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第一节　植物细胞工程
课时概念解析　本课时的概念为“植物组织培养技术是利用细胞全能性，在无菌条件下， 将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术”“植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术”，这两个概念的建构需要以下基本概念或证据的支持：
1.植物细胞的全能性使离体细胞、组织和器官发育成完整植株成为可能。
2.离体的植物细胞、组织和器官需要在适宜的条件下才可发育成完整的植株。
3.植物体细胞杂交需要获得原生质体。
4.植物体细胞杂交技术可以打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合。
一、植物组织培养技术
1.概念
2.步骤
提醒：①因杂菌生长快，会和培养物争夺营养，并产生有害物质，导致培养物死亡，故植物组织培养过程中应严格进行无菌操作。
②若选择植物的器官作为外植体，接种时应注意形态学下端朝下插入培养基中。
[微思考]
为什么一般选择植物的幼嫩部分或含有形成层的部分作为外植体？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
3.植物茎尖组织培养过程图
4.天竺葵的组织培养
(1)培养基的配制与灭菌
(2)培养基的配制与灭菌
(3)外植体的选择与制备
(5)诱导脱分化与再分化
[辨正误]
(1)植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。(　　)
(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。(　　)
(3)培养基中生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响脱分化和再分化。(　　)
(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样。(　　)
(5)通过植物组织培养获得的幼苗即可移植于大田种植。(　　)
观察下列利用胡萝卜的根进行组织培养的流程图，回答下列问题：
(1)图示①②是植物组织培养的两个核心过程，分别表示什么过程？诱导形成愈伤组织的过程中往往需要避光培养，为什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(2)若选取胡萝卜的叶肉细胞作为外植体，通过脱分化获得的愈伤组织细胞含有叶绿体吗？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
1.体现细胞全能性的条件
材料 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素
外界条件 ①无菌操作；②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照
2.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响
【学以致用】
1.(2024·江苏淮安期中)淮安某公司利用蝴蝶兰叶片进行离体培养获得植株，这种快速繁殖蝴蝶兰应用的主要生物学原理是(　　)
A.细胞通过有丝分裂增殖
B.基因选择性表达
C.植物细胞具有全能性
D.叶肉细胞能够自养
不同细胞全能性的大小
(1)体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
(2)不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。
(3)不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。　　　
2.(2024·江苏无锡模拟预测)下列关于“菊花的组织培养”的实验，叙述错误的是(　　)
A.实验材料和用具都要灭菌，接种器械采用干热灭菌法灭菌
B.在酒精灯火焰旁进行接种
C.脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照
D.挑出的愈伤组织先转接到生芽培养基，生芽后再转接到生根培养基
二、植物体细胞杂交技术
提醒：①原生质体≠原生质层
原生质体是具有细胞壁的细胞去掉细胞壁后剩余的部分，包括细胞质膜、细胞质和细胞核等；原生质层包括细胞质膜、液泡膜和两层膜间的细胞质。
②原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株。
[微思考]
1.与杂种细胞再生出细胞壁密切相关的两种细胞器是什么？如何验证杂种细胞再生出细胞壁？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2.从遗传变异的角度分析，植物体细胞杂交技术的原理是什么？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
[辨正误]
(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。(　　)
(2)原生质体也具有细胞全能性。(　　)
(3)若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型。(　　)
(4)经植物体细胞杂交技术克服了不同种植物之间杂交的不亲和障碍，可用于培育新品种。(　　)
如图为植物体细胞杂交技术流程图，其中A和B分别表示两种二倍体植物细胞。请据图分析回答下列问题：
(1)植物体细胞杂交过程中，培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(2)将若干a和b等量混合后，经过程②得到的细胞类型有几种？若只考虑两两融合，则融合细胞有哪几种？我们需要筛选出哪一种？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(3)通过体细胞杂交获得的植株是否可育？说出你的理由。
