资源简介

(共33张PPT)
素养目标
p338
第40讲　植物细胞工程
夯实基础 精研教材
1.细胞工程的概念
细胞器水平、细胞水平或组织水平
p339
考点一 植物细胞工程的基本技术
2.植物细胞工程的理论基础——细胞的全能性
分化成其他各种细胞　
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
激素
温度和pH
p339
3.植物组织培养技术
(1)概念理解:
(2)原理:植物细胞具有　　　　　。
植物器官、组织或细胞等
形成完整的植株
全能性
p339
植物组织培养（plant tissue culture）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
愈伤组织　
再分化
诱导生芽、生根→完整植株。
p339
(4)操作实例—
菊花的组织培养:
次氯酸钠
薄壁组织团块
<
>
p339
(5)植物激素在植物组织培养中的作用:
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
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
简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤 注:表中比值为同时使用这两类激素时,两者用量的比例。
p339
4.植物体细胞杂交技术
(1)概念:
将不同来源的　　　　　　　,在一定条件下融合成　　　　　　,并把杂种细胞培育成　　　　　　的技术。
(2)原理:
体细胞杂交利用了细胞膜的　　　　,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的　　　　。
植物体细胞
杂种细胞
新植物体　
流动性
全能性
p339
(3)过程:
(4)意义:
打破　　　　　　,实现　　　　　　　,培育植物新品种。
生殖隔离　
远缘杂交育种
p339
植物体细胞杂交三个易错点
(1)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，而不是只形成杂种细胞。
(2)植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合，属于无性繁殖，而不属于有性生殖。
(3)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 体变异，而不属于基因重组。
5.植物体细胞杂交
和有性杂交的辨析
p340
植物体细胞杂交 植物有性杂交
教材深挖
1.(选择性必修3 P35探究·实践)
(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要　　　　。接种操作必须在
　　　　　　　　进行,并且每次使用后的器械都要　　　 。
(2)接种时注意外植体的方向,不要　　　　。
(3)诱导愈伤组织期间一般　　　　　光照,在后续的培养过程中,每日需要给予　　　　　　　 　　　。
灭菌
酒精灯火焰旁
灭菌
倒插
不需要
适当时间和强度的光照
p340
2.(选择性必修3 P116附录1)
(1)诱导菊花愈伤组织的培养基:在MS培养基中加入BA(苄基腺嘌呤)（属于细胞分裂素）和NAA(萘乙酸),质量浓度均为0.5 mg/L(BA和NAA的浓度可以根据菊花的品种进行调整)。
(2)诱导菊花生芽的培养基:在MS培养基中加入BA和NAA,质量浓度分别为2~3 mg/L和0.02~0.3 mg/L。
(3)诱导菊花生根的培养基:将上述MS培养基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量减半,并添加NAA或IAA(吲哚乙酸),质量浓度均为0.1 mg/L。
p340
考法练透 素养提升
考法一　植物组织培养的过程
1.(2025·安徽开学考试)以玄参茎段为外植体,在MS培养基中和多种激素的作用下,外植体经诱导产生丛芽和不定根,将幼苗转移至蛭石或珍珠岩等环境中,经炼苗和壮苗后再移栽入土。下图为植物组织培养的流程图,相关判断错误的是(　　)
A.MS培养基含植物细胞所必需的无机盐和蔗糖等营养
B.过程①可以用次氯酸钠和体积分数为70%的酒精混合后进行消毒
C.过程②为外植体的脱分化,与基因的选择性表达有关
D.过程③诱导形成丛芽和不定根,效果与激素比例有关
B
p340
解析 MS培养基含植物细胞所必需的无机盐和蔗糖等营养,蔗糖可以为外植体的生长提供碳源、能源,以及调节培养基的渗透压,A项正确;外植体的消毒,先用体积分数为70%的酒精消毒30 s后,立即用无菌水清洗2~3次,再用质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理30 min后,立即用无菌水清洗2~3次,B项错误;过程②为外植体的脱分化,脱分化过程与基因的选择性表达有关,C项正确;过程③诱导形成丛芽和不定根,为再分化过程,生长素比例较高,有利于根的分化,细胞分裂素比例较高,有利于芽的分化,因此再分化效果与激素比例有关,D项正确。
p340
考法二　植物体细胞杂交
2.(2024·湖北卷)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(　　)
p340
A.过程①中酶处理的时间差异,原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异
B.过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合
C.过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素
D.可通过分析植物丙的染色体,来鉴定其是否为杂种植株
答案 B　
p340
解析 植物体细胞杂交过程包括原生质体的制备(去壁)、原生质体融合、再生细胞壁、植物组织培养等过程。图示过程①需要用纤维素酶和果胶酶处理去除细胞壁,酶处理的时间差异,原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异,A项正确;过程②可采用PEG诱导、高Ca2+—高pH诱导、电融合法和离心法等,不能用灭活仙台病毒诱导,B项错误;过程④和⑤分别是脱分化和再分化,培养基中均需要加入生长素和细胞分裂素,C项正确;杂种植株细胞中同时含有植物甲和乙的染色体,可通过分析植物丙的染色体,来鉴定其是否为杂种植株,D项正确。
p340
夯实基础 精研教材
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)
p341
考点二 植物细胞工程的应用
2.作物新品种的培育
染色体变异
单倍体
纯合二倍体
基因突变
新品种
p341
3.细胞产物的工厂化生产
(1)初生代谢与次生代谢:
初生代谢是　　　　　　　　　　　　 　　　,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。
(2)生产的技术手段:　　　　　　　　技术,是指在　　　　条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其　　　　的技术。
生物生长和生存所必需的代谢活动
植物细胞培养
离体
增殖　
p341
(3)过程:
(4)优点:　　　　　　　　。
(5)实例:人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生产。
愈伤组织
细胞产物
生产速度快
p341
3.细胞产物的工厂化生产
(6)注意事项:
p341
3.细胞产物的工厂化生产
教材深挖
1.(选择性必修3 P40正文)脱毒苗与抗毒苗有何区别 作物脱毒时应选取哪里的组织进行组织培养 原因是什么
脱毒苗是选择植物的分生区(如茎尖,刚形成,不含有病毒)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,属于基因工程的范畴。作物脱毒时一般选取根尖或茎尖的分生区;植物的分生区病毒极少,甚至无病毒,用分生区细胞进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗.
