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第2章
第1节　植物细胞工程
细胞工程
学习目标 素养目标
1．概述植物组织培养的原理和过程(重点)； 2．概述植物体细胞杂交技术的原理(重点)和过程； 3．植物细胞工程在生产实践中应用的实例(重点)； 4．尝试进行植物组织培养(难点) 生命观念：植物组织培养时需要人工提供适宜的营养基质满足其生长需要，加强形成生命的物质观；
科学探究：尝试菊花的组织培养，课后尝试制作“手指植物”，培养实践和创新能力；
社会责任：通过认识植物细胞工程的应用实例，认同技术的发展带来的优势，建立科学技术观
核心概念
1．植物组织培养技术
(1)概念：将_______的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的_________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成____________的技术。
(2)理论基础：____________________。
(3)基本过程：
离体
培养基
完整植株
植物细胞的全能性
2．植物体细胞杂交技术
果胶酶和纤维素酶
融合
脱分化
杂种植株
3．植物细胞工程的应用
(1)____________________：快速繁殖、作物脱毒。
(2)____________________：单倍体育种、突变体的利用。
(3)细胞产物的__________生产：进行植物细胞或__________的培养。
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
工厂化
细胞团
[概 念 辨 析]
(1)植物组织培养时，外植体消毒所用酒精的体积分数是95%。 (　　)
提示：外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
(2)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。 (　　)
提示：愈伤组织是外植体通过脱分化后形成的。
(3)生长素与细胞分裂素的比例适中诱导产生愈伤组织。 (　　)
(4)植物体细胞杂交形成的杂种植物一定可育。 (　　)
提示：植物体细胞杂交形成的杂种植物不一定存在可以正常配对的同源染色体，因此不一定可育。
×
×
√
×
(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。 (　　)
提示：细胞全能性是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，纤维素酶和果胶酶水解去除的是细胞壁，获得的植物原生质体仍然具有全能性。
(6)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。 (　　)
(7)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。 (　　)
提示：脱毒苗培育所选的材料来自病毒很少甚至不含病毒的植物茎尖等组织。
(8)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。 (　　)
提示：单倍体育种的遗传学原理是染色体变异，突变体培育的遗传学原理是基因突变。
×
√
×
×
(9)微型繁殖属于无性繁殖，细胞进行有丝分裂，遗传物质未改变。 (　　)
(10)单倍体育种中秋水仙素的作用对象是萌发的种子或幼苗。 (　　)
提示：单倍体育种中秋水仙素处理的是经花药离体培养形成的单倍体幼苗，单倍体高度不育，一般没有种子。
(11)用花药离体培养得到单倍体植株说明了植物生殖细胞也具有全能性。 (　　)
(12)植物细胞产物的工厂化生产对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 (　　)
√
×
√
√
目标导学
什么是植物组织培养技术
1
目标
一
教材P35～37“探究·实践”——菊花的组织培养
次氯酸钠
薄壁
组织团块
＜
愈伤组织
＞
(1)愈伤组织细胞有什么特点？
提示：愈伤组织细胞排列疏松无规则，是一种高度液泡化的不定形的薄壁组织团块。
(2)脱分化形成愈伤组织为什么需要避光培养？再分化为什么需要光照培养？
提示：避光的作用是形成愈伤组织，若给予光照，则会形成维管组织，不能继续分化，造成组织培养失败；再分化时在光照条件下有利于叶绿素的合成。
(3)为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
提示：避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(4)选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？
提示：形成层细胞分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。
(5)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。
方法规律
1．植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)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)；(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。
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
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值适中 促进愈伤组织的形成
　　　(阜阳期中)某科研机构以菊花为材料进行组织培养，步骤如下图所示。下列说法错误的是 (　　)
1
B
A．X常选用幼嫩的菊花茎段，并需对其进行消毒处理
B．配制培养基时，可不加入琼脂，便于X与培养基充分接触
C．A过程需要避光处理，促进愈伤组织的形成
D．B过程培养基中植物激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向
解析：X为外植体，常选用幼嫩的菊花茎段，其分裂能力强，易诱导脱分化和再分化，且为防止杂菌污染，需对其进行消毒处理，A正确；植物组织培养所用的培养基是固体培养基，需要加入琼脂作为凝固剂，若不加入琼脂，培养基为液体状态，不利于外植体固定和生长，B错误；A为脱分化，一般要避光处理，促进愈伤组织的形成，C正确；B为再分化，生长素和细胞分裂素的浓度和比例都会影响植物细胞的发育方向，D正确。
　　　(甘肃卷)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图所示。下列叙述正确的是 (　　)
D
2
A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
解析：①为脱分化过程，脱分化形成的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块，A错误；②为再分化过程，愈伤组织细胞分化形成芽的过程中，存在有丝分裂，可能会发生基因突变，但基因重组发生在减数分裂过程中，故愈伤组织细胞分化时不会发生基因重组，B错误；3号培养基用于诱导生根，当培养基中细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值小于1时，有利于根的分化，大于1时有利于芽的分化，C错误；植物分生区附近(如茎尖、根尖 )的病毒极少，甚至无病毒，所以百合分生区可以作为该研究中的外植体，用于获得脱毒苗，D正确。
什么是植物体细胞杂交技术
1
目标
二
教材P38“图2－4”——植物体细胞杂交过程及原理
(1)植物体细胞杂交包括图中①_____________ 、②______________两个过程，①过程体现了__________ _________原理，②过程利用了______ _______________原理。
