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(共93张PPT)
植物细胞工程
第58课时
1.阐明植物组织培养的原理和过程。
2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。
3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
课标要求
考情分析
1.植物组织培养技术 2022·辽宁·T14　2021·江苏·T5　2020·天津·T15
2.植物体细胞杂交技术 2023·广东·T12　2023·江苏·T13　2023·浙江1月选考·T24　2021·福建·T11
2020·北京·T13　2020·山东·T13
3.植物细胞工程的应用 2023·山东·T14
内容索引
考点一　　植物组织培养技术
考点二　　植物体细胞杂交技术
课时精练
考点三　　植物细胞工程的应用
考点一
植物组织培养技术
1.细胞工程的概念
细胞
分子
细胞器
2.植物细胞的全能性
定义 细胞经分裂和分化后，仍然具有________________或___________
___________的潜能
原因 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的_________
体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
未表现 及原因
表现条件 离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
产生完整生物体
分化成其他
各种细胞
全套基因
在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会____________
选择性地表达
3.植物组织培养技术
(1)概念：将离体的 等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成 的技术。
(2)理论基础：植物细胞的 。
植物器官、组织或细胞
完整植株
全能性
(3)基本过程
植物器官、组
织或细胞
愈伤组织
①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的 ，转变成 的细胞，进而形成愈伤组织的过程。
②愈伤组织：脱分化产生的 团块。
③再分化：愈伤组织重新分化成 等器官的过程。
结构和功能
未分化
不定形的薄壁组织
芽、根
(4)探究实践——菊花的组织培养
无菌水
次氯酸钠
无菌水
0.5～
1 cm
1/3～1/2
愈伤组
织
封口膜
生
芽
生
根
封口膜
生长
(5)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向
高 有利于____的分化、抑制___的形成
低 有利于____的分化，抑制____的形成
适中 促进__________的生长
根
芽
芽
根
愈伤组织
(1)实验中除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌
(　　)
提示　外植体需要消毒处理，不能灭菌处理。
×
(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过程形成的。
×
(3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照(　　)
提示　在脱分化阶段一般需要避光处理，再分化阶段需要光照处理。
×
(4)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比例始终不变(　　)
提示　植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向，植物组织培养过程中应根据需要调整生长素和细胞分裂素的比例。
×
(5)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的(　　)
提示　同一株绿色开花植物体细胞和生殖细胞(花粉)经组织培养获得的植株基因型不同。
×
(6)植物组织培养中，培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
(　　)
√
长春新碱(VCR)是夹竹桃科植物长春花中提取出的一种生物碱，具有高抗肿瘤活性。如图是科研人员利用长春花的叶柄或嫩叶作为外植体得到再生植株的方法，分析并回答下列问题：
(1)选用叶柄或嫩叶作为外植体，其原因是什么？
提示　叶柄或嫩叶分化程度低，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，进而培养成完整植株。
(2)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？
提示　植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。
(3)在植物组织培养的过程中，为什么要求无菌操作？
提示　培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡。
1
2
考向一　植物组织培养技术
1.(2023·重庆，15)某小组以拟南芥原生质体为材料，研究了生长素(IAA)、组蛋白乙酰化及R基因对原生质体形成愈伤组织的影响。野生型(WT)和R基因突变型(rr)的原生质体分别经下表不同条件培养相同时间后，检测培养材料中R基因表达量，并统计愈
伤组织形成率，结果如图所示。
据此推断，下列叙述正确的是
1
2
A.组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织
B.R基因通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率
C.组蛋白乙酰化通过改变DNA碱基序列影响R基因表达量
D.若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将升高
编号 原生质体 培养条件
① WT 培养基
② WT 培养基＋合适浓度的IAA
③ rr 培养基
④ rr 培养基＋合适浓度的IAA
⑤ WT 培养基＋组蛋白乙酰化抑制剂
√
①和③进行对比可以看出，R基因表达量高，愈伤组织形成率高，①和⑤对比可以看出，使用组蛋白乙酰化抑制剂之后，R基因的表达量下降，愈伤组织的形成率也会降低，因此推测组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织，A正确；
1
2
图中数据无法得出R基因是通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率的，B错误；
①和②对比可以看出，IAA能够促进愈伤组织的形成，因此若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将降低，D错误。
1
2
2.(2022·辽宁，14)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是
A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中
B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变
C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变
D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体
√
1
2
液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是水溶性色素，如花青素，A正确；
适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确；
根据题干信息“在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变”可知，在培养基中添加合适的抗氧化剂可以减少褐变，C正确；
一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。
1
2
返回
植物体细胞杂交技术
考点二
1.过程
(1)过程①为去除 获得原生质体，用到的酶是 和 。
(2)过程②为 的融合，人工诱导的物理法包括 、______
等，化学法包括 、高Ca2＋—高pH融合法等。
细胞壁
纤维素酶
果胶酶
原生质体
电融合法
离心法
聚乙二醇(PEG)融合法
(3)过程③为融合的原生质体再生出 ，这是原生质体融合成功的标志。
(4)过程④为 ，过程⑤为 。
细胞壁
脱分化
再分化
2.概念
植物体细胞杂交是指将 的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成 的技术。
3.意义
植物体细胞杂交技术在打破 ，实现 杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
不同来源
新植物体
生殖隔离
远缘
4.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。
5.局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
(1)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合(　　)
提示　诱导植物细胞融合前应先用酶解法去除细胞壁。
×
(2)用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性
