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第61讲　植物细胞工程
学习目标　1. 概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2. 举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。3. 尝试进行植物组织培养。
核心体系
活动方案
活动一 简述植物组织培养技术的原理和过程
下图为植物组织培养过程的示意图。认真思考并回答下列有关问题。
(1) 补全植物组织培养操作流程图：
①____________；
②____________；
③____________；
④____________。
(2) Ⅰ. 在植物组织培养过程中，启动细胞分裂、脱分化等的关键性激素是什么？如何产生作用？
Ⅱ. 脱分化和再分化过程的本质是什么？图中②细胞具有哪些特点？
Ⅲ. 过程③所用的培养基为________(填字母)时可先长出丛芽。
A. LB培养基
B. MS培养基＋NAA∶6BA＝1∶10
C. MS培养基＋NAA∶6BA＝10∶1
D. MS培养基＋NAA∶6BA＝1∶1
Ⅳ. 植物组织培养时，培养基中蔗糖的作用是什么？
(3) 进行植物组织培养时，对选取的外植体有何要求？如何对外植体进行消毒？ 为什么要进行无菌操作？
(4) 培养过程中如何设置光照条件？
(5) 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱中生长几日，用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。
①洗苗的目的是洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根，洗苗时用________(填“自来水”或“无菌水”)。
②打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱中生长几日或将幼苗移到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中的操作是在进行“炼苗”，“炼苗”目的在于______________
____________。
活动二 描述植物体细胞杂交技术的原理和过程
下图是植物体细胞杂交技术流程图，据图分析并回答下列问题。
(1) 过程①进行的操作是__________________，需要用______________处理。研究人员利用________(填“较高”或“较低”)渗透压，使原生质体的产量大幅度提高，但存活率却因此而降低，分析降低的原因可能是______________________
________。
(2) 原生质体融合的原理是什么？诱导其融合的方法有哪些？原生质体融合成功的标志是什么？体细胞杂交技术成功的标志是什么？
(3) 如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄细胞和马铃薯细胞融合而成的？
(4) 若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体？
(5) 通过植物体细胞杂交技术培育出的“番茄—马铃薯”植株为几倍体？能不能结籽？ 运用传统有性杂交方法能否培育出可育的“番茄—马铃薯”杂种植株？为什么？
(6) 植物体细胞杂交技术与传统有性杂交相比，其优点是什么？
活动三 应用植物细胞工程技术解决实际问题
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。请回答下列问题。
(1) 植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有哪些？
(2) 用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的哪个部位进行培养，为什么？脱毒苗通常能抗病毒吗？
(3) 为获得突变体，通常对植物组织培养过程中获得的愈伤组织进行诱变处理原因是什么？
(4) 植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是什么(用流程图表示)
(5) 什么是植物细胞培养技术，原理是什么？
(6) 紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。紫草素是一种________代谢产物，若利用植物组织培养技术生产细胞产物紫草素，只需培养到________阶段即可。
(7) 初生代谢和次生代谢产物的区别是什么？
名卷优选
1. [2025江苏卷]图示一种植物组织培养周期，①～③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B. 过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C. 过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D. 培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关
2. 下列关于植物细胞工程的叙述，正确的是(　　)
A. 对外植体消毒时，需用适宜浓度的酒精和次氯酸钠混合后使用
B. 常利用植物组织培养技术培养植物茎尖获得抗病毒植株
C. 利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
D. 植物体细胞杂交只适用于染色体数目一致的两个物种
3. [2025南京学情检测]马铃薯长期营养繁殖会导致病毒蔓延，我国科研人员利用马铃薯茎尖培养获得脱毒苗，使马铃薯的产量和品质大幅度提高，脱毒流程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
A. 茎尖材料消毒时，要用配制好的酒精和次氯酸钠溶液各处理30 min
B. 茎尖培养到愈伤组织后须先转移到生长素比例较高的培养基再培养
