第51課時(shí)植物細(xì)胞工程課標(biāo)要求1.闡明植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2.概述植物體細(xì)胞雜交的原理和過程。3.舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率?？记榉治?.植物組織培養(yǎng)技術(shù)2022·遼寧·T142.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2024·江蘇·T·山東·T·湖北·T·廣東·T122023·江蘇·T133.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用2024·安徽·T·黑吉遼·T62024·甘肅·T·山東·T14考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用1．細(xì)胞工程的概念2．植物細(xì)胞的全能性定義細(xì)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(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需的_______體現(xiàn)利用植物的一片花瓣、一?；ǚ?，甚至一個(gè)細(xì)胞，都可以繁殖出新的植株未表現(xiàn)及原因在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性eq\o(→,\s\up7(原因))在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)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pH3.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(xì)胞的____________。(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(xì)胞失去其特有的___________，轉(zhuǎn)變成____________的細(xì)胞，進(jìn)而形成愈傷組織的過程。②愈傷組織：脫分化產(chǎn)生的____________________團(tuán)塊。③再分化：愈傷組織重新分化成____________等器官的過程。(4)探究實(shí)踐——菊花的組織培養(yǎng)(5)植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用生長素/細(xì)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(jìn)愈傷組織的形成簡記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷[拓展提升]①誘導(dǎo)愈傷組織分化時(shí)，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(xì)胞分裂素的比例來實(shí)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(xì)胞脫分化形成愈傷組織。當(dāng)愈傷組織再分化出芽和葉時(shí)，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)中所需的碳源一般為蔗糖，少數(shù)為葡萄糖和果糖，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。4．植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)植物繁殖的新途徑(2)作物新品種的培育(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)[提醒]初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)，因此在整個(gè)生命過程中它一直進(jìn)行著，例如，糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等；次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。分析植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用長春新堿(VCR)是夾竹桃科植物長春花中提取出的一種生物堿，具有高抗腫瘤活性。如圖為長春新堿(VCR)工廠化生產(chǎn)流程：回答下列問題：(1)獲得高產(chǎn)細(xì)胞時(shí)，選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)植物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需要用酶解法將愈傷組織分離成______________，加入培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液進(jìn)行培養(yǎng)。(3)植物細(xì)胞培養(yǎng)要在無菌條件下進(jìn)行的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向一植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用1．(2024·甘肅，15)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，操作流程如圖。下列敘述正確的是()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(tuán)塊B．②為再分化過程，愈傷組織細(xì)胞分化時(shí)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(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2．(2023·山東，14)利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)在離體條件下對單個(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)可獲得某些無法通過化學(xué)合成途徑得到的產(chǎn)物B．植物細(xì)胞體積小，故不能通過該技術(shù)進(jìn)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(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)D．該技術(shù)主要利用促進(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考點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．過程(1)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________________。2．概念植物體細(xì)胞雜交是指將________________的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成____________的技術(shù)。3．意義植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破______________，實(shí)現(xiàn)________雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。4．實(shí)例：白菜—甘藍(lán)、普通小麥—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。分析植物體細(xì)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(xì)胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。1．植物體細(xì)胞雜交實(shí)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(xì)胞去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪幾種融合細(xì)胞？符合要求的雜種細(xì)胞是哪種？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．二倍體番茄和二倍體馬鈴薯體細(xì)胞雜交得到的“番茄—馬鈴薯”有多少個(gè)染色體組，是幾倍體？________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向二植物體細(xì)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()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)4．(2024·湖北，11)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，過程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．過程①中酶處理的時(shí)間差異，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eq\o(→,\s\up7(①))愈傷組織eq\o(→,\s\up7(②))芽、根→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(jìn)行消毒B．過程①表示脫分化，脫分化后外植體細(xì)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(jìn)行E．過程①②與細(xì)胞中基因的選擇性表達(dá)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(xì)胞分裂素與生長素間含量的比值可促進(jìn)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(xì)胞雜交的說法，正確的是()A．用果膠酶和膠原蛋白酶去除愈傷組織的細(xì)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(jìn)行誘導(dǎo)融合C．融合的原生質(zhì)體再生出新的細(xì)胞壁與高爾基體有關(guān)D．體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株細(xì)胞中具有來自親本的2個(gè)細(xì)胞核E．植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁F．可據(jù)細(xì)胞內(nèi)染色體的數(shù)目、形態(tài)來鑒定雜種細(xì)胞G．植物體細(xì)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(xì)胞雜交技術(shù)培育出白菜—甘藍(lán)，說明兩物種間不存在生殖隔離3．下列有關(guān)植物細(xì)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(dòng)必需的營養(yǎng)物質(zhì)D．細(xì)胞工廠化生產(chǎn)是為了提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量E．植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細(xì)胞的全能性F．植物細(xì)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(xì)胞雜交能縮短三倍體無子果實(shí)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：用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有________________。步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是________________________________________。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(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是___________________________________________________________________________________________。在________________階段用秋水仙素對材料進(jìn)行處理，最易獲得由單個(gè)細(xì)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(diǎn)一整合2．產(chǎn)生完整生物體分化成其他各種細(xì)胞全套基因選擇性地表達(dá)3．(1)植物器官、組織或細(xì)胞完整植株(2)全能性(3)植物器官、組織或細(xì)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(shí)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)染色體變異單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(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)速度快提升(1)莖尖、幼葉部位的細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(2)單個(gè)細(xì)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(xì)胞有害的物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。評價(jià)1．D[觀察題圖可知，分生組織經(jīng)過程①獲得愈傷組織，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(tuán)塊，A錯(cuò)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(xì)胞分化時(shí)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(xì)胞的分化是有絲分裂過程，所以不會發(fā)生基因重組，B錯(cuò)誤；3號培養(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應(yīng)該小于1，C錯(cuò)誤。]2．A[分析題意可知，可通過該技術(shù)進(jìn)行植物細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，B錯(cuò)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(xì)胞的數(shù)量來增加次生代謝物的產(chǎn)量，C錯(cuò)誤；細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞分裂的培養(yǎng)條件，增加細(xì)胞數(shù)量，提高次生代謝物的含量，但不能提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量，D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)二整合1．(1)細(xì)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(3)細(xì)胞壁(4)脫分化再分化2．不同來源新植物體3．生殖隔離遠(yuǎn)緣提升1．分別是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。2．可以形成3種融合細(xì)胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。3．有四個(gè)染色體組，是四倍體。評價(jià)3．C[步驟①添加纖維素酶和果膠酶以去除細(xì)胞壁，A錯(cuò)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(cuò)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(lán)檢測后應(yīng)選擇無色的原生質(zhì)體繼續(xù)培養(yǎng)，染成藍(lán)色的原生質(zhì)體活性差或死亡，D錯(cuò)誤。]4．B[酶解是為了去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，過程①中酶處理的時(shí)間不同，說明兩種親本的細(xì)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(dòng)物細(xì)胞融合，不能用于植物原生質(zhì)體融合，B錯(cuò)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(xì)胞分裂素，但二者在兩過程中的比例不同，C正確；植物丙是植物甲和植物乙體細(xì)胞雜交形成的個(gè)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(shí)固基礎(chǔ)一、1．BEH[外植體先用酒精消毒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