第51講.植物細胞工程2025-2026學年-高考一輪復習-高中生物學概念圖原理和方法細胞生物學、_________

__操作水平

水平、

水平或_______水平目的按照人的意愿來___________________________或獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產品分類

細胞工程、

細胞工程和胚胎工程細胞

細胞器改變細胞內的遺傳物質細胞工程分子生物學和發(fā)育生物學植物

動物與基因工程相比，細胞工程是

水平上的生物技術，前者是

水平上的生物技術細胞、細胞器或組織分子組織所采用技術的理論基礎

植物細胞工程通常采用的技術手段

植物組織培養(yǎng)技術植物體細胞雜交技術植物細胞的全能性考點一植物組織培養(yǎng)技術及應用定義細胞經分裂和分化后，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?，甚至一個細胞，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，并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性

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、激素、適宜的溫度和pH產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（1）理論基礎——植物細胞的全能性1.植物組織培養(yǎng)技術（2）定義1.植物組織培養(yǎng)技術(3)基本過程①脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的

，轉變成

的細胞，進而形成愈傷組織的過程。②愈傷組織：脫分化產生的

團塊。③再分化：愈傷組織重新分化成

等器官的過程。結構和功能未分化不定形的薄壁組織芽、根植物器官、組織或細胞愈傷組織(4)探究實踐——菊花的組織培養(yǎng)無菌水次氯酸鈉無菌水愈傷組織生芽生根(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①誘導愈傷組織分化時，一般要先誘導其生芽，然后誘導其生根，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。當愈傷組織再分化出芽和葉時，一定要有光照，有利于葉片內葉綠素的合成。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。

避免雜菌在培養(yǎng)基上迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長（2）植物組織培養(yǎng)時通常選擇莖尖、芽尖等作為外植體，原因是_________________________________________________。

莖尖、芽尖細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織（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（2022·遼寧卷）藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養(yǎng)過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡，導致藍莓組織培養(yǎng)失敗。下列敘述錯誤的是(

)

。DA.花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中B.適當增加培養(yǎng)物轉移至新鮮培養(yǎng)基的頻率以減少褐變C.在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變D.宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體解析

液泡中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正確；適當增加培養(yǎng)物轉移至新鮮培養(yǎng)基的頻率可及時清除多酚類化合物及褐色醌類化合物，從而減少褐變，B正確；根據(jù)題干信息可知，褐變是由多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物引起的，因此可在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變，C正確；宜選用藍莓幼嫩葉片為材料制備外植體，因為幼嫩葉片細胞分裂旺盛、易培養(yǎng)，D錯誤。（2022·重慶卷）植物體細胞通常被誘導為愈傷組織后才能表現(xiàn)全能性。研究發(fā)現(xiàn)，愈傷組織的中層細胞是根或芽再生的源頭干細胞，其在不同條件下，通過基因的特異性表達調控生長素、細胞分裂素的作用，表現(xiàn)出不同的效應（見下表）。已知生長素的生理作用大于細胞分裂素時有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推論不合理的是()。條件基因表達產物和相互作用效應①維持未分化狀態(tài)②誘導出根③誘導出芽CA.WOX5失活后，中層細胞會喪失干細胞特性B.

WOX5+PLT可能有利于愈傷組織中生長素的積累C.ARR5促進細胞分裂素積累或提高細胞對細胞分裂素的敏感性D.體細胞中生長素和細胞分裂素的作用可能相互抑制(1)植物繁殖的新途徑高效、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2.植物細胞工程的應用植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)

對于無性繁殖的作物而言，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

快速繁殖是在具有一定人工設施的室內生產，可以不受季節(jié)、氣候等自然條件的限制（3）馬鈴薯、草莓和香蕉脫毒作物的產量和品質明顯提高，為什么小麥和玉米脫毒作物的產量和品質卻基本沒有變化？_______________________________________________________________________________________________________________________。

馬鈴薯、草莓、香蕉進行無性繁殖，感染的病毒很容易傳遞給子代，而小麥和玉米是通過種子繁殖的，感染的病毒不容易傳遞給子代（4）在對菊花進行快速繁殖時，既可采用菊花的綠色葉片，也可采用其黃色花瓣作外植體，在一定條件下進行組織培養(yǎng)，均能獲得綠色的試管苗，其中的原理是什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________。綠色葉片和黃色花瓣的細胞都具有全能性，在一定條件下都能發(fā)育成完整的植株，在光照的誘導下，與葉綠素合成有關的基因表達，使植株呈現(xiàn)綠色（2023·武漢模擬）超低溫冷凍脫毒法的原理是先用超低溫對細胞進行選擇性破壞，其中莖尖分生組織細胞不易被凍死，莖尖分化細胞易被凍死，保留下來的分生組織細胞再用組織培養(yǎng)技術獲得脫毒植株。以馬鈴薯莖尖為材料，采用超低溫冷凍脫毒法可獲得脫毒苗。下列敘述錯誤的是(