(　　)
提示　用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的原生质体仍含有全套的遗传信息，仍具有全能性。
×
(3)细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞(　　)
(4)杂种细胞再生出细胞壁说明植物体细胞诱导融合成功(　　)
(5)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程(　　)
提示　植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
√
√
×
不同物种之间存在着天然的生殖隔离，利用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。
1.植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？
提示　分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
2.将图中的甲和乙两种细胞去除细胞壁后诱导融合，若只考虑两两融合，可以形成哪几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？
提示　可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。
3.二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？
提示　有四个染色体组，是四倍体。
4.从结果上看杂种植株在遗传上有什么特点？从杂种植株的染色体组成上看属于哪种变异类型？
提示　从结果上看，杂种植株的遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。从染色体组成上看属于染色体数目变异。
考向二　植物体细胞杂交技术
3.(2023·江苏，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
A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B.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
C.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
D.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
3
4
√
从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，不能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁成分主要为纤维素和果胶，A错误；
获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，B错误；
检测原生质体活力时可用台盼蓝染色，活的原生质体不能被染色，C错误；
聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合，对于杂种细胞以叶绿体颜色等差异为标志来进行识别，D正确。
3
4
4.(2021·福建，11)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是
A.愈伤组织是幼嫩叶片通过
细胞分化形成的
B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
√
3
4
愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；
由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；
3
4
可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；
由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。
3
4
返回
植物细胞工程的应用
考点三
1.植物繁殖的新途径
高效、快速地实现种苗的大量繁殖
保持优良品种的遗传特性
植物顶端分生区附近(如
茎尖)
2.作物新品种的培育
染色体变异
单倍体
纯合二倍体
稳定遗传
育种的年限
体细胞
诱变
遗传突变
基因突变
新基因
某些性状
3.细胞产物的工厂化生产
必
需
植物细胞培养
生产速度快
提醒　初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着，例如，糖类、脂质、蛋白质和核酸等；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
(1)植物微型繁殖运用了植物组织培养技术，可快速繁殖良种植物(　　)
(2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖(　　)
√
提示　葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于无性繁殖，不需要利用植物组织培养技术，故不属于微型繁殖。
×
(3)利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新物种(　　)
提示　植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，不能获得抗病毒的新物种。
×
(4)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的纯合子(　　)
提示　二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体幼苗，再经过秋水仙素诱导后得到稳定遗传的纯合子。
×
(5)利用组织培养技术产生突变体，可直接培育出具有优良性状的新品种
(　　)
提示　基因突变是不定向的，故利用组织培养技术产生突变体，还需要进行筛选，才能培育出具有优良性状的新品种。
×
(6)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性(　　)
√
过去主要从天然植物中提取长春新碱(VCR)，但是它们在植物体中的含量极其微小，化学合成也不太理想，故VCR原料短缺、价格奇高，所以批量化生产迫在眉睫。
(1)完善细胞产物工厂化生产的流程：
愈伤
组织
细胞
产物
(2)要提取细胞产物应培养到什么阶段？
提示　要提取细胞产物，应培养到愈伤组织阶段。
考向三　植物细胞工程的应用
5.(2023·山东，14)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是
A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
B.植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C.次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物
的含量
5
6
√
分析题意可知，可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；
次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；
细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞数量，提高次生代谢物的含量，但不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。
5
6
6.(2024·武汉高三模拟)超低温冷冻脱毒法是先用超低温对细胞进行选择性破坏，再用组织培养技术获得脱毒植株的方法。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。下列叙述错误的是
A.用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少甚至无病毒
B.经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强
C.该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性
D.与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材时不受茎尖长度的限制
√
5
6
经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯只是脱毒，并没有获得抗病毒的能力，B错误；
与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材不受茎尖长度限制，传统茎尖培养脱毒法切取茎尖的大小与脱毒效果直接相关，茎尖越小，去除病毒机会越大，而超低温冷冻脱毒法是通过超低温处理，大多数细胞都受到了损伤而死亡，存活下来的仅有生长点的分生组织细胞，D正确。
5
6
1.(选择性必修3 P34)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在___________________________________________
__________。
2.(选择性必修3 P35)植物组织培养是________________________________