p341
2.(选择性必修3 P41相关信息)通过细胞产物的工厂化生产,获取次生代谢物,需要经过脱分化和再分化两个阶段吗 为什么
不需要。
细胞产物的工厂化生产是利用植物细胞培养来获取次生代谢物,需要经过脱分化阶段,不需要经过再分化阶段。
p342
考法练透 素养提升
1.(2024·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。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
D
p342
解析 在脱分化过程中,1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块,A项错误;愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变,但基因重组发生在减数分裂过程中,而愈伤组织细胞分化时进行有丝分裂,不会发生基因重组,B项错误;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应该小于1,C项错误;百合分生区(一般在茎尖、芽尖、根尖)附近的病毒极少,甚至无病毒,因此可以作为该研究中的外植体,D项正确。
p342
2.(2024·黑吉辽卷)迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时,先诱导外植体形成愈伤组织,再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸,加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是(　　)
A.迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体
B.诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸
C.悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团
D.茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢物的合成速率
B
p342
解析 顶端幼嫩的茎再生能力强,病毒少,甚至无病毒,适合用作外植体,A项正确。诱导愈伤组织时需加入生长素和细胞分裂素,不需要脱落酸,B项错误。悬浮培养时将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团可增大细胞与培养液的接触面积,获得更多的氧气和营养物质,以利于其进一步分裂,C项正确。迷迭香酸是迷迭香的次生代谢物,由题意可知,加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量,由此推测茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢物的合成速率,D项正确。
p342
3.(2024·安徽卷)植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素,设计了以下实验流程和培养装置(如图),请同学们进行评议。下列评议不合理的是(　　)
实验流程
细胞培养装置
p342
A.实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织,制备悬浮细胞
B.装置中的充气管应置于液面上方,该管可同时作为排气管
C.装置充气口需要增设无菌滤器,用于防止杂菌污染培养液
D.细胞培养需要适宜的温度,装置需增设温度监测和控制设备
答案 B　
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,欲利用愈伤组织制备悬浮细胞,可用纤维素酶和果胶酶进行处理,A项合理。为使细胞获得充足的氧气并及时排出多余气体,装置中的充气管应置于液面下方,排气管要置于液面上方,故充气管不能同时作为排气管,B项不合理。为了防止杂菌污染培养液,装置充气口需要增设无菌滤器,C项合理。细胞培养时需要保证适宜的温度,因此装置需增设温度监测和控制设备,D项合理。
p342
教材深挖
1.(选择性必修3 P40正文)脱毒苗与抗毒苗有何区别 作物脱毒时应选取哪里的组织进行组织培养 原因是什么
脱毒苗是选择植物的分生区(如茎尖,刚形成,不含有病毒)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,属于基因工程的范畴。作物脱毒时一般选取根尖或茎尖的分生区;植物的分生区病毒极少,甚至无病毒,用分生区细胞进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗.
p341
1.(原因分析类)在进行植物组织培养的实验时,要严格控制杂菌污染的原因是
2.(原因分析类)光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源,原因是
杂菌在培养基上生长争夺营养;
杂菌产生的物质影响植物组织的生长
在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段,细胞中均不含叶绿素,无法利用光照进行光合作用
p342
聚焦表达 回扣落实
3.(流程图分析类)(选择性必修3 P38练习与应用1)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势,通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。
图中a、b、c、d分别表示什么
a表示用纤维素酶和果胶酶处理; b表示诱导融合后得到的杂种细胞;
c表示培养后得到的具有高产、耐盐性状的幼芽;
d表示选择时要将植株种在高盐环境中
p343

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