C. 病毒检测时可用抗毒血清进行免疫检测，呈阳性反应则为带毒苗
D. 生根试管苗炼苗后，应连带培养基栽植于消过毒的蛭石或珍珠岩中
4. [2024江苏卷]图示植物原生质体制备、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
5. [2026南通海安期中]花椰菜营养价值高，黑芥能抗黑腐病。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼具花椰菜和黑芥优良性状的杂种植株，过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A. 过程①所用的酶为蛋白酶，可来自食草动物的消化道，两种叶片酶解时间可能不同
B. 过程②诱导融合之前若用台盼蓝检测原生质体活力，活的原生质体不被染色
C. 过程④和⑤所用培养基为液体培养基，添加的生长素和细胞分裂素的比例不同
D. 可通过分析植株A根尖分生区染色体来鉴定其是否兼具花椰菜和黑芥优良性状
6. [2025浙江卷]科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响，甲组为细胞悬浮培养，乙组为原生质体的液体静置培养，丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同，其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A. 比较甲和丙，丙组的培养方式有利于原生质体的增殖，从而提高紫杉醇总产量
B. 比较乙和丙，丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C. 丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
D. 上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累
7. (多选)[2025泰州中学月考]毛状根是植物感染发根农杆菌(其TDNA含有生长素合成基因)后产生的病理结构，在生产某些次生代谢物方面具有独特的优势。如图为利用植物组织或细胞培养技术进行次生代谢物生产的流程，下列叙述正确的有(　　)
A. 诱导愈伤组织时，在酒精灯火焰旁将外植体的1/3～1/2插入培养基
B. 培养体系1制备过程中导入外源基因可采用花粉管通道法
C. 与培养体系1和2不同，培养体系3的获得不需要添加外源植物激素
D. 培养体系1和3的制备都利用了基因重组原理，且产生的代谢产物一定相同
8. 下图表示通过二倍体植株甲(自花传粉植物)和植株乙培育植株A、B、C、D、E的过程，其中植株甲的基因型为AaBb，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请回答下列问题。
(1) 植株A是________倍体，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为________________________________。
(2) 植株C与植株甲表型相同的概率为________。
(3) 培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为____________。
(4) 获得植株E的过程称为____________技术，其过程中两个原生质体融合时，常用的诱导剂是________。
(5) 植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物技术是____________技术，其理论基础是________________________。植株A、B、C、D、E中可能与植株甲的基因型相同的是植株________。
第61讲　植物细胞工程
【活动方案】
活动一
(1) ①外植体　②愈伤组织　③再分化　④人工种子
(2) Ⅰ. 生长素和细胞分裂素。生长素和细胞分裂素比值高时，有利于根的分化；比值低时有利于芽的分化；比值适中时，有利于形成愈伤组织。　Ⅱ. 基因的选择性表达。愈伤组织是高度液泡化、排列疏松、无定形状态的薄壁细胞组织。　Ⅲ. B　Ⅳ. 提供碳源和能量，调节渗透压。
(3) 取生长旺盛的嫩枝作为外植体。对外植体常用流水冲洗、酒精处理和消毒液处理进行消毒。植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(4) 愈伤组织培养时，最初两周内不见光，在随后的愈伤组织继代培养过程中可让其见光转绿。
(5) ①无菌水　②提高组培苗对外界环境条件的适应性
活动二
(1) 去除植物细胞的细胞壁　纤维素酶和果胶酶　较高　过度失水造成损伤
(2) 细胞膜具有一定的流动性。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)融合法等。再生出新的细胞壁。培育出杂种植株。
(3) 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光，则说明该原生质体是由番茄细胞和马铃薯细胞融合而成的。
(4) 2(m＋n)。
(5) 六倍体。能(异源六倍体，是可育的，能结籽)。不能。不同种的植物之间存在生殖隔离。
(6) 克服了远缘杂交不亲和的障碍。
活动三
(1) 能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快。
(2) 茎尖。含病毒少。不能。
(3) 愈伤组织分裂能力强，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
(4) 含目的基因的细胞愈伤组织小植株。
(5) 植物细胞培养技术是指在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。细胞增殖。
(6) 次生　愈伤组织
(7) 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；初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