______________________________________________________________________________。
3.(选择性必修3 P35)脱分化：______________________________________
_____________________________________________________________。
特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择
性地表达
指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术
在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程
4.(选择性必修3 P35)再分化：______________________________________。
5.(选择性必修3 P38)植物体细胞杂交技术在打破__________，实现______
______育种，培育_____________等方面展示出独特的优势。
6.(选择性必修3 P37)人工诱导植物原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括_________、_______等；化学法包括______________________、______________________等。
愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程
生殖隔离
远缘
植物新品种
杂交
电融合法
离心法
聚乙二醇(PEG)融合法
高Ca2＋—高pH融合法
7.(选择性必修3 P41)植物细胞培养是指_____________________________
______________________________。
8.离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有________。在组织培养过程中，根段细胞经过_______形成愈伤组织，此后调整培养基中___________________的比例可诱导愈伤组织分化。
在离体条件下对单个植物细胞或
细胞团进行培养使其增殖的技术
全能性
脱分化
细胞分裂素与生长素
9.(2020·北京，20节选)在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于CK与生长素比例高的(高 CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表达量。图中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是_______
_______________________________________________。
分析图中结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促
进W基因表达。得出结论的依据为：与野生型相比，
________________________________________________
__________。
CK诱导时间的延长，野生型的W基因表达量显著升高
返回
随着高
随着高CK诱导时间的延长，突变体的W基因表达量低
于野生型
课时精练
一、选择题
1.下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是
A.容易进行无性繁殖的植物也容易进行植物组织培养
B.试管苗移栽入土前先用蛭石栽培的原因是蛭石营养丰富
C.用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合
液消毒
D.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
√
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试管苗生存能力较弱，需要进行锻炼，采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石保水透气，有利于幼苗的生根和叶片的生长，B错误；
将流水充分冲洗后的自然生长茎段用70%酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用质量分数为5%左右次氯酸钠处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，C错误；
培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，D错误。
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2.(2023·南通高三调研)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。下列有关叙述不正确的是
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A.消毒的原则是既杀死材料
表面的微生物，又减少消
毒剂对细胞的伤害
B.步骤③切取的组织块中要
带有形成层，因为形成层容易诱导形成愈伤组织
C.从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基主要是因为有害代谢产物积累
D.步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用
√
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脱分化和再分化过程中植物激素的种类和比例不同，故从步骤⑤(脱分化)到步骤⑥(再分化)需要更换新的培养基，C错误；
叶绿素的形成需要光照，步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用，D正确。
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3.(2024·重庆高三月考)青枯病是一种严重危害马铃薯的病害，茄子对青枯病具有一定抗病性。研究者通过植物体细胞杂交技术培育抗青枯病的马铃薯新品种，在获得的90个杂种植株中，有6个具有明显的青枯病抗性。下列相关叙述错误的是
A.可以通过电融合法、高Ca2＋—高pH融合法等诱导马铃薯的原生质体与茄子
的原生质体融合
B.杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失可以用来解释并非所有杂种植株均抗病
C.植物体细胞杂交技术依赖细胞膜的流动性，没有体现细胞的全能性
D.茄子和马铃薯之间存在生殖隔离，不能采用杂交育种的方法来培育抗病马铃薯
√
15
植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞，其次要把杂种细胞经过植物组织培养技术培育成杂种植株。原生质体融合的原理是细胞膜具有流动性，植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，C错误。
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4.拟矮牵牛的原生质体在X培养基(a)上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素－D的X培养基(b)上培养结果相同；矮牵牛的原生质体在a上能分化成植株，但在b上不能生长。在a、b上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法错误的是
A.酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行
B.只有杂种细胞能在b上形成植株
C.获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种
D.植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
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为避免原生质体吸水涨破，酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行，A正确；
根据题干信息可知，杂种细胞兼有两者的特点，能在b上形成植株，B正确；
利用植物体细胞杂交技术培养出可育杂种矮牵牛，是人为状态下实现的，不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种，C错误。
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5.(2024·日照高三模拟)花椰菜(2n＝18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥(2n＝16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。科研人员用射线照射处理黑芥叶肉原生质体后与花椰菜根原生质体融合，获得了抗黑腐病的杂合新植株甲、乙、丙，它们均含有花椰菜的全部染色体。下列叙述错误的是
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植株 花椰菜 黑芥 杂合新植株甲 杂合新植株乙 杂合新植株丙
染色体数目 18 16 34 24 58
A.可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据
