第51課時植物細胞工程

1.闡明植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2.概述植物體細胞雜交的原理和過程。

課標(biāo)

3.舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方

要求

式有效提高了生產(chǎn)效率。

1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)2022?遼寧開14

2024?江蘇?T132024?山東?T202024?湖北?T11

考情2.植物體細胞雜交技術(shù)2023?廣東,T12

分析2023?江蘇?T13

2024-安徽?T152024?黑吉遼2024?廿肅T15

3.植物細胞工程的應(yīng)用

2023?山東?T14

考點一植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用

1.細胞工程的概念

原理和方法?細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)

細

胞3生匕細胞器水平、細胞或組織水平

工

程

旦J獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品

2.植物細胞的全能性

定義細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有__________或________________的潛能

原因生物體的每個細胞中都含有發(fā)育成完整個體所需的_______

體現(xiàn)利用植物的一片花瓣、一?；ǚ郏踔烈粋€細胞，都可以繁殖出新的植株

未表現(xiàn)在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性g

及原因在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會_______________

表現(xiàn)條件離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度和pH

3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

(1)概念：將離體的等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的

培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成的技術(shù)。

(2)理論基礎(chǔ)：植物細胞的o

(3)基本過程

①脫分化:在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細胞失去其特有的

轉(zhuǎn)變成的細胞，進而形成愈傷組織的過程。

②愈傷組織：脫分化產(chǎn)生的團塊。

③再分化：愈傷組織重新分化成等器官的過程。

(4)探究實踐——菊花的組織培養(yǎng)

丁懿-酒精消毒3。s-2建先

外植體

-體

消器

c°F洗一_______溶液處理30min

2?3次

將外植體將外植體的用封口膜

切成0.5~_】/3?1/2插入_或瓶蓋封

接種1cm長的一誘導(dǎo)_______一蓋瓶口,并

小段_的培養(yǎng)基中作好標(biāo)記

________________________________________

置于］8?15?20d長出芽后，再

22t的后.轉(zhuǎn)接轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)_

一

培養(yǎng)培養(yǎng)箱一到誘導(dǎo)_一_的培養(yǎng)基上，

中培養(yǎng)—的培養(yǎng)進一步誘導(dǎo)形

基上成試管苗

移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在；

培養(yǎng)箱內(nèi)生長兒日。用流水清洗掉根部的

移移

培養(yǎng)加后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或

珍珠著等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入士i

落幼苗移栽";而莢遺豪而己宗初音而電

栽培

長情況.適時澆水、施肥.山至開花

(5)植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用

生長素/細胞分裂素(相對比值)植物組織的發(fā)育方向

高有利于根的分化，抑制芽的形成

低有利于芽的分化，抑制根的形成

適中促進愈傷組織的形成

簡記：“高”根，“低"芽，"中"愈傷

［拓展提升1①誘導(dǎo)愈傷組織分化時，一般要先誘導(dǎo)其生芽，然后誘導(dǎo)其生根，可通過控制

培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比例來實現(xiàn)。

②光照：在愈傷組織誘導(dǎo)階段，對有些植物來說，避光培養(yǎng)有利于細胞脫分化形成愈傷組織。

當(dāng)愈傷組織再分化出芽和葉時，一定要有光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。

③植物組織培養(yǎng)中所需的啖源一般為蔗糖，少數(shù)為碗萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足

的碳源，又可維持相對適中的滲透壓，而葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下,

其造成的滲透壓可能過高C

4.植物細胞工程的應(yīng)用

(I)植物繁殖的新途徑

使用的技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)

快原理：植物細胞的全能性

速_優(yōu)J⑴___________________________

繁點1(2)__________________________

殖

、特點：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率

一高,適合自動化管理,有利于進行工廠化

生產(chǎn)

一實例：鐵皮石斛試管苗生產(chǎn)

技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)技術(shù)