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
(4)若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数：________；染色体组数：________；基因型：________；属于可遗传变异类型中的________________。
【学以致用】
3.(多选)(2024·江苏扬州阶段练习)如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是(　　)
A.植物体细胞杂交技术体现了植物细胞质膜的功能特性
B.愈伤组织的代谢类型是异养需氧型
C.上述培育过程中包含有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程
D.“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体变异
4.玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β 胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：
(1)制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)原生质体融合过程体现了细胞质膜____________的结构特点。
(3)图中融合的杂种细胞中含有________个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生________个四分体。
(4)③过程________(填“需要”或“不需要”)在光下进行，⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中____________________有关。
1.下列有关植物细胞的全能性的说法错误的是(　　)
A.体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因
B.高度分化的细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一
D.从一粒玉米种子长成一棵植株体现出细胞具有全能性
2.(2023·镇江高二检测)科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述错误的是(　　)
茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/株
小于0.3 mm 20 1
0.3 ～0.5 mm 20 10
大于0.6 mm 20 13
A.培养基中需要添加蔗糖，其目的是为植物细胞提供营养，同时调节渗透压
B.根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例
C.外植体接种时，在酒精灯火焰旁将茎段任意方向插入培养基
D.“大于0.6 mm”大小的茎尖有利于培养分化甘薯苗
3.(2023·江苏泰州模拟预测)为实现多肉植物的规模化生产，科研人员开展了如下研究。下列相关叙述错误的是(　　)
→→→
A.过程①宜选择幼嫩的叶片，分别用体积分数为70%的酒精和氯化汞消毒处理
B.过程②应避光培养，防止愈伤组织分化成筛管、维管等
C.过程③应配制2种培养基，其主要目的是满足不同阶段试管苗对特定激素的需求
D.过程④应在珍珠岩基质中添加适量蔗糖，为幼苗生长提供碳源
4.(多选)(2024·江苏泰州期末)甘蔗新台糖22号(ROC22)具有高产高糖等优良特性，但耐寒性差；桂糖28号(GT28)耐寒。研究者欲利用这两个品种进行植物体细胞杂交以培育新品种，下列相关叙述正确的是(　　)
A.甘蔗幼叶在70%酒精消毒后须用无菌水冲洗
B.酶解液的渗透压过低可能导致产生细胞碎片
C.台盼蓝染液检测原生质体的活力时活细胞被染成蓝色
D.ROC22和GT28杂合体细胞再生植株一定耐寒又高产
第一节　植物细胞工程
一、
自主梳理
1.细胞全能性　离体　无菌　完整植株
2.原生质体　次氯酸钠溶液　无菌水　生长、分化　无菌　氮源　植物激素　发育途径　分化　分生　薄壁　分裂　诱导分化　胚状体　相对浓度　pH　自然环境
微思考
提示：细胞分化程度低，分裂能力强，全能性较高，易于培养。
3.接种　愈伤组织　生芽　生根
4.(1)母液　(2)～　瓶口或瓶壁上　高压蒸汽灭菌锅　彻底灭菌　(3)幼嫩　70%　氯化汞　叶脉　外植体　(4)6～8　灼烧　交叉污染　(5)生芽　生根　(6)蛭石或珍珠岩
辨正误
(1)√
(2)×　提示：愈伤组织是外植体经脱分化后形成的。
(3)√
(4)×　提示：植物组织培养的不同阶段使用不同的培养基。
(5)×　提示：通过植物组织培养获得的幼苗需要进行炼苗，成功后才可移植于大田种植。
合作探究
(1)提示：脱分化、再分化。在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
(2)提示：不含有。通过脱分化，叶肉细胞改变了发育途径，逐步失去了原有的特定的结构和功能。
学以致用
1.C　[细胞通过有丝分裂增殖可以产生数量更多的细胞，A错误；基因选择性表达是细胞分化的基础，可以产生多种多样的细胞，B错误；细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，是植物组织培养的主要生物学原理，C正确；自养指的是能够将无机物转变为有机物，叶肉细胞在离体培养时脱分化形成愈伤组织，不能进行光合作用，D错误。]
