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2019-2020年高中生物 專題二 細胞工程 2.1.2 植物細胞工程的實際應用課時作業(yè) 新人教版選修3 目標導航　1.舉例說明植物細胞工程在植物繁殖方面的應用。2.列舉植物細胞工程在作物新品種培育方面的應用。3.概述細胞產物的工廠化生產的原理。 一、植物繁殖的新途徑(閱讀P38－39) 1．微型繁殖 (1)概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術。 (2)屬于無性(填有性、無性)繁殖，能夠保持優(yōu)良品種的遺傳性狀。 2．作物脫毒 (1)選材部位：植物分生區(qū)附近的部位，因為此處細胞內病毒極少，甚至無病毒。 (2)優(yōu)點：提高作物的產量和品質。 3．人工種子 (1)組成：由胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽作為保護性外殼的人工種皮和提供胚狀體進一步發(fā)育所需營養(yǎng)的人工胚乳。如下圖： (2)特點：后代無性狀分離，不受季節(jié)、氣候和地域的限制。 二、作物新品種的培育及細胞產物的工廠化生產(閱讀P40－41) 1．單倍體育種 (1)過程：花藥單倍體植株穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。 (2)優(yōu)點：①后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳。 ②可明顯縮短育種年限。 (3)實例：煙草、小麥等。 2．突變體的利用 (1)過程：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產生突變，從中篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。 (2)優(yōu)點：可以得到抗逆性(抗鹽、抗病和抗除草劑等)品種和含有高蛋白的植株。 (3)實例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草、抗除草劑的白三葉草等。 3．細胞產物的工廠化生產 (1)種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 (2)技術：植物組織培養(yǎng)技術。 (3)實例：人參、三七、紫草和銀杏的細胞產物都已實現工廠化生產。 判斷正誤： (1)植物組織培養(yǎng)技術不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現種苗的大量繁殖。(　　) (2)人工種子就是以植物種子的胚等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。(　　) (3)單倍體育種通過花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍后兩年便可獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，極大地縮短了育種年限。(　　) (4)在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于所培養(yǎng)的細胞進行有絲分裂，所以不會發(fā)生突變。(　　) (5)利用植物組織培養(yǎng)技術可獲得的細胞產物包括蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。(　　) (6)單倍體育種的目的是獲得單倍體本身。(　　) (7)細胞產物的生產是將植物細胞培養(yǎng)到愈傷組織。(　　) 答案　(1)√　(2)　(3)　(4)　(5)√　(6)　(7)√ 一、植物繁殖的新途徑 1．微型繁殖 (1)本質：微型繁殖實際上是一種無性繁殖，能保持親本的一切優(yōu)良性狀，這項技術只運用了植物組織培養(yǎng)技術，因此該過程只涉及有絲分裂，不涉及減數分裂。 (2)優(yōu)點：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理，有利于進行工廠化培養(yǎng)。 2．作物脫毒 (1)病毒的特點：病毒是寄生生物，在用種子繁殖或用植物根、莖的無性繁殖過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代感染病毒。 (2)材料的選?。簱z測，植物的分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒。如果將未被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養(yǎng)的方法培育幼苗用于生產，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產量。 3．