第48課時

植物細胞工程課標要求1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，在適宜的培養(yǎng)條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定條件下融合成雜種細胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)。3.舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝物生產(chǎn)、育種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)2024·安徽卷，15；2024·北京卷，12、13；2024·浙江1月選考，8；2024·甘肅卷，15；2023·江蘇卷，13；2023·重慶卷，15；2023·新課標卷，35；2022·遼寧卷，142.植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2024·山東卷，20；2024·湖北卷，11；2024·浙江6月選考，23；2023·河北卷，13；2023·山東卷，14；2023·廣東卷，12；2023·江蘇卷，13考點一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.植物細胞的全能性（1）概念：細胞經(jīng)過分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能，即細胞具有全能性。但是，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，這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。（2）具有全能性的原因：細胞中包含該物種的全套遺傳物質(zhì)（即一個染色體組）?？键c一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（1）原理：植物細胞具有全能性（理論基礎(chǔ)）（2）基本流程：考點一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)①材料的選取和試劑：外植體：幼嫩的菊花莖段（分裂旺盛，容易誘導形成愈傷組織）體積分數(shù)為70%的酒精：對手、超凈工作臺、外植體進行消毒質(zhì)量分數(shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液：對外植體進行消毒無菌水：清洗外植體培養(yǎng)基：MS培養(yǎng)基考點一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)①材料的選取和試劑：植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向。常用的生長素及類似物有NAA(萘乙酸)、2，4-D等

。常用的細胞分裂素有6-BA（6-芐基腺嘌呤）、KT（激動素）和玉米素?？键c一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)①材料的選取和試劑：

使用情況

實驗結(jié)果生長素用量/細胞分裂素用量的比值高生長素用量/細胞分裂素用量的比值低生長素用量/細胞分裂素用量的比值適中促進根分化，抑制芽形成促進芽分化，抑制根形成促進愈傷組織的形成植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向。考點一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)②操作步驟：制備外植體材料：幼嫩的菊花莖段消毒：酒精30s無菌水2-3次次氯酸鈉溶液30min2-3次無菌水洗切割：無菌操作接種在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口。培養(yǎng)愈傷組織將接種了外植體的錐形瓶置于18～22℃的培養(yǎng)箱中避光培養(yǎng)。誘導生芽和生根培養(yǎng)15-20d后，接種到誘導生芽培養(yǎng)基，再接種到誘導生根培養(yǎng)基，該過程需要在光照下進行，進一步誘導形成試管苗。試管苗移栽移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土?？键c一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)③注意事項：無菌技術(shù)是組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵因素

培養(yǎng)基、器械要滅菌處理，植物材料（外植體）要消毒處理。培養(yǎng)一株完整的試管苗，必須先進行生芽培養(yǎng)，然后進行生根培養(yǎng)，如果順序顛倒，就不容易誘導生芽了。試管苗一般在高濕、弱光、恒溫下生長，移出瓶后一定要保溫、保濕。試管苗光合作用能力低，在移栽前應(yīng)給予較強光照且進行閉瓶煉苗，以促進小苗向自養(yǎng)轉(zhuǎn)化?？键c一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（3）案例：菊花的組織培養(yǎng)外植體愈傷組織幼苗（芽、根）植株離體控制光照溫度pH脫分化再分化移栽比例適中照光無菌激素生長素細胞分裂素營養(yǎng)有機物無機鹽凝固劑（瓊脂）避光配比低→發(fā)芽配比高→生根MS培養(yǎng)基有支撐、利于植物扎根?？键c一

植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.植物組織培養(yǎng)（4）植物組織培養(yǎng)的條件①離體（關(guān)鍵）②無菌操作③種類齊全、比例適合的營養(yǎng)物質(zhì)④植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）⑤適宜的環(huán)境條件（溫度、pH、光照等）外植體一般要進行消毒處理，而培養(yǎng)基及其他的操作器具一般要進行滅菌處理,否則雜菌會競爭營養(yǎng)物質(zhì)，還可能產(chǎn)生有害物質(zhì)。如蔗糖（作為碳源和能源物質(zhì)，調(diào)節(jié)滲透壓）脫分化無光、再分化有光（促進葉綠素合成）練習：1958年，斯圖爾德等以胡蘿卜根韌皮部組織為材料，在培養(yǎng)液中對其進行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)這些細胞可以分化而長成新植株。這一研究成果為細胞全能性理論提供了強有力支持。下列有關(guān)動植物細胞全能性的判斷，正確的是________。①煙草種間原生質(zhì)體融合獲得體細胞種間雜種植株，說明植物細胞具有全能性②雜交瘤細胞在體外培養(yǎng)條件下無限增殖，說明動物細胞具有全能性③利用胚胎細胞克隆美西螈，說明動物胚胎細胞具有全能性④利用細胞核移植技術(shù)克隆獼猴，說明動物體細胞具有全能性⑤植物細胞表現(xiàn)出全能性需要滿足離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度和pH等條件⑥植物細胞具有全能性的原因是體內(nèi)的每個細胞中都含有發(fā)育成完整個體所需的全部細胞器①⑤練習：(多選)(2025·河北承德質(zhì)檢)如圖是植物組織培養(yǎng)過程簡圖，下列相關(guān)說法錯誤的是(