2.A　[植物组织培养需要进行无菌操作，防止杂菌污染，所用器械需灼烧灭菌，实验材料需消毒操作，A错误；接种时在酒精灯火焰旁，B正确；脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照，目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用，C正确；诱导愈伤组织形成试管苗的过程，需要将生长良好的愈伤组织先转接到诱导生芽的培养基上，长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导生根，D正确。]
二、
自主梳理
新品种植物体　电融合　聚乙二醇(PEG)　不同种植物之间杂交的不亲和障碍　生殖隔离　远缘物种　核质融合　不够稳定　寿命较短
微思考
1.提示：高尔基体和线粒体。验证再生出细胞壁的实验：质壁分离和质壁分离复原实验。
2.提示：染色体(数量)变异。
辨正误
(1)×　提示：植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株。
(2)√　(3)√　(4)√
合作探究
(1)提示：一方面为原生质体提供营养，另一方面维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
(2)提示：细胞类型有3种，即未融合的细胞、两两融合的细胞和多细胞融合体。其中两两融合的细胞为aa、bb和ab。需筛选出ab。
(3)提示：可育。因为通过体细胞杂交获得的植株为异源四倍体，含有同源染色体，可以正常联会。
(4)2x＋2y　4个　AabbccDd　染色体数量变异
学以致用
3.BD　[植物体细胞杂交技术体现了植物细胞质膜的结构特点，即细胞质膜具有一定的流动性，A错误；愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用制造有机物，因此其代谢类型是异养需氧型，B正确；题述过程中包含有丝分裂、细胞分化，没有减数分裂过程，C错误；“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体数量变异，D正确。]
4.(1)原生质体吸水涨破　(2)具有(一定的)流动性
(3)4　22　(4)不需要　植物激素的种类和比例
解析　(1)制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(2)原生质体融合过程体现了细胞质膜具有一定的流动性的结构特点。(3)由于玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有44条染色体，培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程为杂种细胞再生出细胞壁，不需要在光下进行，⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。
随堂检测
1.D　[从一粒玉米种子长成一棵植株实质是从幼体长成成熟植株的过程，不能体现植物细胞的全能性，D错误。]
2.C　[不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，B正确；外植体接种时，在酒精灯火焰旁应将茎段基部插入培养基，利于吸收水分和养分，C错误；由表格数据分析可知，“大于0.6 mm”大小的茎尖分化苗数最多，有利于培养分化甘薯苗，D正确。]
3.D　[过程①选取幼嫩的叶片(分化程度相对较低)，流水冲净后，用体积分数为70%的酒精浸泡10 s后，再用无菌水冲洗2～3次后，用无菌滤纸吸干表面水分，浸没在质量分数为0.1%的氯化汞溶液中约5 min，取出叶片后，立即用无菌水漂洗4～6次，A正确；过程②诱导愈伤组织期间一般不需要光照，为了防止愈伤组织分化成筛管、维管等，应避光培养，B正确；过程④将试管苗移植到消过毒的珍珠岩基质中，是为了试管苗适应外界环境，再移栽到土壤中。试管苗能进行光合作用合成有机物，不需要在珍珠岩基质中添加适量蔗糖作为碳源，D错误。]
4.AB　[甘蔗幼叶在70%酒精消毒后须用无菌水冲洗，以免残留酒精对植物细胞造成损害，A正确；酶解液的渗透压过低，可能会导致原生质体渗透吸水涨破，产生细胞碎片，B正确；台盼蓝可穿透死细胞的细胞膜，使死细胞着色，但无法进入活细胞内，C错误；ROC22和GT28杂合体细胞拥有耐寒和高产的基因，但这些基因的表达受多种因素影响，不一定能表达出来，因此不能确定再生植株是否一定耐寒又高产，D错误。](共52张PPT)
第二章　细胞工程　
第一节　植物细胞工程
本课时的概念为“植物组织培养技术是利用细胞全能性，在无菌条件下， 将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术”“植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术”，这两个概念的建构需要以下基本概念或证据的支持：
1.植物细胞的全能性使离体细胞、组织和器官发育成完整植株成为可能。
2.离体的植物细胞、组织和器官需要在适宜的条件下才可发育成完整的植株。
3.植物体细胞杂交需要获得原生质体。
4.植物体细胞杂交技术可以打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合。
课时概念解析
目录 CONTENTS
1.植物组织培养技术
2.植物体细胞杂交技术
3.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
思维导图
自主梳理
1.概念
细胞全能性
离体
无菌
完整植株
2.步骤
原生质体
次氯酸钠溶液
无菌水
生长、分化
无菌
氮源
植物激素
发育途径
分化
分生
薄壁
分裂
诱
导分化
胚状体
相对浓度
pH
自然环境
提醒：①因杂菌生长快，会和培养物争夺营养，并产生有害物质，导致培养物死亡，故植物组织培养过程中应严格进行无菌操作。
②若选择植物的器官作为外植体，接种时应注意形态学下端朝下插入培养基中。
[微思考]
为什么一般选择植物的幼嫩部分或含有形成层的部分作为外植体？
提示：细胞分化程度低，分裂能力强，全能性较高，易于培养。
●对于二倍体植物而言，生殖细胞胚能发育成正常可育的植株吗？如果不能，该怎么处理？