植物组织培养中的无菌操作
1 无菌操作的理由：避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止有些杂菌危害培养物的生长。
2 无菌操作要求：(1) 培养基灭菌(高压蒸汽灭菌)；(2) 外植体要进行消毒处理(酒精、次氯酸钠、无菌水冲洗)；(3) 接种的无菌操作(各种器械要彻底灭菌、无菌滤纸、酒精灯火焰旁、封口膜或瓶盖封住瓶口)；(4) 无菌箱中培养；(5) 移栽到消过毒的环境中生存一段时间(“炼苗”)。
3 部分不耐高温的物质(如生长素)要用细菌过滤器除菌，然后和高压蒸汽灭菌后冷却但未凝固的培养基混合均匀。
【名卷优选】
1 C　过程①形成了愈伤组织，发生了细胞的脱分化，此时细胞还进行有丝分裂，A正确；过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体的过程，故经过再分化形成不同种类的细胞，B正确；过程②③所有培养基的成分、浓度不完全相同，如细胞分裂素和生长素的浓度不同，C错误；培养基中常加入蔗糖，既能作为碳源，又与维持渗透压有关，D正确。
2 C　对外植体消毒时，需依次用适宜浓度的酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，不是混合使用，A错误；以茎尖为材料，利用组织培养技术可获得不含病毒的植株，B错误；化学合成某种物质可能需要特殊的底物或者特别的条件而无法在体外实现，利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的细胞次生代谢产物，C正确；植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，两个物种染色体的数目可以不同，D错误。
3 C　茎尖材料消毒时，酒精处理的时间一般较短，通常为30 s左右，次氯酸钠溶液处理的时间一般为30 min，A错误；组织培养通常使愈伤组织先生芽再生根，所以茎尖培养到愈伤组织后须先转移到细胞分裂素比例较高的培养基培养，B错误；用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等基质中，然后再移栽入土，D错误。
4 C　步骤①添加盐酸不能去除细胞壁，反而会杀死原生质体，A错误；步骤②吸取原生质体放入无菌的专用等渗或略高渗清洗液中清洗，原生质体放入无菌水中会吸水涨破，B错误；由密度梯度离心的结果可知，原生质体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，蓝色的原生质体已经死亡，D错误。
5 B　过程①所用的酶为纤维素酶和果胶酶，A错误；活细胞的细胞膜可以控制物质进出细胞，台盼蓝不能进入细胞，故活的原生质体不被染色，B正确；过程④和⑤所用培养基为固体培养基，C错误；鉴定其是否兼具花椰菜和黑芥优良性状应该观察杂种植株的性状进行个体水平的分析，D错误。
6 B　题干体现的是紫杉醇含量，没有体现对细胞增殖的影响，A错误；丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高，说明丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇，有利于用发酵罐进行紫杉醇的生产，B正确；琼脂糖的作用是为细胞提供支撑和固定，它不能为细胞提供碳源，C错误；甲组细胞有细胞壁，不过从紫杉醇合成量来看，甲组低于乙组和丙组，D错误。
7 AC　在诱导愈伤组织时，为了防止杂菌污染，操作应在酒精灯火焰旁进行，并且将外植体的1/3～1/2插入培养基，这样有利于外植体与培养基充分接触，获取营养物质等，A正确；培养体系1制备过程是将外源基因导入植物细胞系，花粉管通道法是将目的基因导入植物受精卵或早期胚胎细胞等，对植物细胞系导入外源基因常用农杆菌转化法等，而不是花粉管通道法，B错误；培养体系3是由毛状根培养获得的，毛状根是植物感染发根农杆菌(其T-DNA含有生长素合成基因)后产生的，自身能够合成生长素等植物激素，所以与培养体系1和2(需要添加外源植物激素来诱导脱分化和再分化等过程)不同，培养体系3的获得不需要添加外源植物激素，C正确；培养体系1和培养体系3由于转基因细胞系和毛状根的基因组成等不完全相同，不一定能产生相同代谢产物，D错误。
8 (1) 单　AABB或AAbb或aaBB或aabb
(2) 9/16
(3) 脱分化
(4) 植物体细胞杂交　聚乙二醇(PEG)
(5) 植物组织培养　植物细胞的全能性　C、D(共39张PPT)
第11单元
生物技术与工程
第61讲　植物细胞工程
内容索引
核心体系
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2. 举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。3. 尝试进行植物组织培养。
核 心 体 系
活 动 方 案
下图为植物组织培养过程的示意图。认真思考并回答下列有关问题。
活动一　简述植物组织培养技术的原理和过程
(1) 补全植物组织培养操作流程图：
①__________；
②____________；
③__________；
④____________。
外植体
愈伤组织
再分化
人工种子
(2) Ⅰ. 在植物组织培养过程中，启动细胞分裂、脱分化等的关键性激素是什么？如何产生作用？
【答案】 生长素和细胞分裂素。生长素和细胞分裂素比值高时，有利于根的分化；比值低时有利于芽的分化；比值适中时，有利于形成愈伤组织。
Ⅱ. 脱分化和再分化过程的本质是什么？图中②细胞具有哪些特点？
【答案】 基因的选择性表达。愈伤组织是高度液泡化、排列疏松、无定形状态的薄壁细胞组织。
Ⅲ. 过程③所用的培养基为______(填字母)时可先长出丛芽。
A. LB培养基
B. MS培养基＋NAA∶6BA＝1∶10
C. MS培养基＋NAA∶6BA＝10∶1
D. MS培养基＋NAA∶6BA＝1∶1
Ⅳ. 植物组织培养时，培养基中蔗糖的作用是什么？
【答案】 提供碳源和能量，调节渗透压。
