第54講植物細(xì)胞工程【課標(biāo)要求】1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程；2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)；3.舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率?？键c(diǎn)1植物組織培養(yǎng)考點(diǎn)透析eq\b\lc\(\a\vs4\al\co1(細(xì)胞,工程))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原理和方法\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(細(xì)胞生物學(xué),分子生物學(xué),發(fā)育生物學(xué))),操作水平：細(xì)胞器、或組織水平,目的：改變細(xì)胞內(nèi)的或,獲得,分類\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(植物細(xì)胞工程,動(dòng)物細(xì)胞工程))))知識(shí)1植物組織培養(yǎng)基本技術(shù)1.概念：植物組織培養(yǎng)是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。2.原理：。eq\a\vs4\al(全能性表達(dá)的條件)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu),②狀態(tài)（脫離母體）,③一定的營養(yǎng)、（如生長素和,細(xì)胞分裂素）等,④環(huán)境條件：無菌、適宜的、光照))解疑釋惑植物細(xì)胞在未脫離母體狀態(tài)下不體現(xiàn)全能性，如芽原基的細(xì)胞只能發(fā)育為芽，葉原基的細(xì)胞只能發(fā)育為葉。這是因?yàn)樵谔囟ǖ臅r(shí)間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)。3.流程概念辨析脫分化和再分化的比較內(nèi)容脫分化再分化過程/概念外植體→愈傷組織/已分化的細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)后失去特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化(具分生能力)的細(xì)胞，進(jìn)而形成愈傷組織愈傷組織→幼苗或胚狀體等形成體特點(diǎn)愈傷組織為不定形的薄壁細(xì)胞(組織團(tuán)塊)，具旺盛分裂能力有根、芽或有生根、發(fā)芽的能力條件—離體適宜的營養(yǎng)生長素/細(xì)胞分裂素比例適中，促進(jìn)愈傷組織形成比例高，誘導(dǎo)根的形成；比例低，誘導(dǎo)芽的形成光照一般不需要需要注：記憶口訣——高根低芽中愈傷。4.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基(MS培養(yǎng)基)(1)主要成分成分作用無機(jī)營養(yǎng)提供植物細(xì)胞生活所必需的和水有機(jī)營養(yǎng)提供碳源和能量，調(diào)節(jié)滲透壓；氨基酸和維生素滿足離體植物細(xì)胞的特殊營養(yǎng)需求激素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素瓊脂凝固劑(一般不能提供營養(yǎng))(2)類型根據(jù)目的不同可分為：誘導(dǎo)的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基、誘導(dǎo)的培養(yǎng)基(通過調(diào)整激素比例實(shí)現(xiàn))。解疑釋惑為避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長消耗營養(yǎng)，同時(shí)防止有些雜菌危害培養(yǎng)物的生長。植物組織培養(yǎng)過程中需進(jìn)行無菌操作：①培養(yǎng)基滅菌(高壓蒸汽滅菌)；②外植體要進(jìn)行處理(酒精、次氯酸鈉、沖洗)；③接種的無菌操作(各種器械要徹底、無菌濾紙、酒精燈火焰旁、封口膜或瓶蓋封住瓶口)；④無菌箱中培養(yǎng)；⑤除去封口膜一段時(shí)間后，再移栽到消過毒的環(huán)境中(“煉苗”)。知識(shí)2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑：快速(微型)繁殖、。優(yōu)點(diǎn)：能；可以快速大量地培育新個(gè)體，有利于進(jìn)行工廠化培養(yǎng)；選材少，周期短，便于自動(dòng)化管理。2.作物新品種的培育：(如花藥/花粉離體培養(yǎng))、(用射線、化學(xué)物質(zhì)等處理培養(yǎng)的細(xì)胞后篩選)。3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：獲取植物，如紫杉醇、人參皂苷的生產(chǎn)。一般只需培養(yǎng)到階段，從細(xì)胞培養(yǎng)液中獲取產(chǎn)物。具有不占用耕地，幾乎不受等的限制等優(yōu)點(diǎn)，還可克服單個(gè)細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物少的特點(diǎn)。