提示：生殖细胞胚发育成单倍体，是不育的。可对单倍体幼苗进行低温处理或秋水仙素处理，诱导染色体加倍成为可育植株。　　　
3.植物茎尖组织培养过程图
接种
愈伤组织
生芽
生根
4.天竺葵的组织培养
(1)培养基的配制与灭菌
母液
(2)培养基的配制与灭菌
瓶口或瓶壁上
高压蒸汽灭菌锅
彻底灭菌
(3)外植体的选择与制备
幼嫩
70%
氯化
汞
叶脉
外植体
6～8
灼烧
交叉污染
(5)诱导脱分化与再分化
生芽
生根
蛭石或珍
珠岩
[辨正误]
(1)植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。( )
(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。( )
提示：愈伤组织是外植体经脱分化后形成的。
(3)培养基中生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响脱分化和再分化。( )
(4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样。( )
提示：植物组织培养的不同阶段使用不同的培养基。
(5)通过植物组织培养获得的幼苗即可移植于大田种植。( )
提示：通过植物组织培养获得的幼苗需要进行炼苗，成功后才可移植于大田种植。
×
√
√
×
×
观察下列利用胡萝卜的根进行组织培养的流程图，回答下列问题：
(1)图示①②是植物组织培养的两个核心过程，分别表示什么过程？诱导形成愈伤组织的过程中往往需要避光培养，为什么？
提示：脱分化、再分化。在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
观察下列利用胡萝卜的根进行组织培养的流程图，回答下列问题：
(2)若选取胡萝卜的叶肉细胞作为外植体，通过脱分化获得的愈伤组织细胞含有叶绿体吗？
提示：不含有。通过脱分化，叶肉细胞改变了发育途径，逐步失去了原有的特定的结构和功能。
●胡萝卜根部不含叶绿体，植物组织培养长出的植物叶片含有叶绿体吗？
提示：含有。因为根部的细胞含有该植株全套遗传物质，可以指导叶绿体的形成。
●在植物组织培养过程中，需要两次“转接”，一是将愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，二是长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，请问“转接”的原因是什么？
提示：诱导生芽和诱导生根的培养基不同，它们之间最大的差别是生长素和细胞分裂素的相对浓度的不同。
●培养基中的试管苗能不能直接移栽到大田土壤中？应如何操作？目的是什么？
提示：不能。应炼苗后再移栽。目的是使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移栽到大田能顺利成活。
●图示根尖组织培养获得植株，其能否保持母株的优良性状？并分析原因。
提示：能够保持母株的优良性状。根尖细胞是体细胞，利用根尖作为外植体经组织培养获得的植株的遗传物质与母株相同，故能够保持母株的优良性状。　　　
1.体现细胞全能性的条件
材料 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素
外界条件 ①无菌操作；②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照
2.生长素和细胞分裂素用量的比例对植物细胞发育方向的影响
【 学以致用 】
C
1.(2024·江苏淮安期中)淮安某公司利用蝴蝶兰叶片进行离体培养获得植株，这种快速繁殖蝴蝶兰应用的主要生物学原理是(　　)
A.细胞通过有丝分裂增殖 B.基因选择性表达
C.植物细胞具有全能性 D.叶肉细胞能够自养
解析：细胞通过有丝分裂增殖可以产生数量更多的细胞，A错误；
基因选择性表达是细胞分化的基础，可以产生多种多样的细胞，B错误；
细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，是植物组织培养的主要生物学原理，C正确；
自养指的是能够将无机物转变为有机物，叶肉细胞在离体培养时脱分化形成愈伤组织，不能进行光合作用，D错误。
不同细胞全能性的大小
(1)体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
(2)不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。
(3)不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。　　　
A
2.(2024·江苏无锡模拟预测)下列关于“菊花的组织培养”的实验，叙述错误的是(　　)
A.实验材料和用具都要灭菌，接种器械采用干热灭菌法灭菌
B.在酒精灯火焰旁进行接种
C.脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照
D.挑出的愈伤组织先转接到生芽培养基，生芽后再转接到生根培养基
解析：植物组织培养需要进行无菌操作，防止杂菌污染，所用器械需灼烧灭菌，实验材料需消毒操作，A错误；
接种时在酒精灯火焰旁，B正确；
脱分化期间一般不需要光照，再分化过程中需给予适当光照，目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体进行光合作用，C正确；
诱导愈伤组织形成试管苗的过程，需要将生长良好的愈伤组织先转接到诱导生芽的培养基上，长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导生根，D正确。
新品种植物体
电融合
聚乙二醇(PEG)
不同种植物之间杂交的不亲和
障碍
生殖隔离
远缘物种
核质融合
不够稳定
寿命较短
提醒：①原生质体≠原生质层
原生质体是具有细胞壁的细胞去掉细胞壁后剩余的部分，包括细胞质膜、细胞质和细胞核等；原生质层包括细胞质膜、液泡膜和两层膜间的细胞质。