B
(3) 进行植物组织培养时，对选取的外植体有何要求？如何对外植体进行消毒？ 为什么要进行无菌操作？
【答案】 取生长旺盛的嫩枝作为外植体。对外植体常用流水冲洗、酒精处理和消毒液处理进行消毒。植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(4) 培养过程中如何设置光照条件？
【答案】 愈伤组织培养时，最初两周内不见光，在随后的愈伤组织继代培养过程中可让其见光转绿。
(5) 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱中生长几日，用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。
①洗苗的目的是洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根，洗苗时用__________(填“自来水”或“无菌水”)。
②打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱中生长几日或将幼苗移到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中的操作是在进行“炼苗”，“炼苗”目的在于____________________________________。
无菌水
提高组培苗对外界环境条件的适应性
下图是植物体细胞杂交技术流程图，据图分析并回答下列问题。
活动二　描述植物体细胞杂交技术的原理和过程
(1) 过程①进行的操作是________________________，需要用____________________处理。研究人员利用________(填“较高”或“较低”)渗透压，使原生质体的产量大幅度提高，但存活率却因此而降低，分析降低的原因可能是____________________。
去除植物细胞的细胞壁
纤维素酶和果胶酶
较高
过度失水造成损伤
(2) 原生质体融合的原理是什么？诱导其融合的方法有哪些？原生质体融合成功的标志是什么？体细胞杂交技术成功的标志是什么？
【答案】 细胞膜具有一定的流动性。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)融合法等。再生出新的细胞壁。培育出杂种植株。
(3) 如何根据细胞膜表面荧光判断该原生质体是由番茄细胞和马铃薯细胞融合而成的？
【答案】 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光，则说明该原生质体是由番茄细胞和马铃薯细胞融合而成的。
(4) 若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含有多少条染色体？
【答案】 2(m＋n)。
(5) 通过植物体细胞杂交技术培育出的“番茄—马铃薯”植株为几倍体？能不能结籽？ 运用传统有性杂交方法能否培育出可育的“番茄—马铃薯”杂种植株？为什么？
【答案】 六倍体。能(异源六倍体，是可育的，能结籽)。不能。不同种的植物之间存在生殖隔离。
(6) 植物体细胞杂交技术与传统有性杂交相比，其优点是什么？
【答案】 克服了远缘杂交不亲和的障碍。
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。请回答下列问题。
(1) 植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有哪些？
【答案】 能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快。
(2) 用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的哪个部位进行培养，为什么？脱毒苗通常能抗病毒吗？
【答案】 茎尖。含病毒少。不能。
活动三　应用植物细胞工程技术解决实际问题
(3) 为获得突变体，通常对植物组织培养过程中获得的愈伤组织进行诱变处理原因是什么？
【答案】 愈伤组织分裂能力强，因此它们容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
(4) 植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是什么(用流程图表示)
(5) 什么是植物细胞培养技术，原理是什么？
【答案】 植物细胞培养技术是指在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。细胞增殖。
(6) 紫草细胞中提取的紫草素是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。紫草素是一种________代谢产物，若利用植物组织培养技术生产细胞产物紫草素，只需培养到____________阶段即可。
次生
愈伤组织
(7) 初生代谢和次生代谢产物的区别是什么？
【答案】 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；初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
名 卷 优 选
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1. [2025江苏卷]图示一种植物组织培养周期，①～③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B. 过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C. 过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D. 培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关
C