B.杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组，因而可育
C.杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成
D.获得的杂种细胞需要经过脱分化和再分化才能培育成新植株
√
杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组，但来源不同，因而不可育，B错误；
杂合新植株丙的染色体数目大于34，可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成，C正确。
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6.(2024·泰安高三模拟)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”，制备过程如图所示，其中GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种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
A.制备原生质体时需用胰蛋白酶或纤维
素酶去除细胞壁
B.聚乙二醇可用于诱导原生质体A和B的
融合
C.“华柚2号”的获得说明控制雄性不育的基因可能位于细胞核中
D.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”
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制备原生质体时需用纤维素酶
和果胶酶去除细胞壁，A错误；
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，融合后品种A的细胞核消失，说明控制雄性不育的基因可能位于线粒体中，C错误；
GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种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，因此发绿色荧光的杂种细胞应被淘汰，D错误。
15
7.(2024·盐城高三模拟)花粉原生质体具备单倍体的优点，可直接与体细胞原生质体融合，实现配子与体细胞杂交。下列有关叙述错误的是
A.原生质体融合后形成杂种细胞的标志是再生出新细胞壁
B.配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限
C.将融合细胞培育成完整植株利用了植物细胞具有全能性的特点
D.可利用灭活的病毒诱导原生质体融合
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利用多倍体育种的方法获得三倍体无子果实需要两年时间，配子与体细胞杂交形成的三倍体植株当年就可以形成无子果实，因此能缩短培育年限，B正确；
灭活的病毒可以诱导动物细胞融合，不能用于诱导植物原生质体融合，D错误。
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8.束顶病毒能够引起香蕉的严重病害，科研人员用感病植株的茎尖作为外植体进行培养获得脱毒苗，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是
A.感病植株的茎尖需经灭菌
处理后才能用于脱毒苗的
培育
B.培养过程中培养基常添加
生长激素、细胞分裂素等激素
C.超低温保存感病植株茎尖可提高其脱毒率，降低成活率
D.茎尖脱分化形成的愈伤组织是一团呈正方形的薄壁组织团块
√
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需对感病植株的茎尖进行消毒处理，灭菌会将植株的茎尖杀死，A错误；
培养过程中培养基常添加生长素、细胞分裂素等激素，B错误；
从图中可以看出，经过超低温保存处理后，感病植株的脱毒率增加，但成活率由93.75%下降至55%，C正确；
愈伤组织是高度液泡化的、呈无定形状态、具有分生能力的薄壁组织团块，D错误。
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9.(2024·泰州高三调研)病毒感染蔬菜、花卉、果树后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致其产量和品质退化。通过植物组织培养技术，利用茎尖可以快速生产出脱毒苗。下列叙述正确的是
A.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达
B.脱分化和再分化的培养基成分是相同的，但两个阶段光照条件不同
C.培养过程中可能发生基因突变和基因重组
D.脱毒苗培育是否成功，最终还需要通过接种病毒进行个体水平的检测
√
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病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达，A正确；
脱分化和再分化的培养基成分不相同，B错误；
植物组织培养过程中细胞不能进行减数分裂，因此不能发生基因重组，但培养过程中可能发生基因突变，C错误；
通过植物组织培养技术培育的脱毒苗可能不带病毒，但不能抗病毒，脱毒苗培育是否成功，不需要接种病毒进行个体水平的检测，D错误。
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10.(2024·泉州高三检测)甜叶菊种子小且发芽率低，研究者采用植物组织培养技术来提高其繁殖率。甜叶菊产生的甜菊糖不是其基本生命活动所必需的物质，常作为用糖行业中蔗糖的替代品。下列说法不正确的是
A.可利用植物细胞培养而获得甜菊糖这种次生代谢物
B.可选择甜叶菊花粉进行组织培养以保持优良品种的遗传特性
C.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性
D.细胞分裂素与生长素的浓度、比例等会影响植物细胞的发育方向
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花粉是生殖细胞，选择甜叶菊花粉进行组织培养不能保持优良品种的遗传特性，应选择甜叶菊的体细胞进行组织培养，B错误。
11.(2024·聊城高三调研)紫草宁是从紫草愈伤组织细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用植物细胞培养生产的紫草宁是世界上首例药用植物细胞工程产品。下列关于植物细胞工程的说法，正确的是
A.植物细胞培养的目的主要是获得植物生长和生存所必需的次生代谢物
B.植物组织培养时，应对外植体进行灭菌处理以防止培养基及愈伤组织污染
C.在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，可直接获得染色体加倍的细胞
D.叶肉细胞往往带病毒且细胞的全能性较低，故培育脱毒植物适宜选茎尖而不
选叶片
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植物细胞次生代谢物不是植物生长和生存所必需的，A错误；
植物组织培养时，应对外植体进行消毒处理，培养基需要进行灭菌处理，这样可以防止杂菌污染，B错误；
在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，不能直接获得染色体加倍的细胞，因为植物细胞具有细胞壁，阻止了原生质体的融合，C错误。
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12.(2024·安顺高三调研)寒兰为名贵的兰花品种，一般生长在深山幽谷的山腰谷壁。由于人类的过度采摘，现在很难找到寒兰，偶尔能发现的也只是较小的植株。为了增加野生寒兰数量，科研人员希望对其进行大量人工繁殖，再移栽至原有生境。下列有关叙述正确的是
A.在植物的生长发育过程中，所有的细胞都表现出全能性
B.可将寒兰的组织细胞放置在培养基中进行植物组织培养
C.在诱导生根时，培养基中应适当提高细胞分裂素的占比
D.长出丛芽的过程中，寒兰组织细胞中的遗传物质会发生改变
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在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达，A错误；
在诱导生根时培养基中应适当提高生长素的占比，C错误；
长出丛芽的过程为再分化，寒兰组织细胞的遗传物质未发生改变，而是发生了基因的选择性表达，D错误。
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13.(2023·连云港高三质检)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。下列相关叙述错误的是
A.除了用PEG诱导融合之外还可用电
融合法、离心法、高Ca2＋－高pH
融合法等
B.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
C.本实验中，不同PEG浓度下同源融合率均大于异源融合率
D.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40%
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同源融合率＝总融合率－异源融合率，根据柱状图分析，不同PEG浓度下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浓度是35%，因为该浓度下总融合率较低，但异源融合率高，同时PEG浓度相对较低，对细胞的毒害作用较小，D错误。