②原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株。
[微思考]
1.与杂种细胞再生出细胞壁密切相关的两种细胞器是什么？如何验证杂种细胞再生出细胞壁？
提示：高尔基体和线粒体。验证再生出细胞壁的实验：质壁分离和质壁分离复原实验。
2.从遗传变异的角度分析，植物体细胞杂交技术的原理是什么？
提示：染色体(数量)变异。
×
[辨正误]
(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。( )
提示：植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株。
(2)原生质体也具有细胞全能性。( )
(3)若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型。( )
(4)经植物体细胞杂交技术克服了不同种植物之间杂交的不亲和障碍，可用于培育新品种。( )
√
√
√
如图为植物体细胞杂交技术流程图，其中A和B分别表示两种二倍体植物细胞。请据图分析回答下列问题：
(1)植物体细胞杂交过程中，培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？
提示：一方面为原生质体提供营养，另一方面维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。
(2)将若干a和b等量混合后，经过程②得到的细胞类型有几种？若只考虑两两融合，则融合细胞有哪几种？我们需要筛选出哪一种？
提示：细胞类型有3种，即未融合的细胞、两两融合的细胞和多细胞融合体。其中两两融合的细胞为aa、bb和ab。需筛选出ab。
(3)通过体细胞杂交获得的植株是否可育？说出你的理由。
提示：可育。因为通过体细胞杂交获得的植株为异源四倍体，含有同源染色体，可以正常联会。
(4)若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数：____________；染色体组数：______；基因型：______________；属于可遗传变异类型中的________________。
2x＋2y
4个
AabbccDd
染色体数量变异
●植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞质膜具有(一定的)流动性和细胞的全能性
过程
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位，最容易诱导脱分化 不同植物的体细胞
技术操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导原生质体融合
关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂；二者均属于无性繁殖，不遵循孟德尔遗传规律
●杂种植株遗传物质的变化
(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
(2)染色体组数
染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
(3)基因型
杂种植株的基因型为原两种植物的基因型之和。　　　
【 学以致用 】
BD
3.(多选)(2024·江苏扬州阶段练习)如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是(　　)
A.植物体细胞杂交技术体现了植物细胞质膜的
功能特性
B.愈伤组织的代谢类型是异养需氧型
C.上述培育过程中包含有丝分裂、细胞分化和
减数分裂等过程
D.“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染
色体变异
解析：植物体细胞杂交技术体现了植物细胞质膜的结构特点，即细胞质膜具有一定的流动性，A错误；
愈伤组织不含叶绿体，不能进行光合作用制造有机物，因此其代谢类型是异养需氧型，B正确；
题述过程中包含有丝分裂、细胞分化，没有减数分裂过程，C错误；
“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体数量变异，D正确。
A.植物体细胞杂交技术体现了植物细胞质膜的功能特性
B.愈伤组织的代谢类型是异养需氧型
C.上述培育过程中包含有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程
D.“白菜—甘蓝”杂种植株产生的变异属于染色体变异
4.玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β 胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：
(1)制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止_________________________。
(2)原生质体融合过程体现了细胞质膜_____________________的结构特点。
原生质体吸水涨破
具有(一定的)流动性
(3)图中融合的杂种细胞中含有________个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生________个四分体。
(4)③过程________(填“需要”或“不需要”)在光下进行，⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中____________________有关。
4
22
不需要
植物激素的种类和比例
解析：(1)制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。
(2)原生质体融合过程体现了细胞质膜具有一定的流动性的结构特点。