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【解析】 过程①形成了愈伤组织，发生了细胞的脱分化，此时细胞还进行有丝分裂，A正确；过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体的过程，故经过再分化形成不同种类的细胞，B正确；过程②③所有培养基的成分、浓度不完全相同，如细胞分裂素和生长素的浓度不同，C错误；培养基中常加入蔗糖，既能作为碳源，又与维持渗透压有关，D正确。
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2. 下列关于植物细胞工程的叙述，正确的是(　　)
A. 对外植体消毒时，需用适宜浓度的酒精和次氯酸钠混合后使用
B. 常利用植物组织培养技术培养植物茎尖获得抗病毒植株
C. 利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
D. 植物体细胞杂交只适用于染色体数目一致的两个物种
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【解析】 对外植体消毒时，需依次用适宜浓度的酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，不是混合使用，A错误；以茎尖为材料，利用组织培养技术可获得不含病毒的植株，B错误；化学合成某种物质可能需要特殊的底物或者特别的条件而无法在体外实现，利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的细胞次生代谢产物，C正确；植物体细胞杂交能克服远缘杂交不亲和的障碍，两个物种染色体的数目可以不同，D错误。
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3. [2025南京学情检测]马铃薯长期营养繁殖会导致病毒蔓延，我国科研人员利用马铃薯茎尖培养获得脱毒苗，使马铃薯的产量和品质大幅度提高，脱毒流程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
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A. 茎尖材料消毒时，要用配制好的酒精和次氯酸钠溶液各处理 30 min
B. 茎尖培养到愈伤组织后须先转移到生长素比例较高的培养基再培养
C. 病毒检测时可用抗毒血清进行免疫检测，呈阳性反应则为带毒苗
D. 生根试管苗炼苗后，应连带培养基栽植于消过毒的蛭石或珍珠岩中
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【解析】 茎尖材料消毒时，酒精处理的时间一般较短，通常为30 s左右，次氯酸钠溶液处理的时间一般为30 min，A错误；组织培养通常使愈伤组织先生芽再生根，所以茎尖培养到愈伤组织后须先转移到细胞分裂素比例较高的培养基培养，B错误；用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等基质中，然后再移栽入土，D错误。
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4. [2024江苏卷]图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是(　　)
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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
C
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【解析】 步骤①添加盐酸不能去除细胞壁，反而会杀死原生质体，A错误；步骤②吸取原生质体放入无菌的专用等渗或略高渗清洗液中清洗，原生质体放入无菌水中会吸水涨破，B错误；由密度梯度离心的结果可知，原生质体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，蓝色的原生质体已经死亡，D错误。
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5. [2026南通海安期中]花椰菜营养价值高，黑芥能抗黑腐病。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼具花椰菜和黑芥优良性状的杂种植株，过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
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A. 过程①所用的酶为蛋白酶，可来自食草动物的消化道，两种叶片酶解时间可能不同
B
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B. 过程②诱导融合之前若用台盼蓝检测原生质体活力，活的原生质体不被染色
C. 过程④和⑤所用培养基为液体培养基，添加的生长素和细胞分裂素的比例不同
D. 可通过分析植株A根尖分生区染色体来鉴定其是否兼具花椰菜和黑芥优良性状
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【解析】 过程①所用的酶为纤维素酶和果胶酶，A错误；活细胞的细胞膜可以控制物质进出细胞，台盼蓝不能进入细胞，故活的原生质体不被染色，B正确；过程④和⑤所用培养基为固体培养基，C错误；鉴定其是否兼具花椰菜和黑芥优良性状应该观察杂种植株的性状进行个体水平的分析，D错误。
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6. [2025浙江卷]科研人员研究某种红豆杉的细胞悬浮培养和原生质体培养方式对合成紫杉醇的影响，甲组为细胞悬浮培养，乙组为原生质体的液体静置培养，丙组为琼脂糖包埋后的原生质体悬浮培养。三组的培养基相同，其中乙、丙两组另加细胞壁合成抑制剂等。结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
