无法进行,最终使番茄获得了抗软化的性状,这也是基因敲除的方法之一。
(5)从细胞分化的角度看,培养②和培养③分别是植物细胞的___________和___________过程。
(6)上述转基因番茄会通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其他植物而造成基因污染,原因是______________________,请你提出一个上述转基因工程的改良方案,以防止这种污染的发生:__________________。
正确答案
(1)DNA连接酶
(2)标记
(3)
(4)翻译
(5)脱分化 再分化
(6)导入的抗多聚半乳糖醛酸酶基因位于染色体上,转基因番茄产生的花粉细胞中可能含有该基因,通过花粉会污染其他生物 改进方案:将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入到番茄植物细胞的线粒体或叶绿体中
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