)

。BA.用莖尖能夠獲得脫毒苗的原因是植物頂端分生區(qū)病毒極少或無病毒B.經超低溫冷凍脫毒培養(yǎng)的馬鈴薯比未脫毒的馬鈴薯抗病毒能力更強C.該技術利用了莖尖分生組織無成熟液泡不易形成冰晶的特性D.與傳統(tǒng)莖尖培養(yǎng)脫毒相比，該方法取材時不受莖尖長度的限制解析

植物的分生區(qū)病毒極少甚至無病毒，因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中，經過人工培養(yǎng)可獲得脫毒苗，A正確；經超低溫冷凍脫毒培養(yǎng)的馬鈴薯只是脫毒，并沒有獲得抗病毒的能力，B錯誤；莖尖分生組織無成熟液泡，不易形成冰晶，C正確；與傳統(tǒng)莖尖培養(yǎng)脫毒相比，該方法取材不受莖尖長度限制，傳統(tǒng)莖尖脫毒法切取莖尖的大小與脫毒效果直接相關，莖尖越小，去病毒機會越大，而超低溫冷凍脫毒法是通過超低溫處理，大多數(shù)細胞都受到了損傷而死亡，能存活下來的細胞為分生組織細胞，D正確。

(2)作物新品種的培育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

A.植株A為二倍體，體細胞內最多有4個染色體組；植株C屬于單倍體，發(fā)育起點為配子B.培育多倍體的原理是秋水仙素作用于有絲分裂的后期，使染色體數(shù)目加倍C.將基因型為BbTt的芽尖細胞經人工誘變可獲得基因型為bbTt的細胞，其等位基因的產生來源于基因重組D.利用幼苗2進行育種的最大優(yōu)點是明顯縮短育種年限，植株B為純合子的概率為25%A

（2021·北京卷）為培育具有市場競爭力的無籽柑橘，研究者設計了如下流程。下列相關敘述不正確的是(

)

。AA.過程①需使用胰蛋白酶處理

B.實現(xiàn)過程②依賴膜的流動性C.過程③需應用植物組織培養(yǎng)技術

D.三倍體植株可產生無籽柑橘解析

過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理，A不正確。

工廠化生產不一定要培養(yǎng)出植物體，一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從培養(yǎng)愈傷組織細胞的培養(yǎng)液中就可提取細胞產物。（3）細胞產物工廠化生產必需植物細胞培養(yǎng)生產速度快

次生代謝物不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才產生；初生代謝物是生物生長和生存所必需的，在整個生命過程當中一直產生初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著，例如，糖類、脂質、蛋白質和核酸等；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)境和時間條件下才進行。提醒：（2023·山東卷）利用植物細胞培養(yǎng)技術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(

)

。AA.利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物B.植物細胞體積小，故不能通過該技術進行其產物的工廠化生產C.次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應選擇產量高的細胞進行培養(yǎng)D.該技術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解析

有些產物不能或難以通過化學合成途徑得到，故利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物，A正確；利用該技術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，故可通過該技術進行植物細胞產物的工廠化生產，B錯誤；次生代謝物不一定是植物生長所必需的，C錯誤；該技術主要是利用促進細胞分裂的培養(yǎng)條件，增加細胞的數(shù)量，從而提高次生代謝物的含量，D錯誤?？键c二植物體細胞雜交技術（1）概念：將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成__________，并把雜種細胞培育成__________的技術。（2）原理：植物體細胞雜交利用了細胞膜的________，將雜種細胞培育成雜種植株利用了__________________。雜種細胞新植物體流動性植物細胞的全能性二.植物體細胞雜交技術（3）基本過程二.植物體細胞雜交技術（4）優(yōu)點和局限性①優(yōu)點：打破__________，實現(xiàn)______________，培育植物新品種。②局限性：目前有許多理論和技術問題未解決，還不能讓雜種植株按照人們的需求表現(xiàn)出雙親的雜合性狀。生殖隔離遠緣雜交育種二.植物體細胞雜交技術

二.植物體細胞雜交技術比較植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性主要過程離體的植物器官、組織或細胞經植物組織培養(yǎng)形成植物體兩種植物的體細胞去壁融合形成的雜種細胞經植物組織培養(yǎng)形成雜種植株選材選取根尖、莖尖、形成層部位，最容易誘導脫分化不同種的植物體細胞二.植物體細胞雜交技術關系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜續(xù)表技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導原生質體融合二.植物體細胞雜交技術

生物體內基因表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互制約的。“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株體內的遺傳物質一樣有序表達，因此雜種植株上沒有地上結番茄，地下結馬鈴薯（2023·廣東卷）人參皂苷是人參的主要活性成分?？蒲腥藛T