2018-2019學年高中生物 專題2 細胞工程 2.1 植物細胞工程 2.1.2 植物細胞工程的實際應用學案 新人教版選修3.doc

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2.1.2　植物細胞工程的實際應用 [學習目標]　1.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。 方式一　拯救國家極危植物——虎顏花 虎顏花為野牡丹科單種屬植物，原產廣東，為罕見的野生觀賞植物，有重要的科研價值。虎顏花葉片基生，葉形巨大、美麗，呈心形，上有老虎斑紋，故稱虎顏花。國際自然保護聯盟已將虎顏花列為極危物種。為拯救虎顏花，我國華南植物園的科學家對虎顏花進行了組織培養(yǎng)，獲得1萬株試管苗，又利用生態(tài)恢復技術，使虎顏花成功回歸野外。這體現了植物細胞工程的實際應用。那么植物細胞工程技術在生產生活中還有哪些方面的應用呢？讓我們進入本節(jié)的學習，一起來了解吧！ 方式二　具有小靈芝草之稱的金釵石斛是一種名貴的中草藥，它具有生津益胃、潤肺止咳之功效。金釵石斛的有效化學成分為大黃酚和β－谷甾醇。那么我們能否在工廠內大量生產這兩種物質呢？ 能！取金釵石斛的莖尖或根尖組織，并培養(yǎng)為愈傷組織再放入液體培養(yǎng)基中進行懸浮培養(yǎng)，獲得大量的金釵石斛細胞，從混合液中分離純化大黃酚和β－谷甾醇即可。 這是植物細胞工程實際應用的一個實例，要了解更多這方面的信息，請跟隨教材一起來學習吧。 一、植物繁殖的新途徑 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)特點 2．作物脫毒 (1)選材部位：無病毒的植物分生區(qū)附近的部位。 (2)優(yōu)點：提高作物的產量和品質。 (3)實例：脫毒馬鈴薯的培育。 3．人工種子 (1)概念：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。 (2)優(yōu)點 ①繁殖周期短。 ②后代不發(fā)生性狀分離，能夠保持親本的優(yōu)良性狀。 ③不受季節(jié)、氣候和地域的限制，并可節(jié)約土地。 歸納總結　關于人工種子 (1)各部分的功能 針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑(人工種皮)中應具有適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調節(jié)劑。 (2)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。 (3)兩個誤區(qū) ①人工種子不是有性生殖，而是無性繁殖，可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。 ②人工種子萌發(fā)的植株不一定都可育，莖尖、芽尖、花粉等細胞都可以培育成胚狀體，制作人工種子，若是用花粉發(fā)育來的胚狀體制備人工種子，則其萌發(fā)的植株一般不可育。 例1　如圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，研究發(fā)現經②過程獲得的幼苗脫毒效果更好。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．①過程所取莖尖中的葉原基具有較高的分裂、分化能力 B．②過程的作用可能是阻礙病毒等進入莖尖分生組織 C．③④過程中基因的選擇性表達導致了細胞脫分化 D．培養(yǎng)基A、B中生長素和細胞分裂素的含量和比例不同 答案　C 解析?、邰苓^程中基因的選擇性表達導致了細胞再分化，C錯誤。 例2　某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應用多種技術獲得大量優(yōu)質苗，下列技術中不能選用的是(　　) A．利用莖段扦插誘導生根技術快速育苗 B．采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C．采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D．采用幼葉、莖尖等部位的組織進行組織培養(yǎng) 答案　B 解析　為了使優(yōu)質苗的生物性狀不發(fā)生性狀分離，可采用莖段扦插誘導生根技術快速育苗，也可采用將幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上的方法或用莖尖、幼葉等部位的組織進行植物組織培養(yǎng)獲得大量優(yōu)質苗；花粉粒是減數分裂的產物，利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗，其高度不育，且會發(fā)生性狀分離，因此B項方案不能選用。 二、作物新品種的培育和細胞產物的工廠化生產 1．單倍體育種 (1)原理：細胞的全能性和染色體變異。 (2)過程：花藥單倍體植株穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。 (3)優(yōu)點 ①子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子。 ②明顯縮短育種年限。 2．突變體的利用 (1)原理 ①基因突變(用射線或誘變劑處理分生細胞，主要是指愈傷組織細胞)。 ②植物細胞的全能性(由突變細胞培育得到突變體植株)。 (2)過程 (3)利用：篩選出有用的突變體，培育新品種。如培育抗病、抗鹽、含高蛋白、高產的新品種植物。 (4)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)過程 (4)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。 歸納總結 1．植物組織培養(yǎng)與植物細胞培養(yǎng)的比較 項目 植物組織培養(yǎng) 植物細胞培養(yǎng) 目的 獲得植物體 獲得細胞產物 過程 實例 獲得脫毒苗 人參皂甙的生產 2.幾種育種方法的比較 項目 原理 優(yōu)點 缺點 成果 植物體細胞雜交 細胞的全能性和細胞膜的流動性 能克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙，擴大了可用于雜交的親本組合的范圍 不能讓雜種植株完全按照人們的要求表現出親代的性狀 煙草—海島煙草、胡蘿卜—羊角芹、白菜—甘藍等 單倍體育種 染色體變異和細胞全能性 一般情況下，所得品種能穩(wěn)定遺傳，明顯縮短育種年限 技術復雜，操作困難 單育1號煙草品種、中花8號水稻、中花11號水稻和京花1號小麥等 體細胞誘變育種 基因突變和植物細胞的全能性 可產生新基因，大幅度改良某些性狀 基因突變具有不定向性和多害少利性，需要處理大量的突變材料，才能篩選出目標品種 抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等 基因工 程育種 基因重組 目的性強，育種周期短，打破了物種界限，可以定向改造生物的遺傳性狀 技術復雜，轉基因生物及其產物具有一定的安全隱患 抗蟲棉、產人胰島素的大腸桿菌等 例3　下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產生的花粉進行單倍體育種的示意圖，據圖判斷下列說法錯誤的是(　　) 花粉植株A植株B A．過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂前期 B．通過過程①得到的植株既有純合子又有雜合子 C．過程①屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素 D．與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種年限 答案　B 解析　該過程是單倍體育種過程，所以過程①是花藥離體培養(yǎng)，獲得的是單倍體，基因型為AB、Ab、aB、ab 4種，經染色體加倍后的植株B都為純合子；過程②使用秋水仙素使染色體數目加倍，作用的機理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，到后期染色單體分開后不能向細胞兩極移動；過程①屬于植物的組織培養(yǎng)，需要生長素和細胞分裂素的誘導。 例4　下列生物工程技術的實際應用過程中，能形成愈傷組織的是(　　) ①作物脫毒?、诩毎a物的工廠化生產?、凵a人工種子　④轉基因植物的培養(yǎng) A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 答案　D 解析　作物脫毒、細胞產物的工廠化生產、生產人工種子都是植物細胞工程的實際應用，其技術基礎是植物的組織培養(yǎng)技術，都有脫分化形成愈傷組織的過程。轉基因植物的培養(yǎng)利用的是基因工程技術和植物組織培養(yǎng)技術，該過程中也要形成愈傷組織。 　植物細胞工程的實際應用 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，叫植物的微型繁殖技術，也叫快速繁殖技術。 2．人工種子是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。下列與人工種子的形成過程無關的是(　　) A．細胞的脫分化和再分化 B．細胞全能性 C．細胞的有絲分裂 D．細胞的減數分裂 答案　D 解析　人工種子的獲得應用了植物組織培養(yǎng)技術，該技術不涉及細胞的減數分裂。 3．下列屬于植物細胞工程實際應用實例的是(　　) ①制造人工種子?、谂嘤果}植物　③培育抗病毒煙草 ④培育單倍體?、萆a脫毒植株 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤ 答案　C 解析　培育抗病毒煙草是轉基因技術的應用。 4．下列生物技術的應用實例中，運用的原理與其他各項不同的是(　　) A．利用生物反應器懸浮培養(yǎng)人參細胞，提取人參皂甙 B．利用花藥離體培養(yǎng)獲取植物單倍體植株 C．將轉入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育成植株 D．