(3)由于玉米(2N＝20)和水稻(2M＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有44条染色体，培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。
(4)③过程为杂种细胞再生出细胞壁，不需要在光下进行，⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。
D
1.下列有关植物细胞的全能性的说法错误的是(　　)
A.体细胞具有发育成完整个体所必需的全部基因
B.高度分化的细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一
D.从一粒玉米种子长成一棵植株体现出细胞具有全能性
解析：从一粒玉米种子长成一棵植株实质是从幼体长成成熟植株的过程，不能体现植物细胞的全能性，D错误。
C
2.(2023·镇江高二检测)科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述错误的是(　　)
茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/株
小于0.3 mm 20 1
0.3 ～0.5 mm 20 10
大于0.6 mm 20 13
A.培养基中需要添加蔗糖，其目的是为植物细胞提供营养，同时调节渗透压
B.根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例
C.外植体接种时，在酒精灯火焰旁将茎段任意方向插入培养基
D.“大于0.6 mm”大小的茎尖有利于培养分化甘薯苗
解析：不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，B正确；
外植体接种时，在酒精灯火焰旁应将茎段基部插入培养基，利于吸收水分和养分，C错误；
由表格数据分析可知，“大于0.6 mm”大小的茎尖分化苗数最多，有利于培养分化甘薯苗，D正确。
D
3.(2023·江苏泰州模拟预测)为实现多肉植物的规模化生产，科研人员开展了如下研究。下列相关叙述错误的是(　　)
A.过程①宜选择幼嫩的叶片，分别用体积分数为70%的酒精和氯化汞消毒处理
B.过程②应避光培养，防止愈伤组织分化成筛管、维管等
C.过程③应配制2种培养基，其主要目的是满足不同阶段试管苗对特定激素的需求
D.过程④应在珍珠岩基质中添加适量蔗糖，为幼苗生长提供碳源
A.过程①宜选择幼嫩的叶片，分别用体积分数为70%的酒精和氯化汞消毒处理
B.过程②应避光培养，防止愈伤组织分化成筛管、维管等
C.过程③应配制2种培养基，其主要目的是满足不同阶段试管苗对特定激素的需求
D.过程④应在珍珠岩基质中添加适量蔗糖，为幼苗生长提供碳源
解析：过程①选取幼嫩的叶片(分化程度相对较低)，流水冲净后，用体积分数为70%的酒精浸泡10 s后，再用无菌水冲洗2～3次后，用无菌滤纸吸干表面水分，浸没在质量分数为0.1%的氯化汞溶液中约5 min，取出叶片后，立即用无菌水漂洗4～6次，A正确；
过程②诱导愈伤组织期间一般不需要光照，为了防止愈伤组织分化成筛管、维管等，应避光培养，B正确；
过程④将试管苗移植到消过毒的珍珠岩基质中，是为了试管苗适应外界环境，再移栽到土壤中。试管苗能进行光合作用合成有机物，不需要在珍珠岩基质中添加适量蔗糖作为碳源，D错误。
AB
4.(多选)(2024·江苏泰州期末)甘蔗新台糖22号(ROC22)具有高产高糖等优良特性，但耐寒性差；桂糖28号(GT28)耐寒。研究者欲利用这两个品种进行植物体细胞杂交以培育新品种，下列相关叙述正确的是(　　)
A.甘蔗幼叶在70%酒精消毒后须用无菌水冲洗
B.酶解液的渗透压过低可能导致产生细胞碎片
C.台盼蓝染液检测原生质体的活力时活细胞被染成蓝色
D.ROC22和GT28杂合体细胞再生植株一定耐寒又高产
解析：甘蔗幼叶在70%酒精消毒后须用无菌水冲洗，以免残留酒精对植物细胞造成损害，A正确；
酶解液的渗透压过低，可能会导致原生质体渗透吸水涨破，产生细胞碎片，B正确；
台盼蓝可穿透死细胞的细胞膜，使死细胞着色，但无法进入活细胞内，C错误；
ROC22和GT28杂合体细胞拥有耐寒和高产的基因，但这些基因的表达受多种因素影响，不一定能表达出来，因此不能确定再生植株是否一定耐寒又高产，D错误课时精练6　植物细胞工程
(时间：30分钟　分值：50分)
选择题：第1～11题，每小题3分，共33分。
【基础对点】
知识点1　植物组织培养技术
1.器官发生途径是指利用外植体脱分化产生愈伤组织再分化产生根与芽，或者直接从外植体上诱导不定芽并最终长成完整植株的过程。下列叙述错误的是(　　)
器官发生途径一般需要添加植物激素
器官发生途径能在母体植物上直接完成
器官发生途径过程中存在基因选择性表达
器官发生途径依赖于细胞核中的全套遗传信息
2.(2024·江苏扬州月考)植物组织培养的不同阶段均涉及对光照的控制。下列叙述错误的是(　　)
脱分化过程通常需要避光，有利于愈伤组织的形成和生长
再分化过程通常需提供光，无光条件下形成的试管苗一般为黄化苗
在有光照的条件下培养植物组织，培养基中无需添加有机物成分
光既是培养物光合作用的能量来源，也是调节培养物生长发育的信号
3.如图为植物组织培养技术的流程图，下列相关说法错误的是(　　)
植物组织培养过程需细胞分裂素和生长素共同调节
②试管中细胞全能性最高
①→②、②→④分别是脱分化和再分化过程
①→④过程培养基成分保持不变
知识点2　植物体细胞杂交技术
4.设计植物体细胞杂交实验是为获得性状优良的新品种作物，通常不需要考虑的是(　　)
选择具有优良性状的亲本
选择去除细胞壁的酶
亲本间存在的生殖隔离
培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例
5.(2024·江苏常州阶段练习)下图表示用草木樨状黄芪(2n＝32)和霸王鞭(2n＝22)培育抗盐新品种的过程。下列有关叙述错误的是(　　)
①过程需在等渗溶液中用相应的酶处理