)A.經(jīng)常選擇分生區(qū)、莖的形成層等分裂能力強、分化程度低的部位作為外植體B.固體培養(yǎng)基可提供營養(yǎng)，其中蔗糖的作用就是提供能量C.若用菊花莖切段作為外植體應(yīng)將形態(tài)學上端插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中D.再分化是重新分化成芽、根等器官的過程，實質(zhì)是基因的選擇性表達BC練習：(2024·安徽卷，15)植物細胞懸浮培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中已得到應(yīng)用。某興趣小組嘗試利用該技術(shù)培養(yǎng)胡蘿卜細胞并獲取番茄紅素，設(shè)計了以下實驗流程和培養(yǎng)裝置(如圖)，請同學們進行評議。下列評議不合理的是(

)A.實驗流程中應(yīng)該用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細胞B.裝置中的充氣管應(yīng)置于液面上方，該管可同時作為排氣管C.裝置充氣口需要增設(shè)無菌濾器，用于防止雜菌污染培養(yǎng)液D.細胞培養(yǎng)需要適宜的溫度，裝置需增設(shè)溫度監(jiān)測和控制設(shè)備B考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（1）概念：將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。（2）原理：植物細胞膜的流動性和植物細胞的全能性?？键c二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（3）過程：植物體細胞雜交植物細胞融合植物組織培養(yǎng)纖維素酶果膠酶電融合法、離心法（物理）PEG融合法、高Ca2+-高pH融合法（化學）融合完成的標志避光培養(yǎng)光照培養(yǎng)融合體系中有多個原生質(zhì)體A和多個原生質(zhì)體B，由于融合是隨機的，所以除了會出現(xiàn)融合原生質(zhì)體AB，也會出現(xiàn)融合原生質(zhì)體AA和融合原生質(zhì)體BB（只考慮兩兩融合）；又由于融合的的成功率不是100%，所以除了會出現(xiàn)融合細胞，也會有未融合的原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B。如何篩選出雜種細胞AB呢？考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（3）過程：考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（3）過程--篩選出雜種細胞AB方法1：互補選擇法第一次培養(yǎng)在適合A不適合B的條件下第二次培養(yǎng)在適合B不適合A的條件下淘汰B和BB型的細胞淘汰A和AA型的細胞選出AB型細胞方法2：融合前兩個親本有可分辨的明顯標記原生質(zhì)體A（紅色熒光蛋白）原生質(zhì)體B（綠色熒光蛋白）選出有紅綠色熒光的AB型細胞選擇考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（3）過程--篩選出雜種細胞AB方法3：利用抗性互補原生質(zhì)體A：對放線菌素D有抗性，但在MS培養(yǎng)基不能超過50個世代原生質(zhì)體B：對放線菌素D敏感，但能在MS培養(yǎng)基生生長。將雜種細胞培養(yǎng)在含有放線菌素D的MS培養(yǎng)基上即可?？键c二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（4）植物體細胞雜交后代的遺傳變化項目體細胞雜交P1：2n(Aabb)與P2：2m(Ddee)生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和（2n+2m）兩親本染色體組數(shù)之和（2+2）兩親本基因之和（AabbcDdee）考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用1.植物體細胞雜交技術(shù)（5）意義打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種。植物體細胞雜交育種雜交育種誘導多倍體秋水仙素四倍體四倍體二倍體局限性：即使雜交成功也可能不產(chǎn)生人們想要的性狀。生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的。植物組織培養(yǎng)與植物體細胞雜交技術(shù)的比較植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交技術(shù)原理過程意義聯(lián)系細胞膜的流動性和植物細胞的全能性植物細胞的全能性離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織脫分化再分化根、芽或胚狀體植物體生長發(fā)育植物細胞A植物細胞B原生質(zhì)體A去壁原生質(zhì)體B去壁人工誘導融合的原生質(zhì)體AB雜種細胞AB愈傷組織脫分化再生細胞壁雜種植株再分化保持優(yōu)良性狀,繁殖速度快、大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟效益植物體細胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)克服不同種生物遠緣雜交的障礙考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2.植物細胞工程的應(yīng)用（1）植物繁育的新途徑--快速繁殖技術(shù)用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫作微型繁殖技術(shù)。外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽試管苗優(yōu)點：①高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖;②可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性（無性繁殖）;③不受自然生長季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短。考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2.植物細胞工程的應(yīng)用（1）植物繁育的新途徑--作物脫毒用無性繁殖的方式進行繁殖的作物，它們感染的病毒很容易傳給后代，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會導致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。取植物頂端分生區(qū)附近的莖尖、芽尖等組織（病毒極少，甚至無病毒）植物組織培養(yǎng)脫毒苗考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2.植物細胞工程的應(yīng)用（2）作物新品種的培育--單倍體育種花藥中的花粉單倍體幼苗秋水仙素純合體篩選優(yōu)良性狀純合體愈傷組織離體培養(yǎng)脫分化再分化四倍體（AAaa）單倍體(AA、aa、Aa)（2個染色體組）四倍體(AAAA、aaaa、AAaa)考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2.植物細胞工程的應(yīng)用（2）作物新品種的培育--突變體的利用在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。從產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。再分化突變體愈傷組織外植體脫分化誘變處理（紫外線，輻射）新品種篩選培育變異不定向項目單倍體育種突變體的利用原理優(yōu)點明顯縮短育種年限產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀過程