人工種子 (1)人工種皮的要求： ①能保持胚狀體的活力，即要能透氣、透水，含有胚狀體發(fā)芽所需要的各種營養(yǎng)成分等。 ②有利于貯藏、運輸和萌發(fā)，選取的材料要有韌性、耐壓、對胚狀體無毒害。 ③還應含有農藥和殺菌劑，以防播種后害蟲及微生物的侵害。 ④還要加入能促進胚狀體生長和發(fā)育的一些植物生長調節(jié)劑、有益菌等。 (2)胚狀體的要求：①播種后能快速出苗；②根和芽同步生長，活力強；③形成的幼苗的形態(tài)與生長要正常。 (3)制備流程：誘導植物愈傷組織的形成→體細胞胚的誘導→體細胞胚的成熟→機械化包裝→儲藏或種植。 1．作物培養(yǎng)過程中為什么要進行作物脫毒，如何進行作物脫毒？ 答案　對于無性繁殖的作物，病毒在作物體內逐年積累，就會導致作物產量降低、品質變差。而植物分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒，因此切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植物就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。 2．脫毒苗與抗毒苗有何區(qū)別？ 答案　脫毒苗：是選擇植物的莖尖(剛形成，不含有病毒)進行組織培養(yǎng)而獲得的，屬于細胞工程的范疇?？苟久纾菏前涯晨共』驅氲绞荏w植株中，并通過一定的方法培育形成的，屬于基因工程的范疇。 3．根據種子發(fā)育所需的營養(yǎng)物質，分析人工種皮內應含有哪些有效成分？ 答案　適宜的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等。 4．人工種子和天然種子的區(qū)別：人工種子是通過植物組織培養(yǎng)產生的，屬于無性繁殖，可保持親本的優(yōu)良性狀。自然種子是通過有性生殖產生的，可表現出雙親的遺傳性狀。 5．獲取人工種子胚狀體的途徑有哪些呢？ 答案　(1)由已脫分化的外植體直接產生。(2)由愈傷組織產生。(3)由懸浮細胞培養(yǎng)產生。 1．下面為人工種子培養(yǎng)過程流程圖解，下列相關敘述不正確的(　　) A．b、c過程中植物激素發(fā)揮了重要作用，d表示給胚狀體包上人工胚乳和人工種皮 B．再分化發(fā)生在d步驟，是愈傷組織重新分化成根或芽等器官的過程 C．人工種子的培育是植物組織培養(yǎng)技術的重要用途之一 D．人工種子可以解決有些作物品種繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題 問題導析　(1)a表示獲得外植體；b表示脫分化。 (2)c表示再分化。 (3)d表示給胚狀體包裹上人工胚乳和人工種皮。 (4)e表示將人工種子種植獲得種苗的過程。 答案　B 一題多變 判斷正誤： (1)人工種子一般用離體的植物細胞通過組織培養(yǎng)技術獲得。(　　) (2)胚狀體是由愈傷組織分化而成，離體細胞只有形成愈傷組織才能表現出全能性。(　　) (3)同一批次的人工種子可以保證具有相同的基因型。(　　) (4)胚狀體是由未分化的、具有分裂能力的細胞構成的。(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4) 二、作物新品種的培育及細胞產物的工廠化生產 1．單倍體育種 (1)原理：染色體變異。 (2)過程：取親本植株花藥單倍體幼苗純合子植株。 (3)優(yōu)點 ①單倍體經過染色體加倍，獲得的后代為純合子，可明顯縮短育種年限(一般為2年)。 ②用單倍體作為轉基因的受體，獲得的轉基因材料經染色體加倍后基因即可純合，避免了體細胞作為受體導致后代發(fā)生性狀分離需要多代選擇的麻煩。 (4)缺點：技術相當復雜，需要與雜交育種結合，其中的花藥離體培養(yǎng)過程需要組織培養(yǎng)技術的支持，多限于植物。 2．突變體的應用 (1)原理：突變及植物細胞的全能性，突變包括基因突變和染色體變異兩種。 (2)突變體：在植物組織培養(yǎng)過程中，處于分生狀態(tài)的培養(yǎng)細胞，容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學物質等)的影響而發(fā)生基因突變或染色體變異，由此發(fā)育而成的個體稱為突變體(如圖所示)。 (3)體細胞誘變育種：人們從突變體中篩選出對人們有用的個體，進而培育成新品種，這種育種方式叫突變體育種。 ①優(yōu)點：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產、優(yōu)質、抗逆的新品種，加快了育種進程。 ②缺點：a.突變不定向，需要處理大量突變材料；b.突變少利多害，符合人們需要、有利的品種比較少。 3．細胞產物的工廠化生產 (1)原理：植物細胞在代謝過程中，能夠產生一些有機化合物，如人參皂甙、奎寧、紫杉醇，它們可以作為藥物、殺蟲劑、香料、色素等的原料?？梢酝ㄟ^大規(guī)模培養(yǎng)植物細胞，從中提取這些物質。 (2)技術：植物組織培養(yǎng)技術 外植體(離體的植物器官、組織或細胞)愈傷組織細胞懸液細胞產物 (3)工廠化生產人參皂甙的基本過程 ①選擇人參根作為外植體進行培養(yǎng)，產生愈傷組織，經過培養(yǎng)選擇增殖速度快而且細胞內人參皂甙含量高的細胞株作為種質。 ②將第一步選擇的細胞株放在發(fā)酵罐中的適當培養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng)，增加細胞數量。 ③將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細胞進行破碎，從中提取人參皂甙。 1．單倍體育種中為何要進行人工誘導染色體加倍？常用的誘導方法是什么？ 答案　由于單倍體植株弱小，高度不育，因此可用秋水仙素處理單倍體的幼苗，來誘導其染色體加倍；人工誘導染色體加倍最常用的方法是用秋水仙素處理。 2．比較單倍體育種與花藥離體培養(yǎng) 花藥離體培養(yǎng)是單倍體育種時常用的方法?；ㄋ庪x體培養(yǎng)得到的植株一般是不可育的單倍體植株，而單倍體育種是在花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗的基礎上，用適當濃度的秋水仙素處理，獲得的是純合可育的植株，且一般自交后代不發(fā)生性狀分離。 3．根據生產的目的不同，植物組織培養(yǎng)的階段不同，如微型繁殖應培養(yǎng)到試管苗階段。請分析要生產人參皂甙粉，應培養(yǎng)到什么階段？ 答案　愈傷組織階段。 4．在植物組織培養(yǎng)過程中，為什么培養(yǎng)細胞容易在培養(yǎng)條件和外界壓力改變的條件下產生突變？ 答案　因為培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)。 2．下圖列舉了幾種植物的育種方式，請據圖回答相關問題： (1)甲育種方式稱為________________________________________________。 (2)通過丁方式可以獲得脫毒苗，培養(yǎng)過程中c常常取用莖尖的原因是________________________________________________________________________。 (3)乙方式通常用射線處理植物的愈傷組織能獲得較好效果，原因是________________________________________________________________________。 (4)丙方式將外源目的基因導入受體植物細胞，最常采用的方法是______________。 (5)甲、丙兩種育種方式與傳統(tǒng)雜交育種相比，其優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。 問題導析　(1)由a、b兩種細胞通過一定的技術手段獲得c，屬于植物體細胞雜交，能克服遠緣雜交不親和的障礙。 (2)植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，甚至沒有病毒，因此常用莖尖組織培養(yǎng)技術獲得脫毒苗。 (3)由于愈傷組織一直處于不斷分裂的狀態(tài)，容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生突變。 (4)將外源基因導入受體植物細胞的方法，最常用的是農桿菌轉化法。 (5)植物體細胞雜交和基因工程都能克服不同物種間遠緣雜交不親和的障礙，而傳統(tǒng)雜交育種由于生殖隔離而不能實現種間雜交。 答案　(1)植物體細胞雜交　(2)莖尖所含病毒極少，甚至不含病毒　(3)愈傷組織細胞處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產生突變　(4)農桿菌轉化法　(5)能克服不同物種間遠緣雜交不親和的障礙 一題多變 判斷正誤： (1)誘變育種處理的材料為分裂活動旺盛的部位，如愈傷組織、芽等。(　　) (2)單倍體育種是利用花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理幼苗兩個階段得到單倍體。(　　) (3)人工種子是通過植物組織培養(yǎng)產生的，屬于無性繁殖，可表現出雙親的遺傳性狀。(　　) (4)細胞產物的工廠化生產過程包括脫分化和再分化環(huán)節(jié)。(　　) 答案　(1)√　(2)　(3)　(4) 　　　　　　　　　 1．下列屬于植物的微型繁殖技術的是(　　) A．蘭花的莖尖組織培育成蘭花幼苗 B．水稻種子萌發(fā)并長成新個體 C．扦插的葡萄枝長成新個體 D．柳樹芽發(fā)育成枝條 答案　A 解析　解答本題需要從兩個方面入手，首先，水稻種子萌發(fā)并長成新個體、柳樹芽發(fā)育成枝條均屬于個體發(fā)育部分；其次，扦插的葡萄枝長成新個體屬于無性生殖中的營養(yǎng)生殖。 2．人工種子比天然種子有許多優(yōu)越性，下列對其優(yōu)越性的敘述不正確的是(　　) A．可使自然狀態(tài)下不結子的植物得以繁殖 B．方便儲藏和運輸 C．可以隨意改變植物的遺傳性狀 D．可快速、大量繁殖 答案　C 解析　人工種子是通過細胞工程完成的，所以可使在自然條件下不結實或結實困難的植物得以繁殖。