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14.如图列举了几种植物的育种方式，下列相关叙述正确的是
A.甲过程形成的细胞c内的染色体数一定是a细胞内染色体数的两倍
B.乙方式射线处理后可以获得大量的具有有利性状的材料
C.愈伤组织是一团失去特定结构和功能的薄壁细胞
D.细胞c通过丁方式发育成新植株涉及同源染色体的联会与分离
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题图中甲过程形成的细胞c内的染色体数应为融合前a、b两种细胞的染色体数之和，由于a、b两种细胞的染色体数未知，故融合后的细胞的染色体数无法判断，A错误；
乙过程是用射线处理细胞，诱导细胞发生基因突变，基因突变具有不定向性和随机性，产生的有利变异一般较少，B错误；
丁为愈伤组织再分化形成新植株的过程，该过程进行的是有丝分裂，不存在同源染色体的联会与分离现象，D错误。
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二、非选择题
15.(2024·昆明高三模拟)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如图1所示。请回答下列问题：
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(1)过程①需要使用________________酶去除细胞壁。③要用到的方法有__________________________________________________(物理法和化学法各举一例)。
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纤维素酶和果胶
离心法、电融合法、PEG融合法、高Ca2＋－高pH融合法
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(2)过程②紫外线的作用是____________________________。
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使中间偃麦草的染色体断裂
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(3)过程④培养基中需添加__________、无机盐、蔗糖等物质才能诱导愈伤组织形成，其中蔗糖的作用是__________________________ (至少答出一点)。
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植物激素
提供营养物质和调节渗透压
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(4)以普通小麦、中间偃麦草及再生植株1～4 的基因组 DNA 为模板扩增出差异性条带，可用于杂种植株的鉴定，结果如图2所示。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有____________，判断依据是_____________________________________________。
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1、2、4
它们同时具有普通小麦和中间偃麦草的DNA片段
返回第58课时　植物细胞工程
课标要求 1.阐明植物组织培养的原理和过程。2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
考情分析 1.植物组织培养技术 2022·辽宁·T14　2021·江苏·T5　2020·天津·T15
2.植物体细胞杂交技术 2023·广东·T12　2023·江苏·T13　2023·浙江1月选考·T24　2021·福建·T11 2020·北京·T13　2020·山东·T13
3.植物细胞工程的应用 2023·山东·T14
考点一　植物组织培养技术
1．细胞工程的概念
2．植物细胞的全能性
定义 细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
原因 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因
体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
未表现及原因 在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达
表现条件 离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
3.植物组织培养技术
(1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
(2)理论基础：植物细胞的全能性。
(3)基本过程
①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。
②愈伤组织：脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。
③再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
(4)探究实践——菊花的组织培养
(5)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向
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
适中 促进愈伤组织的生长
判断正误
(1)实验中除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌(　×　)
提示　外植体需要消毒处理，不能灭菌处理。
(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过程形成的。
(3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照(　×　)
提示　在脱分化阶段一般需要避光处理，再分化阶段需要光照处理。
(4)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比例始终不变(　×　)
提示　植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向，植物组织培养过程中应根据需要调整生长素和细胞分裂素的比例。
(5)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的(　×　)
提示　同一株绿色开花植物体细胞和生殖细胞(花粉)经组织培养获得的植株基因型不同。
(6)植物组织培养中，培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压(　√　)
长春新碱(VCR)是夹竹桃科植物长春花中提取出的一种生物碱，具有高抗肿瘤活性。如图是科研人员利用长春花的叶柄或嫩叶作为外植体得到再生植株的方法，分析并回答下列问题：
(1)选用叶柄或嫩叶作为外植体，其原因是什么？
提示　叶柄或嫩叶分化程度低，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，进而培养成完整植株。
(2)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？
提示　植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。
(3)在植物组织培养的过程中，为什么要求无菌操作？
提示　培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡。
考向一　植物组织培养技术
1．(2023·重庆，15)某小组以拟南芥原生质体为材料，研究了生长素(IAA)、组蛋白乙酰化及R基因对原生质体形成愈伤组织的影响。野生型(WT)和R基因突变型(rr)的原生质体分别经下表不同条件培养相同时间后，检测培养材料中R基因表达量，并统计愈伤组织形成率，结果如图所示。据此推断，下列叙述正确的是(　　)
编号 原生质体 培养条件
① WT 培养基
② WT 培养基＋合适浓度的IAA
③ rr 培养基
④ rr 培养基＋合适浓度的IAA
⑤ WT 培养基＋组蛋白乙酰化抑制剂
A．组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织
B．R基因通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率
C．组蛋白乙酰化通过改变DNA碱基序列影响R基因表达量
D．若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将升高
答案　A
解析　①和③进行对比可以看出，R基因表达量高，愈伤组织形成率高，①和⑤对比可以看出，使用组蛋白乙酰化抑制剂之后，R基因的表达量下降，愈伤组织的形成率也会降低，因此推测组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织，A正确；图中数据无法得出R基因是通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率的，B错误；①和②对比可以看出，IAA能够促进愈伤组织的形成，因此若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将降低，D错误。