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A. 比较甲和丙，丙组的培养方式有利于原生质体的增殖，从而提高紫杉醇总产量
B. 比较乙和丙，丙组的培养方式有利于应用到发酵罐进行紫杉醇的生产
C. 丙组中琼脂糖凝胶的作用是持续为原生质体供应碳源
D. 上述实验表明细胞壁完整有助于紫杉醇在细胞内的合成与积累
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【解析】 题干体现的是紫杉醇含量，没有体现对细胞增殖的影响，A错误；丙组的胞外紫杉醇浓度比乙组高，说明丙组的培养方式能更多地产生可提取的紫杉醇，有利于用发酵罐进行紫杉醇的生产，B正确；琼脂糖的作用是为细胞提供支撑和固定，它不能为细胞提供碳源，C错误；甲组细胞有细胞壁，不过从紫杉醇合成量来看，甲组低于乙组和丙组，D错误。
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7. (多选)[2025泰州中学月考]毛状根是植物感染发根农杆菌(其T－DNA含有生长素合成基因)后产生的病理结构，在生产某些次生代谢物方面具有独特的优势。如图为利用植物组织或细胞培养技术进行次生代谢物生产的流程，下列叙述正确的有( )
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AC
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6
8
A. 诱导愈伤组织时，在酒精灯火焰旁将外植体的1/3～1/2插入培养基
B. 培养体系1制备过程中导入外源基因可采用花粉管通道法
C. 与培养体系1和2不同，培养体系3的获得不需要添加外源植物激素
D. 培养体系1和3的制备都利用了基因重组原理，且产生的代谢产物一定相同
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1
【解析】 在诱导愈伤组织时，为了防止杂菌污染，操作应在酒精灯火焰旁进行，并且将外植体的1/3～1/2插入培养基，这样有利于外植体与培养基充分接触，获取营养物质等，A正确；培养体系1制备过程是将外源基因导入植物细胞系，花粉管通道法是将目的基因导入植物受精卵或早期胚胎细胞等，对植物细胞系导入外源基因常用农杆菌转化法等，而不是花粉管通道法，B错误；培养体系3是由毛状根培养获得的，毛状根是植物感染发根农杆菌(其T－DNA含有生长素合成基因)后产生的，自身能够合成生长素等植物激素，所以与培养体系1和2(需要添加外源植物激素来诱导脱分化和再分化等过程)不同，培养体系3的获得不需要添加外源植物激素，C正确；培养体系1和培养体系3由于转基因细胞系和毛状根的基因组成等不完全相同，不一定能产生相同代谢产物，D错误。
2
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8. 下图表示通过二倍体植株甲(自花传粉植物)和植株乙培育植株A、B、C、D、E的过程，其中植株甲的基因型为AaBb，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请回答下列问题。
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(1) 植株A是______倍体，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为____________________________。
(2) 植株C与植株甲表型相同的概率为______。
(3) 培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为__________。
(4) 获得植株E的过程称为__________________技术，其过程中两个原生质体融合时，常用的诱导剂是_________________。
(5) 植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物技术是________________技术，其理论基础是____________________。植株A、B、C、D、E中可能与植株甲的基因型相同的是植株_______。
1
单
AABB或AAbb或aaBB或aabb
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脱分化
植物体细胞杂交
聚乙二醇(PEG)
植物组织培养
植物细胞的全能性
C、D
谢谢观看
Thank you for watching第61讲　植物细胞工程
1 [2026徐州期中]关于植物组织培养的过程，下列叙述正确的是(　　)
A. 芽原基细胞由于基因的选择性表达，不能用作外植体
B. 培养基中添加蔗糖的作用是提供能量，同时可以维持渗透压
C. 愈伤组织细胞的全能性降低，且失去分裂能力
D. 培养基需添加生长素和细胞分裂素，以保证无菌环境
2 [2025全国卷]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
3 [2024无锡期中]植物组织培养技术常用于商业化生产过程，其过程一般为无菌培养物建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可以接种培养
B. 组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C. 提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D. 用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
4 [2025四川卷]研究人员用花椰菜(BB，2n＝18)根与黑芥(CC，2n＝16)叶片分别制备原生质体，经PEG诱导融合形成杂种细胞，进一步培养获得再生植株，其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是(　　)