天然種子的大量儲藏和運輸也是相當困難的，人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地儲藏和運輸。天然種子在生產上受季節(jié)的限制，而人工種子的生產則不受季節(jié)限制，而且快捷高效。 3．下列關于細胞產物的工廠化生產的敘述，錯誤的是(　　) A．細胞產物的工廠化生產是植物細胞工程的重要用途之一 B．培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細胞 C．培養(yǎng)的愈傷組織需要經過再分化產生特定的組織細胞后才能產生特定的細胞產物 D．培養(yǎng)的細胞收集后一般要破碎提取有效成分 答案　C 解析　在細胞產物的工廠化生產過程中只需要懸浮培養(yǎng)愈傷組織細胞，利用愈傷組織細胞的分裂和代謝產生所需要的產物即可，不需要再分化。 4．下圖所示為農作物新品種的育種方式，請據圖回答下列問題： (1)圖示育種方式涉及到的生物工程技術有：________、________________、________________。 (2)②③過程分別為____________、____________。 (3)⑤過程中常用的載體是________；⑤過程表示的基因操作步驟是________________________________________________________________________。 (4)上述育種與傳統(tǒng)雜交育種相比，突出優(yōu)點是____________________________________________________________________________________。 答案　(1)基因工程　植物組織培養(yǎng)　植物體細胞雜交(細胞融合)　(2)脫分化　再分化　(3)質?！⒛康幕驅胧荏w細胞　(4)打破生殖隔離、實現遺傳物質的定向改變、克服了遠緣雜交不親和的障礙，育種周期短 解析　(1)圖中⑤過程涉及到基因工程，①過程為植物體細胞雜交，兩者都需要植物組織培養(yǎng)技術的支持。(2)圖中②為脫分化的過程，可獲得愈傷組織，然后經過③再分化而得到胚狀體。(3)基因工程中常用的載體為質粒。⑤過程是將目的基因導入到某種植物受體細胞中。(4)不管是基因工程育種還是植物體細胞雜交育種，都會打破物種的界限——生殖隔離，實現生物性狀的定向改變。 基礎鞏固 1．植物的微型繁殖技術是指(　　) A．植物體細胞雜交技術 B．嫁接 C．營養(yǎng)繁殖 D．植物組織培養(yǎng) 答案　D 解析　用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，叫微型繁殖技術，也叫快速繁殖技術。 2．下列關于人工種子的敘述中，不正確的是(　　) A．可以克服季節(jié)、氣候、地域的限制 B．可以節(jié)約時間 C．可防止性狀分離 D．由人工種子得到的植株為純合子 答案　D 解析　天然種子由于在遺傳上具有因減數分裂引起的重組現象，因此會造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子中胚狀體的遺傳物質和親本是完全相同的，故可保持親本的遺傳特性，防止性狀分離；但是，由人工種子得到的植株并不一定是純合子。 3．人參皂甙是人參中重要的藥用成分，以前只能從人參中提取，產量低，因而價格較貴。目前可通過下列哪項技術迅速大量獲取(　　) A．基因工程 B．植物組織培養(yǎng) C．植物體細胞雜交 D．發(fā)酵工程 答案　B 解析　人參皂甙粉是利用人參細胞經植物組織培養(yǎng)而獲得的。 4．人工種子的培育中應用的主要技術是(　　) A．有性雜交 B．植物體細胞雜交 C．植物組織培養(yǎng) D．細胞全能性 答案　C 解析　人工種子的形成是先取植物的組織或細胞，通過植物組織培養(yǎng)技術，產生愈傷組織，愈傷組織分化為胚狀體，包裹上人工種皮和人工胚乳就成為人工種子。 5．通過植物組織培養(yǎng)技術繁育農作物，其優(yōu)點不包括(　　) A．加快繁育速度 B．保持親本優(yōu)良性狀 C．培育出無病毒植株 D．改變植物的基因型 答案　D 解析　植物組織培養(yǎng)技術不僅可以高效快速地實現種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，并通過作物脫毒提高作物產量，改善作物品質。 鞏固提升 6．下面為番茄植物組織培養(yǎng)過程的流程圖解，以下相關敘述不正確的是(　　) A．脫分化發(fā)生在b步驟，形成愈傷組織，在此過程中植物激素發(fā)揮了重要作用 B．人工種子可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳性狀 C．從葉組織塊到種苗形成的過程說明番茄葉片細胞具有全能性 D．人工種子的缺點是易受季節(jié)、氣候和地域的限制 答案　D 解析　人工種子的優(yōu)點之一是不受季節(jié)、氣候和地域的限制。 7．