原生质体融合
植物组织培养
细胞膜具有
流动性
植物
细胞的全能性
(2)请完成图中填空：③___________，④___________，⑤________________，⑥________________，⑦______________。
(3)植物体细胞杂交技术中融合原生质体有3种，包括AA型、AB型、BB型，其中__________是所需要的。
(4)植物体细胞融合完成，形成杂种细胞的标志是____________________；植物体细胞杂交完成的标志是________________。
(5)形成的杂种植株__________(填“一定”或“不一定”)可育。
(6)植物体细胞杂交技术的优势是打破____________，实现远缘杂交育种。
纤维素酶
聚乙二醇
高Ca2+—高pH
再生出细胞壁
染色体变异
AB型
再生出新的细胞壁
形成杂种植株
不一定
生殖隔离
方法规律 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 选取根尖、茎尖及形成层部位最容易诱导脱分化 不同种植物的体细胞
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，用一定的方法诱导细胞融合
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 　　　(安徽皖南八校联考)某杂种植株的获取过程如下图所示。下列叙述正确的是 (　　)
D
3
A．叶片消毒后，可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害
B．过程①中，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中
C．过程③中，可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合
D．过程④中，脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照
解析：叶片消毒后，可用无菌水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害，A错误；过程①的目的是获得原生质体，因此，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的等渗溶液或较高渗溶液中去除植物细胞壁，低渗溶液会使原生质体吸水膨胀甚至涨破，B错误；过程③的目的为促进原生质体融合，获得杂种细胞，可使用聚乙二醇诱导融合而不用灭活的病毒，C错误；过程④为植物组织培养过程，脱分化诱导形成愈伤组织的过程不需要光照，再分化中需要光照诱导合成叶绿素，D正确。
易错警示 植物体细胞杂交相关的3个易错点
(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。
植物体细胞杂交的最终结果要经过组织培养形成杂种植株。
(2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。
植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合，应为无性生殖。
(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。
杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体数目变异。
　　　(芜湖期中)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A．过程①用纤维素酶和果胶酶处理时间的差异，可能与两亲本细胞壁结构差异有关
4
B．过程②用PEG诱导原生质体融合和细胞壁再生，杂种细胞含有亲本的2个细胞核
C．过程④一般不需要光照，脱分化形成的愈伤组织是不定形的薄壁组织团块
D．过程④和⑤中细胞容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变
B
解析：过程①利用酶解法去除植物细胞壁，即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，植物甲、乙酶解时间不同，可能是因为两亲本细胞壁结构(如厚度、成分比例等)差异，导致分解难度不同，A正确；过程②为诱导原生质体融合，可用PEG诱导，杂种细胞含有的是甲、乙亲本的细胞核融合形成的1个细胞核，B错误；过程④为脱分化获得愈伤组织(不定形的薄壁组织团块)的过程，该过程一般不需要光照，C正确；过程④(脱分化)和⑤(再分化)中，细胞处于不断分裂状态，DNA复制时容易受培养条件(如激素比例、温度等)和诱变因素(如射线、化学物质)影响，导致基因突变，D正确。
方法规律 植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
植物细胞工程的应用及优势是什么
1
目标
三
1．植物繁殖的新途径
植物细胞的全能性
遗传特性
植物组织培养
分生区
产量和品质
思考：
(1)为何选择茎尖作为作物脱毒的外植体？
提示：植物茎尖的病毒极少，进行组织培养可以获得脱毒苗。
(2)脱毒苗与抗毒苗的区别是什么？
提示：脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴；抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程(第3章内容)的范畴。
2．作物新品种的培育
(1)教材P40“图2－7”——单倍体育种过程
染色体变异
单倍体
纯合二倍体
稳定遗传
育种年限
体细胞诱
变
遗传突变
思考：
①花药中的花粉粒含有精子，通过花药离体培养获得了单倍体幼苗，说明_____________________________________。
②若图中亲本基因型为AaBb，则单倍体幼苗的基因型为__________________。
③单倍体育种过程中如何诱导染色体加倍？作用原理是什么？
提示：用秋水仙素处理。原理是秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。
植物的精子(生殖细胞)具有细胞全能性
AB、Ab、aB、ab
(2)突变体的利用
基因突变
诱变处理
诱导分化
突变率
思考：
①突变体育种的原理是什么？
提示：突变体育种的原理是基因突变或染色体变异。
②在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，细胞要进行DNA分子复制，此时易发生基因突变。
③诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
提示：大多数都不可以；因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
3．细胞产物的工厂化生产
单个
细胞团
细胞增殖
季节、天气
愈伤组织
提示：工厂化生产一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物
　　　 辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
D
3
A．①过程受外源激素的调控，②过程受内源激素的调控
B．实现①过程的条件是外植体细胞发生基因突变
C．获得脱毒苗常用的外植体是成熟的根和茎，脱毒苗具有更强的抗病毒能力
D．辣椒素是次生代谢物，可通过细胞培养实现工厂化生
解析：在进行植物组织培养时，需要在培养基中添加适当比例的生长素和细胞分裂素诱导细胞的脱分化和再分化，因此①和②都会受到外源激素的调控，A错误；①表示脱分化，实现①过程的条件是外植体细胞的基因发生了选择性表达，而不是基因突变，B错误；分生组织的病毒极少，甚至没有病毒，故将分生组织(如根尖、茎尖)进行离体培养可以获得脱毒植株，不能使用成熟的根和茎，并且脱毒苗也不具有更强的抗病毒能力，C错误；植物代谢会产生一些不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物，辣椒素是次生代谢物，可通过细胞培养实现工厂化生产，D正确。