作

物材料的選?。篲________________________

脫

毒),此部分病毒極少，甚至無病毒

-優(yōu)點：脫毒作物產(chǎn)量:高?品質(zhì)好

」實例：脫毒草莓、脫毒馬鈴薯等

(2)作物新品種的培育

—原理：細胞的全能性和

單離體培養(yǎng)

倍過程：花藥(或花粉)-植株

體一誘導(dǎo)

育染色體加倍”----------植株

種

優(yōu)點：①子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子;②極

-大地縮短了;③是進行體細胞誘

變育種和研究遺傳突變的理想材料

實例：單育】號煙草

一原理：細胞的全能性和

突誘變處理

變

體〃脫分愈傷4U

的-過程：外植體7,組織一「突變體?新品種

利陰n

用誘導(dǎo)分化

優(yōu)點：產(chǎn)生?大幅度改良某些性狀

—實例：抗花葉病毒的H.蔗、抗鹽堿的煙草等

(3)細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

A.①為脫分化過程，1號培養(yǎng)基中的愈傷組織是排列規(guī)則的薄壁組織團塊

B.②為再分化過程，愈傷組織細胞分化時可能會發(fā)生基因突變或基因重組

C.3號培養(yǎng)基用于誘導(dǎo)生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1

D.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

2.(2023?山東，14)利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增

殖，可獲得植物細胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是()

A.利用該技術(shù)可獲得某些無法通過化學(xué)合成途徑得到的產(chǎn)物

B.植物細胞體積小，故不能通過該技術(shù)進行其產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

C.次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應(yīng)選擇產(chǎn)量高的細胞進行培養(yǎng)

D.該技術(shù)主要利用促進細胞生長的培養(yǎng)條件提高單個細胞中次生代謝物的含量

考點二植物體細胞雜交技術(shù)

■整合必備知識

1.過程

植物八金”體A

細胞2，段0。喈金昌

然:口江以正在力的院贏尊

/出胞原生質(zhì)溫原生質(zhì)體細胞壁組織植株

體細胞融合植物組織培養(yǎng)

⑴過程①為去除獲得原生質(zhì)體，用到的酶是和

(2)過程②為的融合，人工誘導(dǎo)的物理法包括、

等，化學(xué)法包括、高Ca2+—高pH融合法等。

(3)過程③為融合的原生質(zhì)體再生出,這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。

(4)過程④為,過程⑤為o

2.概念

植物體細胞雜交是指將的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并

把雜種細胞培育成的技術(shù)。

3.意義

植物體細胞雜交技術(shù)在打破,實現(xiàn)雜交育種，培育植物新品種等方

面展示出獨特的優(yōu)勢。

4.實例：白菜一甘藍、普通小麥一長穗偃麥草、多種柑橘屬不同種間的雜種植株。

5.局限性：目前有許多理論和技術(shù)未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出雙親的

性狀。

■提升關(guān)鍵能力

分析植物體細胞雜交技術(shù)

不同物種之間存在著天然的生殖隔離，利用傳統(tǒng)的有性雜交的方法很難得到雜種后代?？茖W(xué)

家采用體細胞雜交的方法得到了“番茄一馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細胞雜交技術(shù)流

程圖,其中甲和人分別表示兩種二倍體植物細胞,所含有的染色體組分別是AA和RR.

1.植物體細胞雜交實現(xiàn)的基礎(chǔ)和植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)分別是什么？

2.將圖中的甲和乙兩種細胞去除細胞壁后誘導(dǎo)融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪兀種融

合細胞？符合要求的雜種細胞是哪種？

3.二倍體番茄和二倍體馬性薯體細胞雜交得到的“番茄一馬鈴薯”有多少個染色體組，是幾

倍體？

■評價遷移應(yīng)用

考向二植物體細胞雜交技術(shù)及其應(yīng)用

3.（2024?江蘇，13）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（）

0.60mol/LH.露醇溶液

葉片0.75mol/L蔗糖溶液

A.步驟①添加鹽酸以去除細胞壁

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.臺盼藍檢測后應(yīng)選擇藍色的原生質(zhì)體繼續(xù)培養(yǎng)