解疑釋惑(1)幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細(xì)胞，而植物的莖、葉和成熟的組織則較難。另外，幼嫩的芽尖、莖尖，作為植物組織培養(yǎng)材料容易實(shí)現(xiàn)作物脫毒。(2)突變體的利用中，培養(yǎng)的愈傷組織處于不斷增殖狀態(tài)，易發(fā)生，從而得到突變體。(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)利用了的原理。(4)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)中，用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)愈傷組織的細(xì)胞，培養(yǎng)過程中可加以攪拌，一是增加培養(yǎng)液中的；二是有利于細(xì)胞與培養(yǎng)液。思辨小練判斷下列說法的正誤：(1)高度分化的成熟葉肉細(xì)胞不具備發(fā)育成完整植株的潛能。()(2)植物組織培養(yǎng)的目的都是獲得完整的植株。()(3)正常情況下，同一植物的不同體細(xì)胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生的植株基因不同。()(4)盡管愈傷組織可以進(jìn)行光合作用，但其培養(yǎng)基中仍需要糖類、氨基酸等有機(jī)營養(yǎng)。()(5)某些植物激素和維生素不能連同其他培養(yǎng)基成分一起進(jìn)行高壓蒸汽滅菌。()(6)植物組織培養(yǎng)時(shí)一般是先誘導(dǎo)生芽，后誘導(dǎo)生根。()典題說法考向1植物組織培養(yǎng)的過程例1(2025·靖江期中)下列有關(guān)菊花組織培養(yǎng)過程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．生長良好的愈傷組織應(yīng)先轉(zhuǎn)接到培養(yǎng)基上生根，再生芽B．無菌條件下接種的外植體在培養(yǎng)時(shí)也可能受到細(xì)菌感染C．誘導(dǎo)形成愈傷組織時(shí)一般不需要光照，后續(xù)培養(yǎng)則需要D．試管苗移栽入土前需移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中考向2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用例2植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．切取一定大小的草莓植株莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可獲得脫毒苗B．用射線處理植物組織培養(yǎng)過程中不斷增殖的煙草細(xì)胞培育抗鹽堿的煙草C．在離體條件下對(duì)紫草細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖可以獲得紫草寧D．玉米花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體植株都能穩(wěn)定遺傳變式(2025·南通期初)某興趣小組嘗試?yán)弥参锛?xì)胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)胡蘿卜細(xì)胞并獲取番茄紅素，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)流程，相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細(xì)胞B．番茄紅素是胡蘿卜生長所必需的初生代謝物C．細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)使用的液體培養(yǎng)基需要進(jìn)行滅菌處理D．細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)需要適宜的溫度、pH以及氧氣等考點(diǎn)2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)考點(diǎn)透析1.原理：細(xì)胞膜的、植物細(xì)胞的。2.流程示意圖及分析步驟操作或說明植物細(xì)胞融合①去壁等分解細(xì)胞壁②原生質(zhì)體(關(guān)鍵環(huán)節(jié))物理法：電融合法、離心法等；化學(xué)法：融合法、高Ca2＋—高pH融合法③再生出細(xì)胞壁高爾基體、線粒體活躍經(jīng)④脫分化、⑤再分化后獲得雜種植物3.意義：植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離、實(shí)現(xiàn)、培育新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。解疑釋惑(1)植物體細(xì)胞雜交的結(jié)果不是形成雜種細(xì)胞，而是要經(jīng)過組織培養(yǎng)形成。(2)植物細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是，植物體細(xì)胞雜交成功的標(biāo)志是。(3)植物體細(xì)胞雜交過程中沒有有性生殖細(xì)胞的結(jié)合，因此應(yīng)為生殖。(注意區(qū)分“植物體細(xì)胞雜交”和“雜交”，后者是有性生殖。)(4)獲得雜種植株的變異類型屬于。