某株名貴花卉用種子繁殖時會發(fā)生性狀分離，為了防止性狀分離并快速繁殖，可利用該植物體的一部分器官或組織進行離體培養(yǎng)，但不能采用該植株的(　　) A．莖尖 B．芽 C．葉片 D．花粉粒 答案　D 解析　花粉粒細胞離體培養(yǎng)得到的植株是單倍體，改變了原有植株的遺傳物質。 8．下面的簡式表示植物組織培養(yǎng)的大致過程，據此判斷錯誤的是(　　) ①②③→④ A．若①是來自不同植物體細胞融合的雜種細胞，則④可能出現不同植物的遺傳特性 B．若①是花粉，則④是單倍體植株，經染色體加倍后可得到穩(wěn)定遺傳的品種 C．若①是人參細胞，對②進行擴大培養(yǎng)可提高細胞產物——人參皂甙的產量 D．若①是具有雜種優(yōu)勢的農作物細胞，則用③進行微型繁育會發(fā)生性狀分離 答案　D 解析　若①是具有雜種優(yōu)勢的農作物細胞，則用③進行繁育進行的是有絲分裂，不會發(fā)生性狀分離。 9．在植物組織培養(yǎng)過程中，容易獲得突變體的主要原因是(　　) A．培養(yǎng)的細胞一直處于不斷的分生狀態(tài) B．培養(yǎng)基營養(yǎng)豐富，易于植物生長 C．紡錘絲的形成容易受抑制 D．DNA復制容易受抑制 答案　A 解析　在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產生突變。 10．右圖是人工種子的結構簡圖，對其敘述不正確的是(　　) A．人工種子的胚乳中含有胚狀體發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質，還可以添加農藥和植物激素 B．人工種子可以工業(yè)化生產，播種人工種子可節(jié)省大量糧食 C．人工種子克服了有些作物品種繁殖能力差、結子困難或發(fā)芽率低等問題 D．人工種子的胚狀體還未分化出胚芽、胚軸和胚根等結構 答案　D 解析　人工種子是在植物組織培養(yǎng)過程中，愈傷組織再分化發(fā)育到胚狀體階段，包上人工種皮而成。人工種子的胚狀體已經分化出了胚芽、胚根和胚軸等結構。 11．甲、乙是染色體數目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的____________________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成________組織，然后經過________形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為________________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指________________________________________________________________。假設甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是________________________________________________________________________。 (3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經植物組織培養(yǎng)得到的______________________________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案　(1)纖維素　果膠　原生質體　愈傷　再分化(分化)　植物體細胞雜交技術 (2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體　在減數分裂過程中，前者染色體聯會異常，而后者染色體聯會正常 (3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽 解析　(1)該新型藥用植物是通過植物體細胞雜交技術獲得的。要獲得有活力的原生質體才能進行體細胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細胞壁，然后用PEG化學誘導劑(物理方法：離心、振動等)誘導二者的原生質體融合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術獲得雜種植株，植物組織培養(yǎng)的主要過程是：先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植物體，利用了植物細胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個物種，二者不能通過有性雜交產生可育后代，原因是甲、乙有性雜交所產生的后代在減數分裂過程中同源染色體聯會異常，也就是存在著生殖隔離。但植物甲、乙通過植物體細胞雜交技術產生的后代卻是可育的，因為在減數分裂過程中同源染色體能完成正常的聯會，產生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。