4.（2024.湖北，11）植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分曝能力強、結(jié)實性好?？蒲腥藛T通過植

物體細胞雜交技術(shù)培育出兼有甲、乙優(yōu)良性狀的植物丙，過程如圖所示。下列敘述錯誤的是

()

甲的

合

原生融

原

質(zhì)體的

質(zhì)

生

體

［植物丙愈傷④雜種

組織:細胞

A.過程①中酶處理的時間差異，原因可能是兩種親本的細胞壁結(jié)構(gòu)有差異

B.過程②中常采用滅活的仙臺病毒或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

查落實固基礎(chǔ)

一、過教材

1.如圖為植物組織培養(yǎng)的流程圖，下列相關(guān)敘述正確的是（）

外植體2愈傷組織一名二芽、根一植株

A.需要用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液對外植體進行消毒

B.過程①表示脫分化，脫分化后外植體細胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能

C.過程②表示再分化，再分化過程應(yīng)先誘導(dǎo)愈傷組織生根，后再誘導(dǎo)其生芽

D.過程①需提供充足光照，過程②需在黑暗條件中進行

E.過程①②與細胞中基因的選擇性表達有關(guān)

F.培養(yǎng)基中需添加一定量的葡萄糖以利于調(diào)節(jié)滲透壓和提供營養(yǎng)物質(zhì)

G.提高培養(yǎng)基中細胞分裂素與生長素間含晟的比值可促進愈傷組織分化出根

H.組培苗移植前需用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基，經(jīng)煉苗后再移栽大田

2.下列有關(guān)植物體細胞雜交的說法，正確的是（）

A.用果膠酷和膠原蛋白前去除愈傷組織的細胞壁獲得原生質(zhì)體

B.可以利用滅活的病毒對原生質(zhì)體進行誘導(dǎo)融合

C.融合的原生質(zhì)體再生出新的細胞壁與肩爾基體有關(guān)

D.體細胞雜交獲得的雜種植株細胞中具有來自親本的2個細胞核

E.植物體細胞融合完成的標(biāo)志是雜種細胞再生出新的細胞壁

F.可據(jù)細胞內(nèi)染色體的數(shù)目、形態(tài)來鑒定雜種細胞

G.植物體細胞雜交技術(shù)獲得的植株表現(xiàn)出雙親的所有性狀

H.利用植物體細胞雜交技術(shù)培育出白菜一甘藍，說明兩物種間不存在生殖隔離

3.下列有關(guān)植物細胞工程應(yīng)用的敘述，正確的是（）

A.利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀

B.利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，獲得具有抗病毒的新品種

C.次生代謝物是植物生命活動必需的營養(yǎng)物質(zhì)

D.細胞工廠化生產(chǎn)是為了提高單個細胞中次生代謝物的含量

E.植物細胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細胞的全能性

F.植物細胞培養(yǎng)的方式幾乎不受季節(jié)、天氣等因素的限制

G.用二倍體植株的配子與體細胞雜交能縮短三倍體無子果實培育年限

二、過高考

（經(jīng)典高考題）培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示：

切取1cm3左右

接種組

帶有形成層的

羿塊

組織塊

①②③④

誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)組織塊形

形成試用苗成愈傷組織

用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有0步驟

③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是O從

步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是

步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是____________________________________________

____________________________________________________。在階段用秋水仙

素對材料進行處理，最易獲得由單個細胞形成的多倍體。經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保

持原品種的,這種繁殖方式屬于繁殖。

答案精析

考點一整合

2.產(chǎn)生完整生物體分化成其他各種細胞全套基因選擇性地表達

3.（1）植物器官、組織或細胞完整植株（2）全能性

⑶植物器官、組織或細胞愈傷組織①結(jié)構(gòu)和功能未分化②不定形的薄壁組織③

芽、根（4）無菌水次氯酸鈉無菌水愈傷組織生芽生根

4.(1)高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖保持優(yōu)良品種的遺傳特性植物頂端分生區(qū)附近(如