原生质体A 和原生质体B的细胞器种类相同
过程③完成的标志是再生出新的细胞壁
经过④过程所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组
6.(2024·江苏常州期末)下列关于利用中华猕猴桃和狗枣猕猴桃进行植物体细胞杂交的叙述，错误的是(　　)
中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，不宜使用杂交育种方法培育新品种
常采用酶解法制备原生质体，且原生质体的产量和活力与酶解时间呈正相关
发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，以形成新的细胞壁
利用这种方法培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异
7.宋代诗人苏轼的诗中写到“日啖荔枝三百颗，不辞长作岭南人”。作为“南国四大果品”之一，荔枝果肉多汁酸甜可口，营养价值很高。下图是科研人员利用现代生物科技培育无核荔枝的流程图。下列叙述错误的是(　　)
过程①获得的原生质体具有的结构包括细胞质膜、细胞质及细胞核
过程②需要用秋水仙素处理诱导细胞壁再生
过程③获得的无核荔枝可能具有荔枝A和荔枝B的优良性状
三倍体荔枝的培育过程中用到了植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术等
【综合提升】
8.(2023·江苏卷，13)研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(　　)
从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡
检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色
聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞
9.(2024·江苏南通阶段练习)胞质杂种是指两个原生质体融合产生的杂种细胞，其中一个细胞的细胞核消失后，两个原生质体的细胞质杂交得到的个体。科研人员利用雄性不育的品种A与可育的品种B通过植物体细胞杂交技术获得了雄性不育的胞质杂种“华柚2号”，制备过程如下图所示，其中GFP(绿色荧光蛋白)基因转入了品种A的细胞核基因组中。经检测，“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，下列说法正确的是(　　)
上述过程包括有丝分裂、细胞分化、减数分裂等
杂种细胞的形成是植物体细胞杂交技术完成的标志
“华柚2号”的获得说明控制雄性不育的基因可能位于线粒体中
应筛选发绿色荧光的杂种细胞C经植物组织培养技术获得“华柚2号”
10.(多选)实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述正确的是(　　)
获得该杂种植株时需要考虑两种高等植物间的生殖隔离问题
可利用聚乙二醇、秋水仙素等方法诱导原生质体融合
可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体
若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目不都为62条
11.(多选)(2024·江苏南通阶段练习)科研人员研究了不同浓度的聚乙二醇(PEG)对沙打旺和紫花苜蓿原生质体融合率的影响，实验结果如下图，异源融合率是指不同种的原生质体发生融合的概率，已知PEG浓度较高时对细胞具有毒害作用，下列相关叙述正确的是(　　)
除了用PEG诱导融合之外还可用电融合法等
可利用不同缺陷型的突变体细胞之间的互补作用将杂种细胞筛选出来
本实验中，不同PEG浓度下同源融合率均大于异源融合率
实验结果显示本实验诱导紫花苜蓿与沙打旺原生质体融合的最佳PEG浓度为40%
12.(17分)花椰菜(2n＝18)，对黑腐病无抗性。黑芥(2n＝16)为花椰菜近缘野生种，对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国科学家用花椰菜下胚轴细胞和黑芥叶肉细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得抗黑腐病的杂合新植株。回答下列问题：
(1)(2分)在获取原生质体时，科学家利用含有____________________酶的蜗牛消化道提取液来降解细胞壁。
(2)(5分)植物组织培养常用MS培养基，该培养基中的蔗糖的作用是______________________________________________________________________
______________________________________________________________________(答出1点即可)。
与微生物培养基的营养成分相比，诱导愈伤组织的培养基除了添加糖类外，还应该添加_______________________________________________________________。
(3)(4分)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。融合细胞再生为完整植株的根本原因是________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)(6分)理论上获得的杂种植株染色体数目为____________，科学家对部分杂合新植株的染色体进行计数，结果如下表所示。
植株 杂合新植株1 杂合新植株2 杂合新植株3
染色体数/条 58 19 30
推测产生上述现象的原因是_____________________________________________
_____________________________________________________________________。
课时精练6　植物细胞工程