基因突變和植物細胞的全能性單倍體單倍體育種與突變體的利用的比較染色體變異和植物細胞的全能性考點二

植物體細胞雜交技術(shù)及植物細胞工程的應(yīng)用2.植物細胞工程的應(yīng)用（3）細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

初生代謝產(chǎn)物：生物生長生存所必需的代謝活動，整個生命過程一直進行。次生代謝產(chǎn)物：不是植物基本的生命活動所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。愈傷組織振蕩分散細胞懸液細胞懸浮培養(yǎng)外植體脫分化培養(yǎng)細胞產(chǎn)物提取注意：細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細胞培養(yǎng)技術(shù)（在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)）的應(yīng)用。比較項目植物組織培養(yǎng)植物細胞培養(yǎng)目的原理過程應(yīng)用獲得植物體獲得細胞產(chǎn)物植物細胞的全能性細胞增殖快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等植物組織培養(yǎng)和植物細胞培養(yǎng)的比較練習：(2023·廣東卷，12)人參皂苷是人參的主要活性成分?？蒲腥藛T分別誘導人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產(chǎn)率。下列敘述錯誤的是(

)A.細胞融合前應(yīng)去除細胞壁B.高Ca2+-高pH溶液可促進細胞融合C.融合的細胞即為雜種細胞D.雜種細胞可能具有生長快速的優(yōu)勢C練習：(2024·湖北卷，11)植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分蘗能力強、結(jié)實性好。科研人員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，過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(

)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B練習：(2024·甘肅卷，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)基用于誘導生根，其細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D練習：(多選)(2025·遼寧錦州期中)《本草綱目》記載，櫻桃具有利脾、止瀉的功效。櫻桃中的槲皮素等酚類化合物具有抗氧化活性。我國已經(jīng)利用組織培養(yǎng)技術(shù)繁育櫻桃優(yōu)良品種，滿足人們食用和藥用需要。下列敘述正確的是(

)A.應(yīng)用微型繁殖技術(shù)可獲得大量櫻桃脫毒苗B.可以選用櫻桃幼嫩的芽原基和葉原基作外植體C.富含色氨酸的培養(yǎng)基有利于櫻桃幼嫩的芽合成生長素D.應(yīng)用櫻桃細胞培養(yǎng)可工廠化生產(chǎn)初生代謝產(chǎn)物槲皮素ABC練習：(2024·江蘇卷，13)圖示為植物原生質(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)C練習：(多選)(2024·山東卷，20)下列關(guān)于植物愈傷組織的說法正確的是(

)A.用果膠酶和膠原蛋白酶去除愈傷組織的細胞壁獲得原生質(zhì)體B.融合的原生質(zhì)體需再生出細胞壁后才能形成愈傷組織C.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D.通過愈傷組織再生出多個完整植株的過程屬于無性繁殖BD練習：（2025·四川·高考真題）研究人員用花椰菜（BB，2n=18）根與黑芥（CC，2n=16）葉片分別制備原生質(zhì)體，經(jīng)PEG誘導融合形成雜種細胞，進一步培養(yǎng)獲得再生植株，其中的植株N經(jīng)鑒定有33條染色體。下列敘述正確的是（

）A．兩個原生質(zhì)體融合形成的細胞即為雜種細胞B．再生植株N的形成證明雜種細胞仍具有全能性C．花椰菜和黑芥的原生質(zhì)體能融合，證明兩種植物間不存在生殖隔離D．植株N的B組和C組染色體不能正常聯(lián)會配對，無法產(chǎn)生可育配子B練習：（2025·黑吉遼蒙卷·高考真題）利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得紅豆杉試管苗，有助于解決紫杉醇藥源短缺問題。下列敘述正確的是（

）A．細胞分裂素和生長素的比例會影響愈傷組織的形成B．培養(yǎng)基先分裝到錐形瓶，封口后用干熱滅菌法滅菌C．芽原基細胞由于基因選擇性表達，不能用作外植體D．紫杉醇不能通過細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)來獲取，植物組織培養(yǎng)優(yōu)勢明顯A練習：（2025·浙江·高考真題）某研究小組進行微型月季的快速繁殖研究，結(jié)果如表所示。下列敘述正確的是（

）流