與多倍體育種一樣，都是通過改變細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目來改變遺傳物質(zhì)，從而改變生物的性狀。但不同的是，雜種植株的染色體數(shù)通常是兩個(gè)不同種親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和，屬于異源多倍體。(5)去壁后原生質(zhì)體活性可能下降或消失，一般需要測定活性殘余情況，如用臺(tái)盼藍(lán)染色法，或利用細(xì)胞內(nèi)酶活性進(jìn)行測定。概念辨析植物體細(xì)胞雜交與多倍體育種的比較比較項(xiàng)目植物體細(xì)胞雜交多倍體育種不同點(diǎn)原理膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性染色體數(shù)目的變異方法原生質(zhì)體融合和植物組織培養(yǎng)秋水仙素或低溫處理萌發(fā)的種子或幼苗染色體來源一般來自不同種的生物一般來自同種生物(異源多倍體來自不同生物)相同點(diǎn)都是通過改變細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目來改變遺傳物質(zhì)，從而改變生物的性狀思辨小練判斷下列說法的正誤：(1)制備植物的原生質(zhì)體需要使用胰蛋白酶或者膠原蛋白酶來處理兩種細(xì)胞。()(2)在誘導(dǎo)愈傷組織形成的培養(yǎng)基中需加入植物激素來誘導(dǎo)脫分化和再分化。()(3)雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁后經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得雜種植物。()(4)原生質(zhì)體融合依賴生物膜的流動(dòng)性，獲得的融合原生質(zhì)體需放在無菌水中以防雜菌污染。()(5)雜種細(xì)胞可以培育成雜種植株，說明雜種細(xì)胞具有全能性。()典題說法考向1植物體細(xì)胞雜交技術(shù)例1(2023·江蘇卷)研究者通過體細(xì)胞雜交技術(shù)，探索利用條斑紫菜和擬線紫菜培育雜種紫菜。下列相關(guān)敘述正確的是()A．從食用紫菜的動(dòng)物消化道內(nèi)提取蛋白酶，用于去除細(xì)胞壁B．原生質(zhì)體需在低滲溶液中長期保存，以防止過度失水而死亡C．檢測原生質(zhì)體活力時(shí)可用苯酚品紅或甲紫溶液處理，活的原生質(zhì)體被染色D．聚乙二醇促進(jìn)原生質(zhì)體融合后，以葉綠體顏色等差異為標(biāo)志可識(shí)別雜種細(xì)胞變式(2024·江蘇卷)圖示植物原生質(zhì)體制備、分離和檢測的流程。下列相關(guān)敘述正確的是()A．步驟①添加鹽酸以去除細(xì)胞壁B．步驟②吸取原生質(zhì)體放入無菌水中清洗C．原生質(zhì)體密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間D．臺(tái)盼藍(lán)檢測后應(yīng)選擇藍(lán)色的原生質(zhì)體繼續(xù)培養(yǎng)考向2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的應(yīng)用例2(多選)(2025·如皋期初)野生黑芥具有黑腐病菌的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株，流程如下圖。下列分析錯(cuò)誤的有()A．過程①需要使用纖維素酶和胰蛋白酶來處理兩種細(xì)胞B．過程②后，顯微鏡下觀察到有葉綠體的融合細(xì)胞即為雜種細(xì)胞C．融合后的原生質(zhì)體，經(jīng)脫分化形成具有特定形態(tài)和功能的愈傷組織D．可通過黑腐病菌接種實(shí)驗(yàn)對(duì)雜種植株進(jìn)行鑒定配套精練第54講植物細(xì)胞工程一、單項(xiàng)選擇題1.(2025·如皋期初)組織培養(yǎng)可快速繁殖植物，得到的試管苗常先移至草炭土或蛭石中煉苗，苗健壯后可移栽定植。關(guān)于菊花的組織培養(yǎng)及幼苗的移栽，下列說法錯(cuò)誤的是()A．MS培養(yǎng)基的碳源一般用蔗糖而不用葡萄糖，以減少微生物污染B．接種時(shí)用鑷子夾取菊花莖段，注意莖段的形態(tài)學(xué)上下端，避免倒插C．定植前可先將試管苗移栽到裝有消毒過的蛭石的無菌箱中恒溫培養(yǎng)D．菊花不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織核基因數(shù)目可能不同2.花藥離體培養(yǎng)是重要的育種手段。下圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖，下列敘述正確的是()A．為了防止微生物污染，過程①所用的花藥需在體積分?jǐn)?shù)為70%的乙醇溶液中浸泡30minB．過程②的培養(yǎng)基中需添加較高濃度的細(xì)胞分裂素以利于根的分化C．過程③逐步分化的植株中可篩選獲得純合的二倍體D．過程④應(yīng)將煉苗后的植株移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質(zhì)上3.(2021·江蘇卷)植物組織培養(yǎng)技術(shù)常用于商業(yè)化生產(chǎn)過程，其過程一般為：無菌培養(yǎng)物建立→培養(yǎng)物增殖→生根培養(yǎng)→試管苗移栽及鑒定，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．