方法规律 初生代谢和次生代谢的区别
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；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的时间和环境条件下才进行。
随堂内化
一、 知识自主构建
植物细胞的全能性
脱分化
流动
融合
作物脱毒
工厂化
二、 学情随堂评价
1．下列关于植物组织培养和植物体细胞杂交的叙述，正确的是 (　　)
A．用于组织培养的外植体可以是植物体的任何活细胞
B．单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株的过程
C．植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞
D．植物体细胞杂交技术离不开植物组织培养技术
D
2．(马鞍山期末)下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是 (　　)
A．菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程
B．要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例
C．诱导形成愈伤组织期间一般需要给予适当的光照
D．接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插
C
解析：诱导形成愈伤组织的过程是脱分化，脱分化一般不需要光照，C错误；接种外植体时注意形态学方向(如茎段的形态学上端和下端)，不可倒插，否则会影响外植体的分化生长，D正确。
3．(滁州期末)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下。下列分析错误的是 (　　)
C
A．选用分化程度低的新生营养芽可保证实验有较高的成功率
B．诱导新生营养芽变成PLBs的关键是适宜的植物激素和营养条件
C．PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs再分化成铁皮石斛植株
D．实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量
解析：新生营养芽分化程度低、分裂能力强且几乎不携带病毒，能保证较高的成功率，A正确；植物组织培养中，需要提供适宜的植物激素(生长素、细胞分裂素)和营养条件，将新生营养芽诱导形成PLBs，B正确；PLBs增殖培养的目的是使PLBs数目增多，以提取更多的生物碱，并不需要再分化形成植株，C错误；本实验目的是利用PLBs生产生物碱，因此实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量，D正确。
4．(阜阳期中)下图表示利用杂合二倍体柑橘A培育柑橘新品种的主要流程。下列说法错误的是 (　　)
D
A．获得柑橘A单倍体需要进行花药离体培养，过程②获得的植株有多种基因型
B．过程①常利用的酶是纤维素酶和果胶酶，形成的原生质体置于等渗溶液中待用
C．过程③可以用高Ca2+—高pH融合法，杂种细胞再经诱导可培养成愈伤组织
D．柑橘C植株所有细胞中都含有2个染色体组，杂种细胞中都含有3个染色体组
解析：获得柑橘A单倍体常用的方法为花药离体培养，由于柑橘A是杂合子，产生的花粉的基因型有多种，获得的单倍体也有多种，因此，经过②(染色体加倍后)获得的植株有多种基因型，A正确；过程①利用酶解法去除植物细胞壁，即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，形成的原生质体置于等渗溶液中可维持原生质体的形态，B正确；过程③为诱导原生质体融合，常用的方法为高Ca2+—高pH融合法、电融合法、离心法等，杂种细胞经脱分化和再分化过程培养成三倍体植株，C正确；柑橘C植株不一定所有细胞都含有2个染色体组，如根细胞含有一个染色体组，D错误。第1节　植物细胞工程
1．(皖中名校联盟期中)下列关于植物组织培养的说法，错误的是(　　)
A．植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性
B．诱导愈伤组织再分化期间一般不需要光照
C．用愈伤组织作为诱变材料可以增加突变个体的比例
D．单倍体育种过程离不开植物组织培养技术的支持
2．下列属于微型繁殖的是(　　)
A．马铃薯的块茎繁殖
B．胡萝卜根的形成层繁殖
C．杨树的扦插繁殖
D．果树的嫁接繁殖
3．烟薯25是一种甜度大、抗病力强、产量高的红薯，是无性繁殖的作物，多代繁殖后病毒会在体内积累，导致含糖量不足，产量下降。大面积栽培时，一般都用脱毒苗。下列有关脱毒苗培育过程的叙述，错误的是(　　)
A．脱毒苗培育过程需经历脱分化和再分化两个阶段
B．脱毒苗培育过程的原理是高度分化的植物细胞一般具有全能性
C．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
D．培育脱毒苗应将茎尖进行消毒处理，接种过程应进行无菌操作
4．野生石斛是一种珍贵的兰科药用植物，种子小而多，不含胚乳，因此自然繁殖率低，但市场需求量大。可利用石斛叶片进行组织培养形成大量试管苗。下列叙述错误的是(　　)
A．组织培养前，需要用纤维素酶或果胶酶处理石斛叶片
B．野生石斛的叶片作为外植体，需先进行清洗和消毒处理
C．利用组织培养技术获得试管苗能保持优良品种的遗传特性
D．对石斛叶片进行组织培养需要经过脱分化和再分化过程
5．科研人员研究了马铃薯茎尖切块大小对幼苗的脱毒率和成苗率的影响，结果如图。相关叙述正确的是(　　)
A．需用酒精和次氯酸钠溶液对茎尖进行灭菌处理
B．茎尖切块依次经再分化和脱分化过程发育成脱毒苗
C.马铃薯的脱毒培养中茎尖切块的适宜大小为0.27 mm
D．上述培养过程获得的脱毒苗具有不被病毒侵染的能力
6．(安徽卓越县中联盟期中)如图为利用植物组织培养技术快速、大量获得某种只能进行有性生殖的二倍体植物人工种子的流程，这种人工种子可以用于飞播造林，对大面积进行生态恢复具有重要意义。下列相关叙述错误的是(　　)
注：胚状体类似于种子中的胚，可进一步发育成植株。
A．经由①②这两个关键步骤制备大量人工种子属于无性繁殖
B．①②步骤中所用的生长素和细胞分裂素的浓度和比例不同
C．胚状体进一步发育为植株的过程体现了植物细胞具有全能性
D．用植物体的花粉培育成的人工种子，其后代不一定有可育性
7．(黑吉辽蒙卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗，有助于解决紫杉醇药源短缺问题。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成
B．培养基先分装到锥形瓶，封口后用干热灭菌法灭菌
C．芽原基细胞由于基因选择性表达，不能用作外植体
D．紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取，植物组织培养优势明显
8．(淮北期中)甘蓝型油菜是世界范围内的主要油料作物，在烹饪、生物燃料和动物饲料方面被广泛使用。甘蓝型油菜是异源四倍体，其中一组染色体来自甘蓝(CC，2N＝18)，另一组来自白菜(AA，2N＝20)。下列说法错误的是(　　)
A．处于有丝分裂中期的甘蓝型油菜细胞中染色体为76条
B．获得甘蓝和白菜原生质体的过程一般需要用到纤维素酶和果胶酶
C．在培养甘蓝型油菜的过程中，先经历脱分化再经历再分化
D．甘蓝型油菜和甘蓝、白菜之间均存在生殖隔离
9．(江苏卷)图示为植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是(　　)
A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁
B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗
C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间
D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养
10．(滁州期中)研究人员以白菜(2n＝20)和甘蓝(2n＝18)为材料进行植物体细胞杂交得到杂种植物，并对两种亲本和某个融合植株(待检测植株)进行体细胞DNA含量的检测，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)
　
A．未进行细胞分裂的白菜体细胞中DNA相对含量约为60
B．植物体细胞融合成功的标志是杂种细胞生成新的细胞壁
C．待检测植株由白菜—白菜细胞融合发育而来
D．白菜—甘蓝融合植株体细胞中染色体数应为38条
11．(合肥一中)如图表示工厂化生产紫杉醇的过程，对红豆杉愈伤组织进行液体悬浮培养，分离出单细胞，再用组成为“普通培养基＋0.5 mg·L-1 NAA＋0.5 mg·L-1BA(BA是一种细胞分裂素)＋25 g·L-1蔗糖”的培养液培养获得大量红豆杉细胞，下列叙述错误的是(　　)
A．培养液中添加的“NAA＋BA”可以促进愈伤组织细胞增殖
B．选取红豆杉树皮做外植体不易获得紫杉醇
C．紫杉醇为红豆杉体内生长所必需的一种次生代谢物
D．外植体的使用及整个培养过程中需要保证严格的无菌环境
12．(芜湖期中)甘草是中医使用最多的药材之一，其提取物中的黄酮具有抗衰老、抗炎等作用。有同学提出利用现代生物技术生产黄酮的两条技术路径，如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．B代表愈伤组织，两条技术路径均证明了植物细胞具有全能性
B．获得愈伤组织的过程应保持在无菌、无毒和5%CO2环境条件下
C．①③的培养基中含有植物激素和多种无机盐，还需要添加蔗糖等能源物质
D．黄酮属于植物体产生的次生代谢物，在整个生命过程中能一直产生
13．狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉，其生产的黄酮类化合物可入药。狼爪瓦松野生资源有限，难以满足市场化需求。因此，目前一般通过植物细胞工程手段进行培养，具体过程如图所示，其中的数字序号代表处理或生理过程。
(1)狼爪瓦松植株乙、丙、丁的获得都需要利用________________技术，过程④选用组培中的细胞进行诱变的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)启动过程②③的关键激素是________________________，其中通常不需要光照的是________(填“②”或“③”)。
(3)形成植株丁的过程中，聚乙二醇的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)黄酮类化合物是广泛分布于植物体内的含量较少的次生代谢物。某同学认为，利用细胞产物的工厂化生产黄酮类化合物，主要是利用促进细胞生长的培养条件，来提高单个细胞中黄酮类化合物的含量，你同意该同学的观点吗？并说明相应的理由。________(填“同意”或“不同意”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
第1节　植物细胞工程
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 B B C A C C A A C C C C
1．B　解析：植物组织培养是将离体的植物器官、组织或细胞等诱导形成完整植株的过程，其原理是植物细胞具有全能性，A正确；脱分化期间一般不需要光照，再分化期间需要光照，促进叶绿素的合成，B错误；愈伤组织细胞处于不断分裂状态，DNA复制时容易发生基因突变，C正确；单倍体育种包括花药离体培养和人工诱导染色体加倍，其中花药离体培养应用了植物组织培养技术，D正确。
2．B
3．C　解析：脱毒苗培育经过脱分化和再分化两个阶段，且需要添加生长素、细胞分裂素等植物生长调节物质，A正确；脱毒苗的培育采用了植物组织培养技术，而该技术的原理是植物细胞具有全能性，B正确；植物组织培养中脱分化和再分化的培养基中激素的含量不同，脱分化不需要光照，C错误；培育脱毒苗应将茎尖进行消毒处理，接种过程应进行无菌操作，避免微生物污染，D正确。
4．A　解析：植物组织培养是将离体的植物器官、组织或细胞等诱导形成完整植株的过程，不需要用纤维素酶或果胶酶去除细胞壁，A错误；野生石斛的叶片作为外植体，为防止杂菌污染，需先进行清洗(去除表面杂物)和消毒处理(杀死表面微生物)，B正确；植物组织培养属于无性生殖，能保持优良品种的遗传特性，C正确；植物组织培养的基本过程包括脱分化(形成愈伤组织)和再分化(愈伤组织分化形成根、芽等)过程，D正确。
5．C　解析：用酒精和次氯酸钠溶液对茎尖进行的是消毒处理，A错误；培育脱毒苗利用了植物组织培养技术，即将茎尖依次经脱分化和再分化过程发育形成脱毒苗，B错误；分析题图，茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，茎尖切块大小为0.60 mm时，成苗率虽最高，但脱毒率最低，因此，马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm，C正确；马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，利用马铃薯茎尖经组织培养可形成脱毒苗，但其不具有抗病毒侵染的能力，D错误。
6．C　解析：经由①脱分化和②再分化这两个关键步骤制备大量人工种子，没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性繁殖，A正确；在①脱分化和②再分化步骤中，所用的生长素和细胞分裂素的浓度和比例不同，从而诱导细胞进行不同的分化过程，B正确；胚状体类似于种子中的胚，已经是新的个体，其进一步发育为植株的过程属于植物个体的发育过程，不能体现植物细胞具有全能性，C错误；用植物体的花粉培育成的人工种子，由于花粉是单倍体，其后代不一定有可育性，例如二倍体植物的花粉培育成的单倍体植株高度不育，D正确。
7．A　解析：在植物组织培养中，生长素和细胞分裂素的比例直接影响细胞的分化方向。当二者比例适中时，促进愈伤组织的形成；比例高时促进生根，比例低时促进生芽，A正确。培养基含大量水分，需用高压蒸汽灭菌法灭菌，干热灭菌法适用于耐高温且干燥的物品，如玻璃器皿，B错误。芽原基细胞是分生组织的一部分，全能性高，可作为外植体，C错误。细胞产物的工厂化生产是通过植物组织培养技术实现的，如大量培养红豆杉细胞，从培养液中提取紫杉醇，D错误。
8．A　解析：甘蓝型油菜体细胞中染色体数为(18＋20)＝38条，有丝分裂中期染色体数目与体细胞相同，均为38条，A错误；植物细胞壁主要成分是纤维素和果胶，获得原生质体需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，B正确；在培养甘蓝型油菜的过程中，先将甘蓝和白菜的原生质体融合形成杂种细胞，再经脱分化和再分化形成杂种植株(甘蓝型油菜)，C正确；甘蓝型油菜是异源四倍体(AACC)，甘蓝是二倍体(CC)，白菜是二倍体(AA)，它们之间杂交不能产生可育后代，存在生殖隔离，D正确。
9．C　解析：步骤①添加纤维素酶或果胶酶去除细胞壁，其原理是酶的专一性，A错误；步骤②吸取原生质体放入等渗溶液中清洗，无菌水会导致原生质体吸水涨破，B错误；结合图示可知，原生质体处于甘露醇和蔗糖溶液之间，因而可推测原生质体的密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间，C正确；台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，染成蓝色的原生质体活性差或死亡，D错误。
10．C　解析：白菜植株DNA分子相对含量为60左右和120左右(从图中白菜峰值看)，故未进行细胞分裂的细胞中DNA的相对含量约为60，A正确；杂种细胞生成新的细胞壁是植物体细胞融合成功的标志，B正确；未复制之前，白菜DNA相对含量约为60，甘蓝DNA相对含量约为80，待检测植株DNA含量约为150，不可能为融合的白菜—白菜植株，C错误；白菜体细胞中染色体数为20，甘蓝体细胞中染色体数为18，故白菜—甘蓝融合植株体细胞中染色体数应为38条，D正确。