通過植物組織培養(yǎng)獲得人工種子并發(fā)育成植株 答案　A 解析　利用生物反應器提取人參皂甙，其原理是植物細胞培養(yǎng)，單倍體育種、轉基因育種和人工種子利用的原理是植物細胞的全能性，則A項利用的原理與其他選項不同。 5．人工種子是人們模仿天然種子的結構制造出來的生命有機體，它能像種子一樣萌發(fā)生長，長成植物。人工種子的核心部位是個被外層物包埋的具有類似于胚功能的胚狀體。將胚狀體包埋在一個能提供營養(yǎng)的膠質中，便成了所謂的“人工種子”。根據材料分析回答下列問題： (1)人工種子依據的原理是________________________，培育胚狀體利用了________________技術。 (2)包埋胚狀體的膠質可看作自然種子的哪部分結構？ ________________________________________________________________________。 (3)如果外植體是植物的莖尖，通過①過程的處理可使細胞彼此分離，①過程中可加入(　　) A．蛋白酶 B．淀粉酶 C．纖維素酶和果膠酶 D．胰蛋白酶 (4)②過程表示脫分化過程，其實質是________________________；③表示再分化過程，其實質是________________________。 (5)由人工種子萌發(fā)成的植株是否可育？ ________________________________________________________________________。 答案　(1)植物細胞的全能性　植物組織培養(yǎng)　(2)種皮及提供營養(yǎng)的胚乳或子葉　(3)C　(4)使細胞恢復分裂能力　基因的選擇性表達　(5)不一定 解析　(1)人工種子能發(fā)育成完整的植株，說明其細胞內含有個體發(fā)育所需要的全套遺傳物質，因此依據的原理是細胞的全能性，人工種子是經過植物組織培養(yǎng)技術得到的。(2)包裹胚狀體的膠質有保護胚狀體的作用，同時又可以為胚狀體提供營養(yǎng)物質，所以可看作種皮及胚乳或子葉。(3)使植物細胞彼此分離可以使用纖維素酶和果膠酶，因為植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。(4)脫分化的實質是使細胞恢復分裂能力，而再分化的實質是基因的選擇性表達。(5)人工種子是否可育取決于培育胚狀體所用的材料。 [對點訓練] 題組一　植物繁殖的新途徑 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　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；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．胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的(　　) A．愈傷組織的形成中 B．再分化 C．形成完整植株 D．脫分化 答案　B 解析　植物體的根、莖、葉細胞一般都具有全能性，在一定的營養(yǎng)和激素條件下，可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉接到含有不同激素成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導其再分化生成胚狀體或叢芽，所以胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的再分化階段形成的。 3．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)下不結實的植物得以繁殖 B．方便儲藏和運輸 C．可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；人工種子是經組織培養(yǎng)獲得的，與提供組織細胞的親代的遺傳特性相同；人工種子的生產則不受季節(jié)限制，可快速、大量繁殖。 4．下列哪一項不是植物繁殖的新途徑(　　) A．微型繁殖 B．細胞核移植 C．人工種子 D．作物脫毒 答案　B 解析　植物組織培養(yǎng)是指利用特定的培養(yǎng)基將離體的植物細胞、組織或器官培養(yǎng)成完整植株的過程?；ㄋ幍碾x體培養(yǎng)、基因工程中的受體細胞的培養(yǎng)、植物體細胞雜交后雜種細胞的培養(yǎng)以及植物的大量快速繁殖都要用到植物組織培養(yǎng)技術，植物繁殖的新途徑包括微型繁殖、作物脫毒、人工種子，而細胞核移植不是植物繁殖的新途徑。 題組二　作物新品種的培育和細胞產物的工廠化生產 5．下列哪一項不是單倍體育種的優(yōu)點(　　) A．縮短育種年限 B．得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種 C．突變率高 D．節(jié)約人力、物力 答案　C 解析　由于單倍體育種通過染色體加倍后當年就可獲得純合的、能穩(wěn)定遺傳的正常植株，所以縮短了育種年限，節(jié)約了人力和物力。 