A. 两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞
B. 再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性
C. 花椰菜和黑芥的原生质体能融合，证明两种植物间不存在生殖隔离
D. 植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对，无法产生可育配子
5 [2024南通模拟]用同种花粉与异种花粉进行混合授粉，可帮助异种花粉突破柱头处的生殖障碍，促进不同种植物之间的远缘杂交，这就是著名的“花粉蒙导效应”。陆地棉是由非洲二倍体棉和美洲二倍体棉杂交、多倍化、驯化而来的异源四倍体。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 花粉管顶端的屏障使异种花粉不能萌发是生殖隔离的一种表现
B. “花粉蒙导效应”有利于两种棉的种间杂交形成异源二倍体
C. 自然条件下可通过低温抑制纺锤体的形成，诱导异源二倍体加倍成四倍体
D. 驯化过程主要是通过改变细胞中的染色组数从而提高生物的适应能力
6 [2026南通通州期中]科研人员利用植物细胞培养技术生产紫杉醇，基本流程如下图。下列相关叙述错误的是(　　)
A. 应依次使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒
B. 诱导愈伤组织需考虑外植体的取材部位、培养基组分等
C. 使用液体培养基并振荡培养，有利于细胞获取氧气和营养物质
D. 利用该技术生产初生代谢产物紫杉醇，能避免大量破坏野生红豆杉
7 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
8 [2026江苏五校联考]紫花苜蓿(2n＝32)是利用最广泛的豆科牧草，但青饲易造成家畜臌胀病。百脉根(2n＝24)富含缩合单宁，能防止反刍动物鼓胀病的发生。为了改良苜蓿饲用品质，研究人员采用植物体细胞杂交技术培育抗臌胀病型苜蓿，过程如下图。下列相关叙述正确的是(　　)
注：IOA抑制细胞有氧呼吸第一阶段，R6G抑制线粒体的功能
A. 该技术可获得杂种植株，说明紫花苜蓿和百脉根之间不存在生殖隔离
B. 过程②降低了紫花苜蓿和百脉根原生质体的活性，其目的是降低杂种愈伤组织细胞的活力
C. 过程⑤获得的杂种植株功效有差异的可能原因有染色体组成不同、遗传物质表达差异等
D. 与单一PEG诱导融合相比，过程③使用PEG—高Ca2+—高pH法可提高原生质体融合的特异性
9 通过植物细胞工程对光果甘草进行培养以获得药物甘草西定，过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A. 过程③通常先在生长素与细胞分裂素比例高的培养基中培养
B. 过程④常用射线或化学物质处理即可获得大量所需的突变体植株丙
C. 所得三种植株中乙和丙的遗传信息与甲相同，植株丁和甲是同一物种
D. 过程⑥中甘草西定可通过植物细胞培养获得，应将愈伤组织细胞悬浮培养
10 [2024南通如皋适应性考]三白草和鱼腥草因疗效相近且具有叠加效应常被中医用作“药对”。研究者欲利用原生质体融合技术将复方的配伍(两种或两种以上药物配合使用)提前到杂种细胞，并实现有效成分的工厂化生产，操作如图所示。下列有关叙述正确的是(　　)
A. 过程①可用盐酸和酒精混合液(1∶1)配制的解离液来完成
B. 过程②通常在略高渗溶液中采用灭活病毒诱导原生质体融合
C. 过程③融合的原生质体需先形成细胞壁再进行有丝分裂
D. 过程④配制培养基时需要添加植物生长调节剂和琼脂
11 [2025南通海门中学阶考]如图所示为植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列叙述错误的是(　　)
A. 幼嫩组织因具有较强的生命力常作为分离原生质体的材料
B. 步骤①添加纤维素酶和果胶酶以去除植物细胞壁
C. 步骤②需将吸取的原生质体放入低渗溶液中清洗
D. 台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养
12 [2026徐州阶段考]辣椒素作为一种生物碱被广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图所示。下列表述正确的是(　　)
A. 生物碱属于次生代谢产物，是植物生长所必需的物质
B. 选取幼嫩的茎尖作外植体，经灭菌处理后有利于培育脱毒苗
C. 愈伤组织诱导过程中基因发生选择性表达，该过程也可发生基因突变和染色体变异
D. 通过细胞培养获得辣椒素时需要保证充足的CO2供应和适宜的光照
13 (多选)外植体及愈伤组织褐变是指在获取外植体时，由于部分组织细胞结构被破坏而出现的植物组织褐色化现象。研究发现，褐变过程主要与液泡中的多酚物质和细胞质基质中的多酚氧化酶(PPO)有关，其主要机理如下图所示。下列相关叙述正确的有(　　)
A. 醌类化合物的产生与聚集会进一步加剧植物组织褐变
B. 多酚物质和PPO分布场所不同可避免植物组织褐变
C. 连续转移培养可减轻醌类化合物对外植体的毒害作用
D. 尽量增大切割面积和外植体体积比可有效降低褐变率
14 (多选)[2026镇江开学考]黑胫病对甘蓝型油菜的危害十分严重，黑芥能抗黑胫病，油菜和黑芥不能直接杂交。为解决该问题，科研人员通过下图所示过程获得抗病品系。下列叙述错误的有(　　)
A. 过程②可利用灭活的病毒诱导细胞融合
B. 过程③的培养基中需加入植物激素来诱导脱分化和再分化
C. 得到融合的原生质体就是植物细胞融合成功的标志
D. 最终获得的抗病植株具有完整的甘蓝型油菜和部分黑芥的遗传信息
15 花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如图1所示，请据图回答下列问题。
图1
(1) 过程①所需的酶是____________________________________。