2．(2022·辽宁，14)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是(　　)
A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中
B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变
C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变
D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体
答案　D
解析　液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是水溶性色素，如花青素，A正确；适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确；根据题干信息“在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变”可知，在培养基中添加合适的抗氧化剂可以减少褐变，C正确；一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。
考点二　植物体细胞杂交技术
1．过程
(1)过程①为去除细胞壁获得原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②为原生质体的融合，人工诱导的物理法包括电融合法、离心法等，化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
(3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
(4)过程④为脱分化，过程⑤为再分化。
2．概念
植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3．意义
植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
4．实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。
5．局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
判断正误
(1)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合(　×　)
提示　诱导植物细胞融合前应先用酶解法去除细胞壁。
(2)用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性(　×　)
提示　用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的原生质体仍含有全套的遗传信息，仍具有全能性。
(3)细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞(　√　)
(4)杂种细胞再生出细胞壁说明植物体细胞诱导融合成功(　√　)
(5)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程(　×　)
提示　植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
不同物种之间存在着天然的生殖隔离，利用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。
1．植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？
提示　分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
2．将图中的甲和乙两种细胞去除细胞壁后诱导融合，若只考虑两两融合，可以形成哪几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？
提示　可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。
3．二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？
提示　有四个染色体组，是四倍体。
4．从结果上看杂种植株在遗传上有什么特点？从杂种植株的染色体组成上看属于哪种变异类型？
提示　从结果上看，杂种植株的遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。从染色体组成上看属于染色体数目变异。
考向二　植物体细胞杂交技术
3．(2023·江苏，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(　　)
A．从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B．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
C．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
D．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
答案　D
解析　从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，不能用于去除细胞壁，因为紫菜细胞的细胞壁成分主要为纤维素和果胶，A错误；获得的原生质体若处在低渗溶液中，会吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用台盼蓝染色，活的原生质体不能被染色，C错误；聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合，对于杂种细胞以叶绿体颜色等差异为标志来进行识别，D正确。
4．(2021·福建，11)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是(　　)
A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
答案　D
解析　愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。
考点三　植物细胞工程的应用
1．植物繁殖的新途径
2．作物新品种的培育
3．细胞产物的工厂化生产
提醒　初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着，例如，糖类、脂质、蛋白质和核酸等；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
判断正误
(1)植物微型繁殖运用了植物组织培养技术，可快速繁殖良种植物(　√　)
(2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖(　×　)
提示　葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于无性繁殖，不需要利用植物组织培养技术，故不属于微型繁殖。
(3)利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新物种(　×　)
提示　植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，不能获得抗病毒的新物种。
(4)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的纯合子(　×　)
提示　二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体幼苗，再经过秋水仙素诱导后得到稳定遗传的纯合子。
(5)利用组织培养技术产生突变体，可直接培育出具有优良性状的新品种(　×　)
提示　基因突变是不定向的，故利用组织培养技术产生突变体，还需要进行筛选，才能培育出具有优良性状的新品种。
(6)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性(　√　)
过去主要从天然植物中提取长春新碱(VCR)，但是它们在植物体中的含量极其微小，化学合成也不太理想，故VCR原料短缺、价格奇高，所以批量化生产迫在眉睫。
(1)完善细胞产物工厂化生产的流程：
(2)要提取细胞产物应培养到什么阶段？
提示　要提取细胞产物，应培养到愈伤组织阶段。
考向三　植物细胞工程的应用
5．(2023·山东，14)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　)
A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养
D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
答案　A
解析　分析题意可知，可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞数量，提高次生代谢物的含量，但不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。
6．(2024·武汉高三模拟)超低温冷冻脱毒法是先用超低温对细胞进行选择性破坏，再用组织培养技术获得脱毒植株的方法。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。下列叙述错误的是(　　)