1.B　[利用外植体脱分化产生愈伤组织再分化产生根与芽等的过程一般需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，A正确；由题干可知，器官发生的两种途径都需要利用外植体，而不能在母体植物上直接完成，B错误；器官发生的原理是植物细胞的全能性，植物细胞具有全能性的原因是细胞核中具有该物种的全套遗传信息，D正确。]
2.C　[外植体脱分化形成愈伤组织时要遮光，该阶段的培养基中需添加有机物成分，C错误。]
3.D　[植物组织培养过程需细胞分裂素和生长素共同调节，细胞分裂素和生长素的比例不同，愈伤组织分化的方向也不同，A正确；①试管中为高度分化的组织细胞，②试管中细胞为脱分化形成的愈伤组织细胞，具有较高的全能性，④试管中为愈伤组织再分化后形成的幼体，所以②试管中细胞全能性最高，B正确；由上述分析可知，①→②、②→④分别是脱分化和再分化过程，脱分化和再分化过程中所用的培养基不同，C正确，D错误。]
4.C　[植物体细胞杂交技术可以克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，故通常不需要考虑亲本间存在的生殖隔离，C符合题意。]
5.B　[①过程去除植物细胞壁后，原生质体失去细胞壁的保护，所以需要在等渗溶液中进行，以防止原生质体吸水涨破或失去活性，A正确；叶肉细胞内有叶绿体，而胚轴细胞没有，故两者细胞器种类不完全相同，B错误；该题中的两个植物细胞，各有两个染色体组，并且两个植物细胞体内的染色体组不相同，故两细胞融合形成的细胞内含4个染色体组，D正确。]
6.B　[中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，通过杂交不能产生可育的后代，因此，不宜使用杂交育种方法培育新品种，A正确；获得原生质体的方法是酶解法，但原生质体的产量和活力与酶解时间未必呈正相关，B错误；与细胞壁形成有关的细胞器是高尔基体，因此，发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，C正确；利用这种方法，即体细胞杂交培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异，D正确。]
7.B　[过程①表示去除细胞壁，获得的原生质体包括细胞质膜、细胞质及细胞核，A正确；秋水仙素是诱导染色体加倍的，不能诱导细胞壁再生，B错误；由于无核荔枝具备荔枝A单倍体和荔枝B的遗传物质，所以无核荔枝可能具有荔枝A和荔枝B的优良性状，C正确；三倍体荔枝的培育过程中用到了植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术等，D正确。]
8.D　[去除植物细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，A错误；原生质体置于低渗溶液中会吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用台盼蓝处理，死的原生质体被染色，C错误；聚乙二醇促进原生质体融合后，两个细胞的叶绿体颜色有差异，可以以叶绿体颜色等差异为标志识别两种细胞融合后的杂种细胞，D正确。]
9.C　[上述过程中发生了有丝分裂和细胞分化，但没发生减数分裂，A错误；植物体的形成标志着植物体细胞杂交技术的完成，B错误；品种A雄性不育，雄性不育的胞质杂种“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，控制雄性不育的基因可能位于线粒体中，C正确；GFP(绿色荧光蛋白)基因转入了品种A的细胞核基因组中，而融合后的“华柚2号”不含品种A的细胞核基因，因此发绿色荧光的杂种细胞应被淘汰，D错误。]
10.CD　[植物体细胞杂交获得杂种植株克服了不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，故获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题，A错误；诱导植物原生质体融合时，可以采用物理方法(如电融合等)和化学方法(如聚乙二醇等)，秋水仙素不能诱导原生质体融合，B错误；杂种原生质体同时含有红色液泡和叶绿体，同种原生质体融合得到的细胞仅有红色液泡或叶绿体，所以可利用光学显微镜筛选得到融合后的杂种原生质体，C正确；若原生质体均为两两融合，则会形成3种细胞，即矮牵牛细胞自身融合的细胞、枸杞细胞自身融合的细胞、杂种细胞，所以融合后的细胞中染色体数目为28条或96条或62条，D正确。]
11.ABC　[同源融合率＝总融合率－异源融合率，根据柱状图分析，不同PEG浓度同源融合率均大于异源融合率，C正确；实验结果显示诱导紫花苜蓿与沙打旺原生质体融合的最佳PEG浓度为35%，该浓度下总融合率较低，但异源融合率最高，同时PEG浓度相对较低对细胞的毒害作用较小，D错误。]
12.(1)纤维素酶和果胶
(2)提供合成其他有机物的原料和能源、维持细胞渗透压　植物激素
(3)融合细胞含植株生长、发育的全套遗传信息
(4)34　细胞融合是随机的，可能存在多个细胞融合，融合过程中可能存在染色体丢失
解析　(1)植物细胞壁的成分是纤维素和果胶，因而在获取原生质体时，利用酶的专一性，科学家可以用含纤维素酶和果胶酶的蜗牛消化道提取液来除去细胞壁。(2)MS培养基中的蔗糖能提供合成其他有机物的原料和能源、维持细胞渗透压。诱导愈伤组织的培养基除了添加糖类外，还应该添加植物激素等。(3)融合细胞含植株生长、发育的全套遗传信息，因而可以再生为完整植株。(4)花椰菜(2n＝18)与黑芥(2n＝16)杂交，获得染色体数目为34的融合细胞，融合细胞形成的完整植株体内也有34条染色体。由于细胞融合是随机的，可能存在多个细胞融合，融合过程中也可能存在染色体丢失，因而杂合新植株中的染色体数会出现表格所示情况。

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