莖尖)(2)染色體變異亙倍體純合二倍體育種的年限基因突變新基因(3)必需

植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)速度快

提升

⑴莖尖、幼葉部位的細胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。

(2)單個細胞

(3)培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，這些微生物會和外植體爭奪培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)，并且產(chǎn)

生大量對植物細胞有害的物質(zhì)，導(dǎo)致細胞死亡。

評價

1.D［觀察題圖可知，分生組織經(jīng)過程①獲得愈飭組織，因此①為脫分化，1號培養(yǎng)基中的

愈傷組織是不定形(排列不規(guī)則)的薄壁組織團塊，A錯誤：愈傷組織經(jīng)過程②長出芽，因此

②為再分化，愈傷組織細胞分化時可能會發(fā)生基因突變，但基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，

而愈傷組織細胞的分化是有絲分裂過程，所以不會發(fā)生基因重組，B錯誤；3號培養(yǎng)基用于

誘導(dǎo)生根，其細胞分裂未濃度與生長素濃度的比值應(yīng)該，:'于1,C錯誤。1

2.A［分析題意可知，可通過該技術(shù)進行植物細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，B錯誤：次生代謝物

不是植物生長所必需的，其含量少，可以通過增加細胞的數(shù)量來增加次生代謝物的產(chǎn)量，C

錯誤；細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進細胞分裂的培養(yǎng)條件，增加細胞數(shù)量，提高次

生代謝物的含量，但不能提高單個細胞中次生代謝物的含量，D錯誤。］

考點二整合

1.(1)細胞壁纖維素酶果膠酶(2)原生質(zhì)體電融合法離心法聚乙二醇(PEG)融合法

⑶細胞壁

⑷脫分化再分化

2.不同來源新植物體

3.生殖隔離遠緣

提升

I.分別是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。

2.可以形成3種融合細胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。

3.有四個染色體組，是四倍體。

評價

3.C［步驟①添加纖維素酶和果膠酶以去除細胞壁，A借誤；步驟②吸取原生質(zhì)體放入等滲

溶液中清洗，否則會導(dǎo)致原生質(zhì)體吸水漲破，B錯誤；結(jié)合圖示可知原生質(zhì)體處于甘露醇和

蔗糖溶液之間，因而可推測原生質(zhì)體的密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間，C正確：

臺盼藍檢測后應(yīng)選擇無色的原生質(zhì)體繼續(xù)培養(yǎng)，染成藍色的原生質(zhì)體活性差或死亡，D錯誤。］

4.B［酶解是為了去除植物細胞的細胞壁，過程①中酶處理的時間不同，說明兩種親本的細

胞壁結(jié)構(gòu)有差異，A正確：過程②為原生質(zhì)體的融合，常用化學(xué)試劑如PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融

合，滅活的仙臺病毒可誘導(dǎo)動物細胞融合，不能用于植物原生質(zhì)體融合，B錯誤：過程④脫

分化和⑤再分化的培養(yǎng)基中均需要添加生長素和細胞分裂素，但二者在兩過程中的比例不同，

C正確；植物丙是植物甲如植物乙體細胞雜交形成的個體，應(yīng)具備兩者的遺傳物質(zhì)，因此可

通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株，D正確。］

查落實固基礎(chǔ)

1.BEH［外植體先用酒粕消毒30s,然后立即用無菌水清洗2?3次，再用次氯酸鈉溶液處

理30min后，立即用無菌水清洗2?3次，A錯誤：再分化過程應(yīng)先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根，

C錯誤；誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照，后續(xù)再分億過程中每日需給予適當(dāng)時間和強度

的光照，有利于葉片