A．用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少甚至无病毒
B．经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强
C．该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性
D．与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材时不受茎尖长度的限制
答案　B
解析　经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯只是脱毒，并没有获得抗病毒的能力，B错误；与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材不受茎尖长度限制，传统茎尖培养脱毒法切取茎尖的大小与脱毒效果直接相关，茎尖越小，去除病毒机会越大，而超低温冷冻脱毒法是通过超低温处理，大多数细胞都受到了损伤而死亡，存活下来的仅有生长点的分生组织细胞，D正确。
1．(选择性必修3 P34)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
2．(选择性必修3 P35)植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
3．(选择性必修3 P35)脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。
4．(选择性必修3 P35)再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。
5．(选择性必修3 P38)植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
6．(选择性必修3 P37)人工诱导植物原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
7．(选择性必修3 P41)植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
8．离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有全能性。在组织培养过
程中，根段细胞经过脱分化形成愈伤组织，此后调整培养基中细胞分裂素与生长素的比例可诱导愈伤组织分化。
9．(2020·北京，20节选)在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于CK与生长素比例高的(高 CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表达量。图中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是随着高CK诱导时间的延长，野生型的W基因表达量显著升高。分析图中结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促进W基因表达。得出结论的依据为：与野生型相比，随着高CK诱导时间的延长，突变体的W基因表达量低于野生型。
课时精练
一、选择题
1．下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(　　)
A．容易进行无性繁殖的植物也容易进行植物组织培养
B．试管苗移栽入土前先用蛭石栽培的原因是蛭石营养丰富
C．用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒
D．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
答案　A
解析　试管苗生存能力较弱，需要进行锻炼，采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石保水透气，有利于幼苗的生根和叶片的生长，B错误；将流水充分冲洗后的自然生长茎段用70%酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用质量分数为5%左右次氯酸钠处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，C错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，D错误。
2．(2023·南通高三调研)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B．步骤③切取的组织块中要带有形成层，因为形成层容易诱导形成愈伤组织
C．从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基主要是因为有害代谢产物积累
D．步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用
答案　C
解析　脱分化和再分化过程中植物激素的种类和比例不同，故从步骤⑤(脱分化)到步骤⑥(再分化)需要更换新的培养基，C错误；叶绿素的形成需要光照，步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用，D正确。
3．(2024·重庆高三月考)青枯病是一种严重危害马铃薯的病害，茄子对青枯病具有一定抗病性。研究者通过植物体细胞杂交技术培育抗青枯病的马铃薯新品种，在获得的90个杂种植株中，有6个具有明显的青枯病抗性。下列相关叙述错误的是(　　)
A．可以通过电融合法、高Ca2＋—高pH融合法等诱导马铃薯的原生质体与茄子的原生质体融合
B．杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失可以用来解释并非所有杂种植株均抗病
C．植物体细胞杂交技术依赖细胞膜的流动性，没有体现细胞的全能性
D．茄子和马铃薯之间存在生殖隔离，不能采用杂交育种的方法来培育抗病马铃薯
答案　C
解析　植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞，其次要把杂种细胞经过植物组织培养技术培育成杂种植株。原生质体融合的原理是细胞膜具有流动性，植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，C错误。
4．拟矮牵牛的原生质体在X培养基(a)上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素－D的X培养基(b)上培养结果相同；矮牵牛的原生质体在a上能分化成植株，但在b上不能生长。在a、b上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法错误的是(　　)
A．酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行
B．只有杂种细胞能在b上形成植株
C．获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种
D．植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
答案　C
解析　为避免原生质体吸水涨破，酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行，A正确；根据题干信息可知，杂种细胞兼有两者的特点，能在b上形成植株，B正确；利用植物体细胞杂交技术培养出可育杂种矮牵牛，是人为状态下实现的，不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种，C错误。
5．(2024·日照高三模拟)花椰菜(2n＝18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥(2n＝16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。科研人员用射线照射处理黑芥叶肉原生质体后与花椰菜根原生质体融合，获得了抗黑腐病的杂合新植株甲、乙、丙，它们均含有花椰菜的全部染色体。下列叙述错误的是(　　)
植株 花椰菜 黑芥 杂合新植株甲 杂合新植株乙 杂合新植株丙
染色体数目 18 16 34 24 58
A.可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据
B．杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组，因而可育
C．杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成
D．获得的杂种细胞需要经过脱分化和再分化才能培育成新植株
答案　B
解析　杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组，但来源不同，因而不可育，B错误；杂合新植株丙的染色体数目大于34，可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成，C正确。
6．(2024·泰安高三模拟)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”，制备过程如图所示，其中GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种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(　　)