為獲得無菌培養(yǎng)物，外植體要消毒處理后才可以接種培養(yǎng)B．組織培養(yǎng)過程中也可無明顯愈傷組織形成，直接形成胚狀體等結(jié)構(gòu)C．提高培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的比值，有利于誘導(dǎo)生根D．用同一植株體細(xì)胞離體培養(yǎng)獲得的再生苗不會(huì)出現(xiàn)變異4.(2024·海安期初)利用東方百合和云南大百合進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交，部分結(jié)果如表。相關(guān)說法正確的是()組別PEG濃度/%處理?xiàng)l件融合率/%125黑暗27±3℃15min1023012335154403054520A.用胰蛋白酶處理百合組織分離得到原生質(zhì)體B．獲得原生質(zhì)體后，用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行計(jì)數(shù)C．低濃度PEG促進(jìn)原生質(zhì)體融合，高濃度抑制融合D．融合后的原生質(zhì)體直接經(jīng)再分化發(fā)育成雜種百合5.(2025·南京期初)馬鈴薯長期營養(yǎng)繁殖會(huì)導(dǎo)致病毒蔓延，我國科研人員利用馬鈴薯莖尖培養(yǎng)獲得脫毒苗，使馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)大幅度提高，脫毒流程如下圖，下列敘述正確的是()eq\x(\a\al(母株,選擇))→eq\x(\a\al(材料,消毒))→eq\x(\a\al(剝離,莖尖))→eq\x(\a\al(誘導(dǎo),培養(yǎng)))→eq\x(\a\al(病毒,檢測))eq\x(\a\al(快速,繁殖))A．莖尖材料消毒時(shí)，要用配制好的酒精和次氯酸鈉溶液各處理30minB．莖尖培養(yǎng)到愈傷組織后須先轉(zhuǎn)移到生長素比例較高的培養(yǎng)基中再培養(yǎng)C．病毒檢測時(shí)可用抗毒血清進(jìn)行免疫檢測，呈陽性反應(yīng)則為帶毒苗D．生根試管苗煉苗后，應(yīng)連帶培養(yǎng)基栽植于消過毒的蛭石或珍珠巖中6.(2024·甘肅卷)蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質(zhì)退化。某研究小組嘗試通過組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗，操作流程如下圖。下列敘述正確的是()A.①為脫分化過程，1號(hào)培養(yǎng)基中的愈傷組織是排列規(guī)則的薄壁組織團(tuán)塊B．②為再分化過程，愈傷組織細(xì)胞分化時(shí)可能會(huì)發(fā)生基因突變或基因重組C．3號(hào)培養(yǎng)基用于誘導(dǎo)生根，其細(xì)胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1D．百合分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體7.(2024·淮安調(diào)研)利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖，可獲得植物細(xì)胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是()A．利用該技術(shù)可獲得某些自然狀態(tài)含量少或無法通過化學(xué)合成途徑得到的產(chǎn)物B．單個(gè)植物細(xì)胞體積小，產(chǎn)生的次生代謝物少，故無法進(jìn)行產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)C．次生代謝物是植物基本生命活動(dòng)所必需的微量物質(zhì)，應(yīng)選擇產(chǎn)量高的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)D．該技術(shù)原理是利用促進(jìn)細(xì)胞生長的培養(yǎng)條件提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量8.(2024·湖北卷)植物甲抗旱、抗病性強(qiáng)，植物乙分蘗能力強(qiáng)、結(jié)實(shí)性好?？蒲腥藛T通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育出兼有甲、乙優(yōu)良性狀的植物丙，過程如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.過程①中酶處理的時(shí)間有差異，原因可能是兩種親本的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有差異B．過程②中常采用滅活的仙臺(tái)病毒或PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合C．過程④和⑤的培養(yǎng)基中均需要添加生長素和細(xì)胞分裂素D．可通過分析植物丙的染色體來鑒定其是否為雜種植株9.(2025·海安期初)迷迭香酸具有多種藥理活性。進(jìn)行工廠化生產(chǎn)時(shí)，先誘導(dǎo)外植體形成愈傷組織，再進(jìn)行細(xì)胞懸浮培養(yǎng)獲得迷迭香酸，加入誘導(dǎo)劑茉莉酸甲酯可大幅提高產(chǎn)量。相關(guān)敘述正確的是(