11．C　解析：培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例都会影响植物细胞的发育方向，当生长素/细胞分裂素＝1时，利于愈伤组织的形成，因此，浓度相同的NAA(生长素类生长调节剂)＋BA(细胞分裂素)可促进愈伤组织细胞增殖，A正确；红豆杉树皮细胞分化程度高，作为外植体进行培养，脱分化形成愈伤组织难度较大，不易获得紫杉醇，B正确；初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等，而紫杉醇不是其生长所必需的，属于次生代谢物，C错误；植物组织培养过程中，外植体的使用及整个培养过程需要保证严格的无菌环境，防止杂菌污染导致培养失败，D正确。
12．C　解析：B为愈伤组织，路径一最终获得脱毒苗，体现了植物细胞的全能性(由细胞发育成完整植株)，路径二获得细胞悬浮培养物并提取黄酮，未发育成完整植株，没有体现植物细胞的全能性，A错误；为避免杂菌污染，获得愈伤组织的过程一般保持在无菌、无毒环境条件下，但不需要5%CO2的环境条件，B错误；植物组织培养的培养基中含有植物激素(调节细胞分裂和分化)、多种无机盐，还需要添加蔗糖等能源物质(为细胞提供碳源和能量)，C正确；黄酮属于植物产生的次生代谢物，次生代谢物不是生物生长所必需的，一般在特定组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才能产生，D错误。
13．(1)植物组织培养　此时培养细胞处于不断增殖的状态，易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变　(2)生长素和细胞分裂素　②　(3)诱导原生质体融合　(4)不同意　植物细胞的次生代谢物含量很低，利用细胞产物的工厂化生产黄酮类化合物，主要是通过增加细胞数量来增加黄酮类化合物的含量第2章　细胞工程
第1节　植物细胞工程
学习目标 素养目标
1．概述植物组织培养的原理和过程(重点)； 2．概述植物体细胞杂交技术的原理(重点)和过程； 3．植物细胞工程在生产实践中应用的实例(重点)； 4．尝试进行植物组织培养(难点) 生命观念：植物组织培养时需要人工提供适宜的营养基质满足其生长需要，加强形成生命的物质观； 科学探究：尝试菊花的组织培养，课后尝试制作“手指植物”，培养实践和创新能力； 社会责任：通过认识植物细胞工程的应用实例，认同技术的发展带来的优势，建立科学技术观
1．植物组织培养技术
(1)概念：将_____________的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的_______________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成____________的技术。
(2)理论基础：______________。
(3)基本过程：
2．植物体细胞杂交技术
3．植物细胞工程的应用
(1)_ ____________：快速繁殖、作物脱毒。
(2)__ ____________：单倍体育种、突变体的利用。
(3)细胞产物的______________生产：进行植物细胞或____________的培养。
[概 念 辨 析]
(1)植物组织培养时，外植体消毒所用酒精的体积分数是95%。(　　)
(2)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(　　)
(3)生长素与细胞分裂素的比例适中诱导产生愈伤组织。(　　)
(4)植物体细胞杂交形成的杂种植物一定可育。(　　)
(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。(　　)
(6)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(　　)
(7)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(　　)
(8)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(　　)
(9)微型繁殖属于无性繁殖，细胞进行有丝分裂，遗传物质未改变。(　　)
(10)单倍体育种中秋水仙素的作用对象是萌发的种子或幼苗。(　　)
(11)用花药离体培养得到单倍体植株说明了植物生殖细胞也具有全能性。(　　)
(12)植物细胞产物的工厂化生产对于社会、经济、环境保护具有重要意义。(　　)
什么是植物组织培养技术
教材P35～37“探究·实践”——菊花的组织培养
(1)愈伤组织细胞有什么特点？
(2)脱分化形成愈伤组织为什么需要避光培养？再分化为什么需要光照培养？
(3)为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
(4)选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？
(5)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？
方法规律
1．植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)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)；(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。
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
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值适中 促进愈伤组织的形成
(阜阳期中)某科研机构以菊花为材料进行组织培养，步骤如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．X常选用幼嫩的菊花茎段，并需对其进行消毒处理
B．配制培养基时，可不加入琼脂，便于X与培养基充分接触
C．A过程需要避光处理，促进愈伤组织的形成
D．B过程培养基中植物激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向
(甘肃卷)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
什么是植物体细胞杂交技术
教材P38“图2－4”——植物体细胞杂交过程及原理
(1)植物体细胞杂交包括图中①______________、②_____________两个过程，①过程体现了_____________原理，②过程利用了_____________原理。
(2)请完成图中填空：③_____________，④______________，⑤_____________，⑥____________，⑦______________。
(3)植物体细胞杂交技术中融合原生质体有3种，包括AA型、AB型、BB型，其中____________是所需要的。
(4)植物体细胞融合完成，形成杂种细胞的标志是_______________；植物体细胞杂交完成的标志是_______________。
(5)形成的杂种植株______________(填“一定”或“不一定”)可育。
(6)植物体细胞杂交技术的优势是打破_______________，实现远缘杂交育种。
方法规律 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 选取根尖、茎尖及形成层部位最容易诱导脱分化 不同种植物的体细胞
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，用一定的方法诱导细胞融合