(2) 过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3) 原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是_____________。原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
(4) 若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(5) 采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图2是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图2判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有______________________。
图2
(6) 对杂种植株进行____________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
第61讲　植物细胞工程
1 B　芽原基细胞虽已分化，但仍具有全能性，可通过脱分化形成愈伤组织，因此可用作外植体。基因选择性表达导致细胞分化，但未影响其全能性，A错误；蔗糖在培养基中作为碳源，分解后为细胞提供能量，同时作为溶质可维持培养基的渗透压，B正确；愈伤组织是脱分化的细胞群，仍具有分裂能力，且其全能性被激活而非降低，C错误；生长素和细胞分裂素的作用是调节细胞分化方向(如根或芽的形成)，而无菌环境需通过灭菌操作实现，与激素无关，D错误。
2 A　培养基含大量水分，需用高压蒸汽灭菌法灭菌(121 ℃，15～30 min)；干热灭菌法适用于耐高温且干燥的物品(如玻璃器皿)，不能用于培养基灭菌，B错误。外植体可以是植物的任何活细胞、组织或器官，只要具有全能性；芽原基细胞是分生组织的一部分，全能性高，可作为外植体；基因选择性表达是细胞分化的基础，不影响其作为外植体的能力，C错误。细胞产物的工厂化生产正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。因此，紫杉醇可通过此方法获取，植物组织培养的优势(如快速增殖、大量生产细胞产物)在此体现，D错误。
3 D　获得再生苗的过程中，进行旺盛的有丝分裂，该过程中基因突变出现的概率高，同时植物生长的各个时期都有可能发生基因突变和染色体变异等，D错误。
4 B　两个原生质体融合形成的细胞不一定是杂种细胞，有可能是两个花椰菜原生质体融合或两个黑芥原生质体融合等，A错误；花椰菜和黑芥是不同物种，它们之间存在生殖隔离。原生质体能融合并不能证明不存在生殖隔离，因为生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代，C错误。
5 D　由题干信息可知，柱头处的生殖障碍是使异种花粉不能萌发，是生殖隔离的一种表现，A正确；驯化过程主要是通过改变细胞中的染色组数从而获得新品种，但是生物的适应能力不一定提高，D错误。
6 D　紫杉醇属于次生代谢产物，D错误。
7 D　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主要成分不是蛋白质，A错误；获得的原生质体若处在低渗溶液中，可能会吸水涨破，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。
8 C　IOA抑制细胞有氧呼吸第一阶段，R-6G抑制线粒体的功能，可知过程②降低了紫花苜蓿和百脉根原生质体的活性，但并未降低杂种愈伤组织细胞的活力，B错误；杂种细胞经愈伤组织再分化为杂种植株后，可能因染色体组成的差异(如部分丢失)、基因表达水平不同等原因，导致所获得的杂种植株在抗臌胀病等方面的性状表现不尽相同，C正确，PEG—高Ca2+—高pH法的主要作用是提高融合率，并不能提高原生质体融合的特异性，D错误。
9 D　生长素/细胞分裂素的值高时，利于生根，该值低时利于生芽，过程③需先生芽，再生根，所以需要先在生长素与细胞分裂素比例低的培养基中培养，A错误；过程④常用射线或化学物质处理后经筛选，并进一步培养才能获得大量所需的突变体植株丙，B错误；所得三种植株中，乙和丙的遗传信息不一定与甲相同，因为植株丙是诱变育种得到的，遗传信息可能会发生改变，C错误。
10 C　
11 C　分离原生质体通常选用生长旺盛、生命力强的幼嫩组织材料，A正确；植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，步骤①添加纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，其原理是酶的专一性，B正确；步骤②吸取原生质体放入等渗溶液中清洗，否则会导致原生质体吸水涨破，C错误。
12 C　植物代谢分为初生代谢和次生代谢，初生代谢产物是维持植物基本生命活动的必需物质，而次生代谢产物是植物在特定环境下产生的，主要用于防御、吸引传粉者等辅助功能，缺失后不会直接导致植物死亡，因此不属于“必需物质”，A错误；实验中的外植体要进行消毒而非灭菌，B错误；细胞培养的目的是获得大量细胞或细胞产物，培养的细胞无需光合作用，因此不需要光照，并且愈伤组织诱导和增殖阶段无需特殊的CO2供应，常规培养环境即可满足需求，D错误。
13 ABC
14 ABC　灭活的病毒常用于诱导动物细胞融合，植物细胞融合常用PEG(聚乙二醇)诱导，A错误；过程③是脱分化形成愈伤组织过程，培养基中加入植物激素(如生长素和细胞分裂素等)可以诱导植物细胞脱分化，B错误；植物细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁，C错误。
15 (1) 纤维素酶和果胶酶　(2) 叶绿体　(3) 保持原生质体的完整性 细胞壁　
(4) 双亲(或花椰菜和黑芥)　解离　漂洗　(5) 1、2、4 (6) 黑腐病菌

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