(3)人工種子生產不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制，而且可以避免后代發(fā)生性狀分離等優(yōu)點，因此，植物細胞工程重要的應用之一是制備人工種子，用到的核心技術是植物組織培養(yǎng)技術。將植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 12．紫草素是紫草細胞的代謝產物，可作為生產治療燙傷藥物的原料。用組織培養(yǎng)技術可以在生物反應器中通過培養(yǎng)紫草細胞生產紫草素。下圖記錄了生物反應器中紫草細胞產量、紫草素產量隨培養(yǎng)時間發(fā)生的變化。 (1)在生產前，需先加入紫草細胞作為反應器中的“種子”。這些“種子”是應用組織培養(yǎng)技術，將紫草葉肉細胞經過____________________________而獲得的。這項技術的理論基礎是________________________________________________________________________。 (2)從圖中可以看出：反應器中紫草細胞的生長呈現________規(guī)律；影響紫草素產量的因素是________________________________________________________________________ 和________________。 (3)在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無菌空氣并進行攪拌的目的是__________________和__________________。 (4)要使紫草素持續(xù)高產，紫草細胞的產量(干重)應保持在什么數值左右？________________________________________________________________________。 答案　(1)脫分化(或脫分化形成愈傷組織)　細胞的全能性　(2)“S”型增長　細胞數量　細胞所處的生長期 (3)保證氧氣供應充足　使細胞與培養(yǎng)液充分接觸　(4)19 g/L左右 解析　植物外植體細胞經脫分化形成愈傷組織，通過培養(yǎng)這些細胞從中提取紫草素。細胞培養(yǎng)需要一定的環(huán)境條件。當細胞大量增殖，細胞數量增多時，產生的紫草素最多。因為細胞進行有氧呼吸，所以應不斷補充氧氣。 走進高考 13．(xx江蘇卷，29節(jié)選)為了獲得植物次生代謝產物，先用植物外植體獲得愈傷組織，然后在液體培養(yǎng)基中懸浮培養(yǎng)。請回答下列問題： (1)外植體經誘導后形成愈傷組織的過程稱為________________________________________________________________________。 (2)在愈傷組織懸浮培養(yǎng)時，細胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如下圖所示。細胞干重在12 d后下降的原因有________________________________；培養(yǎng)液中蔗糖的作用是________________、________________。 (3)多倍體愈傷組織細胞產生的次生代謝產物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細胞經________________處理，會產生染色體加倍的細胞。為檢測愈傷組織細胞染色體數目，壓片前常用纖維素酶和________酶解離愈傷組織。若愈傷組織細胞(2N)經誘導處理后，觀察到染色體數為8N的細胞，合理的解釋是____________________________________、________________________________________________________________________。 答案　(1)脫分化　(2)蔗糖濃度下降，pH降低　提供能源　調節(jié)滲透壓　(3)秋水仙素(低溫)　果膠　經加倍到4N的細胞處于有絲分裂后期　經加倍到8N的細胞處于有絲分裂中期 解析　(1)外植體經誘導形成愈傷組織的過程稱為脫分化。 (2)觀察圖示可知，12 d后蔗糖濃度和pH都下降到較低水平，影響能量的供應和酶的活性，導致細胞干重下降。另外，培養(yǎng)液中的蔗糖還具有調節(jié)滲透壓的作用。 (3)在細胞分裂過程中，用低溫或秋水仙素處理，都可抑制紡錘體的形成，使子染色體不能移向兩極，從而使細胞中染色體數目加倍。愈傷組織的細胞之間含有纖維素和果膠，欲將其分散成單個細胞，壓片前需用纖維素酶和果膠酶處理。愈傷組織細胞經誘導處理后，有的細胞染色體數目加倍(4N)，有的細胞染色體數目未加倍(2N)，也可能有的細胞在連續(xù)分裂中每次都因低溫或秋水仙素抑制了紡錘體的形成，導致細胞中染色體數目連續(xù)加倍，出現染色體數目為8N的細胞。所以染色體數目加倍到4N的細胞處于有絲分裂后期時染色體數目為8N，染色體數目加倍到8N的細胞處于有絲分裂中期時染色體數目也為8N。