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
(安徽皖南八校联考)某杂种植株的获取过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．叶片消毒后，可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害
B．过程①中，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中
C．过程③中，可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合
D．过程④中，脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照
易错警示 植物体细胞杂交相关的3个易错点
(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。
植物体细胞杂交的最终结果要经过组织培养形成杂种植株。
(2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。
植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合，应为无性生殖。
(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。
杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体数目变异。
(芜湖期中)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．过程①用纤维素酶和果胶酶处理时间的差异，可能与两亲本细胞壁结构差异有关
B．过程②用PEG诱导原生质体融合和细胞壁再生，杂种细胞含有亲本的2个细胞核
C．过程④一般不需要光照，脱分化形成的愈伤组织是不定形的薄壁组织团块
D．过程④和⑤中细胞容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变
方法规律 植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
植物细胞工程的应用及优势是什么
1．植物繁殖的新途径
思考：
(1)为何选择茎尖作为作物脱毒的外植体？
(2)脱毒苗与抗毒苗的区别是什么？
2．作物新品种的培育
(1)教材P40“图2－7”——单倍体育种过程
思考：
①花药中的花粉粒含有精子，通过花药离体培养获得了单倍体幼苗，说明_______________________________________________。
②若图中亲本基因型为AaBb，则单倍体幼苗的基因型为______________。
③单倍体育种过程中如何诱导染色体加倍？作用原理是什么？
(2)突变体的利用
思考：
①突变体育种的原理是什么？
②在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
③诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
3．细胞产物的工厂化生产
提示：工厂化生产一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物
辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．①过程受外源激素的调控，②过程受内源激素的调控
B．实现①过程的条件是外植体细胞发生基因突变
C．获得脱毒苗常用的外植体是成熟的根和茎，脱毒苗具有更强的抗病毒能力
D．辣椒素是次生代谢物，可通过细胞培养实现工厂化生产
方法规律 初生代谢和次生代谢的区别
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；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的时间和环境条件下才进行。
一、 知识自主构建
二、 学情随堂评价
1．下列关于植物组织培养和植物体细胞杂交的叙述，正确的是(　　)
A．用于组织培养的外植体可以是植物体的任何活细胞
B．单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株的过程
C．植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞
D．植物体细胞杂交技术离不开植物组织培养技术
2．(马鞍山期末)下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是(　　)
A．菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程
B．要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例
C．诱导形成愈伤组织期间一般需要给予适当的光照
D．接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插
3．(滁州期末)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下。下列分析错误的是(　　)
A．选用分化程度低的新生营养芽可保证实验有较高的成功率
B．诱导新生营养芽变成PLBs的关键是适宜的植物激素和营养条件
C．PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs再分化成铁皮石斛植株
D．实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量
4．(阜阳期中)下图表示利用杂合二倍体柑橘A培育柑橘新品种的主要流程。下列说法错误的是(　　)
A．获得柑橘A单倍体需要进行花药离体培养，过程②获得的植株有多种基因型
B．过程①常利用的酶是纤维素酶和果胶酶，形成的原生质体置于等渗溶液中待用
C．过程③可以用高Ca2+—高pH融合法，杂种细胞再经诱导可培养成愈伤组织
D．柑橘C植株所有细胞中都含有2个染色体组，杂种细胞中都含有3个染色体组
第2章　细胞工程
第1节　植物细胞工程
学习目标 素养目标
1．概述植物组织培养的原理和过程(重点)； 2．概述植物体细胞杂交技术的原理(重点)和过程； 3．植物细胞工程在生产实践中应用的实例(重点)； 4．尝试进行植物组织培养(难点) 生命观念：植物组织培养时需要人工提供适宜的营养基质满足其生长需要，加强形成生命的物质观； 科学探究：尝试菊花的组织培养，课后尝试制作“手指植物”，培养实践和创新能力； 社会责任：通过认识植物细胞工程的应用实例，认同技术的发展带来的优势，建立科学技术观
1．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：
2．植物体细胞杂交技术
3．植物细胞工程的应用
(1)__植物繁殖的新途径__：快速繁殖、作物脱毒。
(2)__作物新品种的培育__：单倍体育种、突变体的利用。
(3)细胞产物的__工厂化__生产：进行植物细胞或__细胞团__的培养。
[概 念 辨 析]
(1)植物组织培养时，外植体消毒所用酒精的体积分数是95%。(　×　)
提示：外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。
(2)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(　×　)
提示：愈伤组织是外植体通过脱分化后形成的。
(3)生长素与细胞分裂素的比例适中诱导产生愈伤组织。(　√　)
(4)植物体细胞杂交形成的杂种植物一定可育。(　×　)
提示：植物体细胞杂交形成的杂种植物不一定存在可以正常配对的同源染色体，因此不一定可育。
(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。(　×　)