A．制备原生质体时需用胰蛋白酶或纤维素酶去除细胞壁
B．聚乙二醇可用于诱导原生质体A和B的融合
C．“华柚2号”的获得说明控制雄性不育的基因可能位于细胞核中
D．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”
答案　B
解析　制备原生质体时需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，A错误；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，融合后品种A的细胞核消失，说明控制雄性不育的基因可能位于线粒体中，C错误；GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种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，因此发绿色荧光的杂种细胞应被淘汰，D错误。
7．(2024·盐城高三模拟)花粉原生质体具备单倍体的优点，可直接与体细胞原生质体融合，实现配子与体细胞杂交。下列有关叙述错误的是(　　)
A．原生质体融合后形成杂种细胞的标志是再生出新细胞壁
B．配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限
C．将融合细胞培育成完整植株利用了植物细胞具有全能性的特点
D．可利用灭活的病毒诱导原生质体融合
答案　D
解析　利用多倍体育种的方法获得三倍体无子果实需要两年时间，配子与体细胞杂交形成的三倍体植株当年就可以形成无子果实，因此能缩短培育年限，B正确；灭活的病毒可以诱导动物细胞融合，不能用于诱导植物原生质体融合，D错误。
8．束顶病毒能够引起香蕉的严重病害，科研人员用感病植株的茎尖作为外植体进行培养获得脱毒苗，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A．感病植株的茎尖需经灭菌处理后才能用于脱毒苗的培育
B．培养过程中培养基常添加生长激素、细胞分裂素等激素
C．超低温保存感病植株茎尖可提高其脱毒率，降低成活率
D．茎尖脱分化形成的愈伤组织是一团呈正方形的薄壁组织团块
答案　C
解析　需对感病植株的茎尖进行消毒处理，灭菌会将植株的茎尖杀死，A错误；培养过程中培养基常添加生长素、细胞分裂素等激素，B错误；从图中可以看出，经过超低温保存处理后，感病植株的脱毒率增加，但成活率由93.75%下降至55%，C正确；愈伤组织是高度液泡化的、呈无定形状态、具有分生能力的薄壁组织团块，D错误。
9．(2024·泰州高三调研)病毒感染蔬菜、花卉、果树后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致其产量和品质退化。通过植物组织培养技术，利用茎尖可以快速生产出脱毒苗。下列叙述正确的是(　　)
A．植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达
B．脱分化和再分化的培养基成分是相同的，但两个阶段光照条件不同
C．培养过程中可能发生基因突变和基因重组
D．脱毒苗培育是否成功，最终还需要通过接种病毒进行个体水平的检测
答案　A
解析　病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达，A正确；脱分化和再分化的培养基成分不相同，B错误；植物组织培养过程中细胞不能进行减数分裂，因此不能发生基因重组，但培养过程中可能发生基因突变，C错误；通过植物组织培养技术培育的脱毒苗可能不带病毒，但不能抗病毒，脱毒苗培育是否成功，不需要接种病毒进行个体水平的检测，D错误。
10．(2024·泉州高三检测)甜叶菊种子小且发芽率低，研究者采用植物组织培养技术来提高其繁殖率。甜叶菊产生的甜菊糖不是其基本生命活动所必需的物质，常作为用糖行业中蔗糖的替代品。下列说法不正确的是(　　)
A．可利用植物细胞培养而获得甜菊糖这种次生代谢物
B．可选择甜叶菊花粉进行组织培养以保持优良品种的遗传特性
C．植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性
D．细胞分裂素与生长素的浓度、比例等会影响植物细胞的发育方向
答案　B
解析　花粉是生殖细胞，选择甜叶菊花粉进行组织培养不能保持优良品种的遗传特性，应选择甜叶菊的体细胞进行组织培养，B错误。
11．(2024·聊城高三调研)紫草宁是从紫草愈伤组织细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用植物细胞培养生产的紫草宁是世界上首例药用植物细胞工程产品。下列关于植物细胞工程的说法，正确的是(　　)
A．植物细胞培养的目的主要是获得植物生长和生存所必需的次生代谢物
B．植物组织培养时，应对外植体进行灭菌处理以防止培养基及愈伤组织污染
C．在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，可直接获得染色体加倍的细胞
D．叶肉细胞往往带病毒且细胞的全能性较低，故培育脱毒植物适宜选茎尖而不选叶片
答案　D
解析　植物细胞次生代谢物不是植物生长和生存所必需的，A错误；植物组织培养时，应对外植体进行消毒处理，培养基需要进行灭菌处理，这样可以防止杂菌污染，B错误；在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，不能直接获得染色体加倍的细胞，因为植物细胞具有细胞壁，阻止了原生质体的融合，C错误。
12．(2024·安顺高三调研)寒兰为名贵的兰花品种，一般生长在深山幽谷的山腰谷壁。由于人类的过度采摘，现在很难找到寒兰，偶尔能发现的也只是较小的植株。为了增加野生寒兰数量，科研人员希望对其进行大量人工繁殖，再移栽至原有生境。下列有关叙述正确的是(　　)
A．在植物的生长发育过程中，所有的细胞都表现出全能性
B．可将寒兰的组织细胞放置在培养基中进行植物组织培养
C．在诱导生根时，培养基中应适当提高细胞分裂素的占比
D．长出丛芽的过程中，寒兰组织细胞中的遗传物质会发生改变
答案　B
解析　在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达，A错误；在诱导生根时培养基中应适当提高生长素的占比，C错误；长出丛芽的过程为再分化，寒兰组织细胞的遗传物质未发生改变，而是发生了基因的选择性表达，D错误。
13．(2023·连云港高三质检)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。下列相关叙述错误的是(　　)
A．除了用PEG诱导融合之外还可用电融合法、离心法、高Ca2＋－高pH融合法等
B．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
C．本实验中，不同PEG浓度下同源融合率均大于异源融合率
D．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40%
答案　D
解析　同源融合率＝总融合率－异源融合率，根据柱状图分析，不同PEG浓度下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浓度是35%，因为该浓度下总融合率较低，但异源融合率高，同时PEG浓度相对较低，对细胞的毒害作用较小，D错误。
14．如图列举了几种植物的育种方式，下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲过程形成的细胞c内的染色体数一定是a细胞内染色体数的两倍
B．乙方式射线处理后可以获得大量的具有有利性状的材料
C．愈伤组织是一团失去特定结构和功能的薄壁细胞
D．细胞c通过丁方式发育成新植株涉及同源染色体的联会与分离
答案　C
解析　题图中甲过程形成的细胞c内的染色体数应为融合前a、b两种细胞的染色体数之和，由于a、b两种细胞的染色体数未知，故融合后的细胞的染色体数无法判断，A错误；乙过程是用射线处理细胞，诱导细胞发生基因突变，基因突变具有不定向性和随机性，产生的有利变异一般较少，B错误；丁为愈伤组织再分化形成新植株的过程，该过程进行的是有丝分裂，不存在同源染色体的联会与分离现象，D错误。
二、非选择题
15．(2024·昆明高三模拟)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如图1所示。请回答下列问题：
(1)过程①需要使用____________酶去除细胞壁。③要用到的方法有___________________
(物理法和化学法各举一例)。
(2)过程②紫外线的作用是_______________________________________________________。
(3)过程④培养基中需添加__________、无机盐、蔗糖等物质才能诱导愈伤组织形成，其中蔗糖的作用是_____________________________________________________________(至少答出一点)。
(4)以普通小麦、中间偃麦草及再生植株1～4 的基因组 DNA 为模板扩增出差异性条带，可用于杂种植株的鉴定，结果如图2所示。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有____________，判断依据是________________________________________________________。
答案　(1)纤维素酶和果胶　离心法、电融合法、PEG融合法、高Ca2＋－高pH融合法　(2)使中间偃麦草的染色体断裂　(3)植物激素　提供营养物质和调节渗透压　(4)1、2、4　它们同时具有普通小麦和中间偃麦草的DNA片段

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