6．用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥新品種的方法如下： 下列有關此種育種方法的敘述，正確的是(　　) A．這種育種方法叫雜交育種 B．過程④必須使用生長素處理 C．這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限 D．③過程必須經過受精作用 答案　C 解析　該育種方法為單倍體育種，可大大縮短育種年限，①是雜交，②是減數分裂；③是花藥離體培養(yǎng)，④是用秋水仙素處理使單倍體的染色體數目加倍。③過程利用了植物組織培養(yǎng)技術，不需要受精，而是由雄配子直接發(fā)育成幼苗。 7．下圖為利用體細胞誘變育種技術獲得抗除草劑白三葉草新品種的過程。下列敘述不正確的是(　　) A．該育種過程依據的原理有基因突變和植物細胞具有全能性 B．過程①②培養(yǎng)基中，不同植物生長調節(jié)劑的濃度比例不同 C．白三葉草愈傷組織和胚狀體的細胞中DNA和RNA種類相同 D．過程③通常采用的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑除草劑 答案　C 解析　白三葉草愈傷組織和胚狀體的細胞中DNA種類相同，因為基因的選擇性表達，RNA和蛋白質的種類是有差異的。 8．下列關于細胞產物的工廠化生產的敘述中，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。 [綜合強化] 9．辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫(yī)藥工業(yè)等領域，其獲得途徑如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．圖中愈傷組織、脫毒苗和高產細胞系的獲得都體現了植物細胞的全能性 B．圖中①和②分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細胞的脫分化和再分化過程 C．②過程中需要用適宜配比的生長素和細胞分裂素溶液處理 D．用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時，常用的酶是纖維素酶和果膠酶 答案　A 解析　細胞的全能性是指已經分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能，圖中脫毒苗的獲得體現了植物細胞的全能性，愈傷組織和高產細胞系的獲得都沒有體現植物細胞的全能性，A錯誤；圖中①和②分別表示辣椒組織培養(yǎng)中細胞的脫分化和再分化過程，B正確；再分化過程中需要用適宜配比的生長素和細胞分裂素溶液處理，以誘導細胞分化的方向，C正確；用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時，常用的酶是纖維素酶和果膠酶，以分解植物細胞之間的成分，D正確。 10．下圖表示利用高稈抗銹病玉米(基因型為AaBb，兩對基因獨立遺傳)的花粉細胞生產人工種子的過程。下列敘述不正確的是(　　) A．通過①過程兩兩融合得到的細胞基因型有9種 B．②③過程培養(yǎng)基中植物激素的配比不同 C．過程④需用秋水仙素處理才能獲得可育的人工種子 D．人工種子的種皮中加入植物生長調節(jié)劑可促進叢芽的發(fā)育 答案　C 解析　根據自由組合定律，親代產生4種基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉細胞融合(類似于AaBb個體自交)可產生9種基因型的融合細胞；圖中②③分別代表植物組織培養(yǎng)的脫分化和再分化階段，這兩個階段目的不同，培養(yǎng)基中生長素、細胞分裂素的含量和比例不同；融合細胞中染色體組與正常植株相同，過程④直接培育的人工種子是可育的；人工種子的種皮中加入植物生長調節(jié)劑可促進叢芽的發(fā)育。 11．培育農作物新品種的過程中，常利用植物組織培養(yǎng)技術。下列敘述正確的是(　　) A．培育轉基因的外植體得到的新個體屬于基因突變個體 B．在植物組織培養(yǎng)過程中用理化因素誘導可獲得大量有益突變體 C．單倍體育種中經減數分裂和組織培養(yǎng)兩個過程能獲得純合二倍體 D．在培養(yǎng)基中加入不同濃度的氯化鈉溶液，可篩選出抗鹽植株 答案　D 解析　培育轉基因的外植體得到的新個體屬于轉基因植物；基因突變是不定向的，在植物組織培養(yǎng)過程中用理化因素誘導不一定獲得大量有益突變體；單倍體育種中經組織培養(yǎng)和秋水仙素處理這兩個過程才能獲得純合二倍體。 12．下列有關植物細胞工程應用的敘述，不正確的是(　　) A．利用組織培養(yǎng)技術培育脫毒苗，獲得具有抗病毒的新品種 B．利用組織培養(yǎng)技術獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀 C．利用細胞培養(yǎng)技術獲得紫草素，實現了細胞產物的工廠化生產 D．