提示：细胞全能性是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，纤维素酶和果胶酶水解去除的是细胞壁，获得的植物原生质体仍然具有全能性。
(6)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(　√　)
(7)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(　×　)
提示：脱毒苗培育所选的材料来自病毒很少甚至不含病毒的植物茎尖等组织。
(8)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(　×　)
提示：单倍体育种的遗传学原理是染色体变异，突变体培育的遗传学原理是基因突变。
(9)微型繁殖属于无性繁殖，细胞进行有丝分裂，遗传物质未改变。(　√　)
(10)单倍体育种中秋水仙素的作用对象是萌发的种子或幼苗。(　×　)
提示：单倍体育种中秋水仙素处理的是经花药离体培养形成的单倍体幼苗，单倍体高度不育，一般没有种子。
(11)用花药离体培养得到单倍体植株说明了植物生殖细胞也具有全能性。(　√　)
(12)植物细胞产物的工厂化生产对于社会、经济、环境保护具有重要意义。(　√　)
什么是植物组织培养技术
教材P35～37“探究·实践”——菊花的组织培养
(1)愈伤组织细胞有什么特点？
提示：愈伤组织细胞排列疏松无规则，是一种高度液泡化的不定形的薄壁组织团块。
(2)脱分化形成愈伤组织为什么需要避光培养？再分化为什么需要光照培养？
提示：避光的作用是形成愈伤组织，若给予光照，则会形成维管组织，不能继续分化，造成组织培养失败；再分化时在光照条件下有利于叶绿素的合成。
(3)为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
提示：避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
(4)选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？
提示：形成层细胞分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。
(5)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。
方法规律
1．植物组织培养的条件：(1)离体；(2)无菌；(3)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)；(4)适宜的培养条件(温度、光照等)。
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
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成
比值适中 促进愈伤组织的形成
(阜阳期中)某科研机构以菊花为材料进行组织培养，步骤如下图所示。下列说法错误的是(　B　)
A．X常选用幼嫩的菊花茎段，并需对其进行消毒处理
B．配制培养基时，可不加入琼脂，便于X与培养基充分接触
C．A过程需要避光处理，促进愈伤组织的形成
D．B过程培养基中植物激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向
解析：X为外植体，常选用幼嫩的菊花茎段，其分裂能力强，易诱导脱分化和再分化，且为防止杂菌污染，需对其进行消毒处理，A正确；植物组织培养所用的培养基是固体培养基，需要加入琼脂作为凝固剂，若不加入琼脂，培养基为液体状态，不利于外植体固定和生长，B错误；A为脱分化，一般要避光处理，促进愈伤组织的形成，C正确；B为再分化，生长素和细胞分裂素的浓度和比例都会影响植物细胞的发育方向，D正确。
(甘肃卷)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图所示。下列叙述正确的是(　D　)
A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
解析：①为脱分化过程，脱分化形成的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块，A错误；②为再分化过程，愈伤组织细胞分化形成芽的过程中，存在有丝分裂，可能会发生基因突变，但基因重组发生在减数分裂过程中，故愈伤组织细胞分化时不会发生基因重组，B错误；3号培养基用于诱导生根，当培养基中细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值小于1时，有利于根的分化，大于1时有利于芽的分化，C错误；植物分生区附近(如茎尖、根尖 )的病毒极少，甚至无病毒，所以百合分生区可以作为该研究中的外植体，用于获得脱毒苗，D正确。
什么是植物体细胞杂交技术
教材P38“图2－4”——植物体细胞杂交过程及原理
(1)植物体细胞杂交包括图中①__原生质体融合__、②__植物组织培养__两个过程，①过程体现了__细胞膜具有流动性__原理，②过程利用了__植物细胞的全能性__原理。
(2)请完成图中填空：③__纤维素酶__，④__聚乙二醇__，⑤__高Ca2+—高pH__，⑥__再生出细胞壁__，⑦__染色体变异__。
(3)植物体细胞杂交技术中融合原生质体有3种，包括AA型、AB型、BB型，其中__AB型__是所需要的。
(4)植物体细胞融合完成，形成杂种细胞的标志是__再生出新的细胞壁__；植物体细胞杂交完成的标志是__形成杂种植株__。
(5)形成的杂种植株__不一定__(填“一定”或“不一定”)可育。
(6)植物体细胞杂交技术的优势是打破__生殖隔离__，实现远缘杂交育种。
方法规律 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
选材 选取根尖、茎尖及形成层部位最容易诱导脱分化 不同种植物的体细胞
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，用一定的方法诱导细胞融合
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
(安徽皖南八校联考)某杂种植株的获取过程如下图所示。下列叙述正确的是(　D　)
A．叶片消毒后，可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害
B．过程①中，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中
C．过程③中，可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合
D．过程④中，脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照
解析：叶片消毒后，可用无菌水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害，A错误；过程①的目的是获得原生质体，因此，应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的等渗溶液或较高渗溶液中去除植物细胞壁，低渗溶液会使原生质体吸水膨胀甚至涨破，B错误；过程③的目的为促进原生质体融合，获得杂种细胞，可使用聚乙二醇诱导融合而不用灭活的病毒，C错误；过程④为植物组织培养过程，脱分化诱导形成愈伤组织的过程不需要光照，再分化中需要光照诱导合成叶绿素，D正确。
易错警示 植物体细胞杂交相关的3个易错点
(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。
植物体细胞杂交的最终结果要经过组织培养形成杂种植株。
(2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。
植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合，应为无性生殖。
(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。
杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体数目变异。
(芜湖期中)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是(　B　)
A．过程①用纤维素酶和果胶酶处理时间的差异，可能与两亲本细胞壁结构差异有关
B．过程②用PEG诱导原生质体融合和细胞壁再生，杂种细胞含有亲本的2个细胞核
C．过程④一般不需要光照，脱分化形成的愈伤组织是不定形的薄壁组织团块
D．过程④和⑤中细胞容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变
解析：过程①利用酶解法去除植物细胞壁，即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，植物甲、乙酶解时间不同，可能是因为两亲本细胞壁结构(如厚度、成分比例等)差异，导致分解难度不同，A正确；过程②为诱导原生质体融合，可用PEG诱导，杂种细胞含有的是甲、乙亲本的细胞核融合形成的1个细胞核，B错误；过程④为脱分化获得愈伤组织(不定形的薄壁组织团块)的过程，该过程一般不需要光照，C正确；过程④(脱分化)和⑤(再分化)中，细胞处于不断分裂状态，DNA复制时容易受培养条件(如激素比例、温度等)和诱变因素(如射线、化学物质)影响，导致基因突变，D正确。
方法规律 植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
植物细胞工程的应用及优势是什么
1．植物繁殖的新途径
思考：
(1)为何选择茎尖作为作物脱毒的外植体？
提示：植物茎尖的病毒极少，进行组织培养可以获得脱毒苗。
(2)脱毒苗与抗毒苗的区别是什么？
提示：脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴；抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程(第3章内容)的范畴。
2．作物新品种的培育
(1)教材P40“图2－7”——单倍体育种过程
思考：
①花药中的花粉粒含有精子，通过花药离体培养获得了单倍体幼苗，说明__植物的精子(生殖细胞)具有细胞全能性__。
②若图中亲本基因型为AaBb，则单倍体幼苗的基因型为__AB、Ab、aB、ab__。
③单倍体育种过程中如何诱导染色体加倍？作用原理是什么？
提示：用秋水仙素处理。原理是秋水仙素抑制纺锤体的形成，使染色体不能移向细胞的两极，从而使染色体数目加倍。
(2)突变体的利用
思考：
①突变体育种的原理是什么？
提示：突变体育种的原理是基因突变或染色体变异。
②在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，细胞要进行DNA分子复制，此时易发生基因突变。
③诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
提示：大多数都不可以；因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
3．细胞产物的工厂化生产
提示：工厂化生产一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物
辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图所示。下列说法正确的是(　D　)
A．①过程受外源激素的调控，②过程受内源激素的调控
B．实现①过程的条件是外植体细胞发生基因突变
C．获得脱毒苗常用的外植体是成熟的根和茎，脱毒苗具有更强的抗病毒能力
D．辣椒素是次生代谢物，可通过细胞培养实现工厂化生产
解析：在进行植物组织培养时，需要在培养基中添加适当比例的生长素和细胞分裂素诱导细胞的脱分化和再分化，因此①和②都会受到外源激素的调控，A错误；①表示脱分化，实现①过程的条件是外植体细胞的基因发生了选择性表达，而不是基因突变，B错误；分生组织的病毒极少，甚至没有病毒，故将分生组织(如根尖、茎尖)进行离体培养可以获得脱毒植株，不能使用成熟的根和茎，并且脱毒苗也不具有更强的抗病毒能力，C错误；植物代谢会产生一些不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物，辣椒素是次生代谢物，可通过细胞培养实现工厂化生产，D正确。
方法规律 初生代谢和次生代谢的区别
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；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的时间和环境条件下才进行。
一、 知识自主构建
二、 学情随堂评价
1．下列关于植物组织培养和植物体细胞杂交的叙述，正确的是(　D　)
A．用于组织培养的外植体可以是植物体的任何活细胞
B．单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株的过程
C．植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞
D．植物体细胞杂交技术离不开植物组织培养技术
2．(马鞍山期末)下列关于菊花组织培养的叙述，错误的是(　C　)
A．菊花的组织培养需要经过细胞的脱分化和再分化过程
B．要控制好培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例
C．诱导形成愈伤组织期间一般需要给予适当的光照
D．接种外植体到培养基时，需要注意形态学方向，不可倒插
解析：诱导形成愈伤组织的过程是脱分化，脱分化一般不需要光照，C错误；接种外植体时注意形态学方向(如茎段的形态学上端和下端)，不可倒插，否则会影响外植体的分化生长，D正确。
3．(滁州期末)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下。下列分析错误的是(　C　)
A．选用分化程度低的新生营养芽可保证实验有较高的成功率
B．诱导新生营养芽变成PLBs的关键是适宜的植物激素和营养条件
C．PLBs增殖培养的目的是需要将PLBs再分化成铁皮石斛植株
D．实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量
解析：新生营养芽分化程度低、分裂能力强且几乎不携带病毒，能保证较高的成功率，A正确；植物组织培养中，需要提供适宜的植物激素(生长素、细胞分裂素)和营养条件，将新生营养芽诱导形成PLBs，B正确；PLBs增殖培养的目的是使PLBs数目增多，以提取更多的生物碱，并不需要再分化形成植株，C错误；本实验目的是利用PLBs生产生物碱，因此实验需定期取样检测PLBs的重量和生物碱的含量，D正确。
4．(阜阳期中)下图表示利用杂合二倍体柑橘A培育柑橘新品种的主要流程。下列说法错误的是(　D　)
A．获得柑橘A单倍体需要进行花药离体培养，过程②获得的植株有多种基因型
B．过程①常利用的酶是纤维素酶和果胶酶，形成的原生质体置于等渗溶液中待用
C．过程③可以用高Ca2+—高pH融合法，杂种细胞再经诱导可培养成愈伤组织
D．柑橘C植株所有细胞中都含有2个染色体组，杂种细胞中都含有3个染色体组
解析：获得柑橘A单倍体常用的方法为花药离体培养，由于柑橘A是杂合子，产生的花粉的基因型有多种，获得的单倍体也有多种，因此，经过②(染色体加倍后)获得的植株有多种基因型，A正确；过程①利用酶解法去除植物细胞壁，即用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，形成的原生质体置于等渗溶液中可维持原生质体的形态，B正确；过程③为诱导原生质体融合，常用的方法为高Ca2+—高pH融合法、电融合法、离心法等，杂种细胞经脱分化和再分化过程培养成三倍体植株，C正确；柑橘C植株不一定所有细胞都含有2个染色体组，如根细胞含有一个染色体组，D错误。

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