利用植物體細胞雜交技術獲得“白菜—甘藍”，克服不同生物遠緣雜交不親和的障礙 答案　A 解析　脫毒苗是用含病毒極少、甚至無病毒的莖尖等植物分生組織培養(yǎng)而成的，再生的植株可能不帶病毒，但并非它具備了抗病毒的能力。 13．下圖所示為植株繁殖的四種人工方式示意圖，請據圖回答下列問題： (1)圖中單倍體植株通常的獲取方式是______________。若圖中單倍體細胞含有2個染色體組，A有4個染色體組，則③過程所用化學試劑的作用是___________。 (2)圖中B和C過程的不同點是____________________________________，這種不同的主要決定因素是____________________________。 (3)若想在C過程中獲得突變體，進而培育成新品種植株，應用物理誘變或化學誘變的方法處理____________。 (4)若要獲得水稻的“人工種子”，則應選用圖中的________結構，該結構與正常受精卵形成的________有類似的結構和發(fā)育過程。 (5)若D過程獲得的是胡蘿卜—羊角芹，②過程常用的物理方法有_____________等；經融合處理后，已經融合的細胞類型有________種(若融合的細胞只考慮兩兩融合)。 答案　(1)花藥離體培養(yǎng)　抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成　(2)B過程中形成的是胚狀體，而C過程中形成的是叢芽　細胞分裂素與生長素的比值　(3)愈傷組織　(4)胚狀體　胚　(5)離心、振動、電激　3 解析　(1)圖中A過程表示單倍體育種，獲取單倍體時常用花藥離體培養(yǎng)的方法。若要使單倍體的染色體數目加倍，變成A植株，則需要在③過程中用秋水仙素處理幼苗，以抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成。(2)圖中B和C過程都是體細胞的組織培養(yǎng)，其不同點是B過程中形成的是胚狀體，而C過程中形成的是叢芽，這種不同的主要決定因素是細胞分裂素與生長素的比值。(3)在組織培養(yǎng)過程中獲得突變體，一般用物理誘變或化學誘變的方法處理愈傷組織，再由愈傷組織經再分化形成突變植株。(4)若要獲得水稻的“人工種子”，則應選用圖中的胚狀體結構，該結構與正常受精卵形成的胚有類似的結構和發(fā)育過程。(5)D為植物體細胞雜交獲得雜種植株的過程，②過程常用的物理方法有離心、振動、電激等；經融合處理后，已經融合的細胞類型有3種(只考慮細胞的兩兩融合)：胡蘿卜—胡蘿卜融合細胞、羊角芹—羊角芹融合細胞和胡蘿卜—羊角芹融合細胞。 14．(2014江蘇，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。除提供能量外，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。 15．紅豆杉是瀕危植物，其樹皮產生的紫杉醇對癌癥有一定的療效。下圖是紅豆杉植株組織培養(yǎng)和細胞培養(yǎng)的流程圖，請據圖回答下列問題： (1)圖中②為愈傷組織，通過B過程可最終產生新的植株，通過C過程可產生大量細胞，則圖中A、B、C分別表示的過程為______________________________。 其中B過程的實質是______________________。 (2)對⑤的培養(yǎng)一般要采用________培養(yǎng)基，并要不斷通入無菌空氣并進行攪拌，其目的是______________________________________________。 (3)對⑤的培養(yǎng)可獲得代謝產物——紫杉醇，但培養(yǎng)后期紫杉醇產量下降，其原因包括______________________________________等。 (4)若①是紅豆杉(基因型為DdTt)的花藥，可選用__________(填編號)制成人工種子，該“種子”萌發(fā)的幼苗用________處理，可快速獲得純種植株，該植株的基因型為____________________________。 答案　(1)脫分化、再分化、有絲分裂　基因的選擇性表達　(2)液體　保證氧氣的供應、使細胞和培養(yǎng)液充分接觸　(3)活細胞數量減少，某些代謝產物積累　(4)③　秋水仙素　DDTT、DDtt、ddTT、ddtt 解析　(1)圖中①為紅豆杉離體的植物器官、組織或細胞(外植體)，②為愈傷組織，③為試管苗(胚狀體), ④為植物體，⑤為大量的紅豆杉細胞；再分化的實質是細胞內基因的選擇性表達。(2)對⑤的培養(yǎng)目的是快速增殖細胞，一般采用液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中通入空氣是為了保證細胞生長過程中氧氣的供應，不斷攪拌的目的是讓細胞和培養(yǎng)液充分接觸。(3)培養(yǎng)的后期，由于細胞代謝產物的積累，以及營養(yǎng)物質的消耗等，導致細胞數量減少，其代謝產物減少。(4)紅豆杉的花藥經培養(yǎng)可獲得單倍體，再經秋水仙素處理，可使染色體數目加倍，快速獲得純種植株。如果親本的基因型為DdTt，則獲得純種植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四種。