2027屆高中生物一輪復(fù)習(xí)講義 第十單元 第51課時(shí) 植物細(xì)胞工程

第51課時(shí)植物細(xì)胞工程

考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)

1.細(xì)胞工程的概念

原理和方近細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)

細(xì)

胞操作水平.細(xì)胞器水平、細(xì)胞或組織水平

匚

程

勝一獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品

2.植物細(xì)胞的全能性

定義細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能

原因生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全套基因

體現(xiàn)利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一個(gè)細(xì)胞，都可以繁殖出新的植株

未表現(xiàn)在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)庖都表現(xiàn)出全能性.在特定的時(shí)

及原因間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會(huì)選擇性地表達(dá)

表現(xiàn)條件離體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度和pH

3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等,培養(yǎng)在

4.探究實(shí)踐一菊花的組織培養(yǎng)

拓展延伸(1)誘導(dǎo)愈傷組颯分化時(shí)，一般要先誘導(dǎo)其生芽，然后誘導(dǎo)其生根，可通過控制培

養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例來實(shí)現(xiàn)。

⑵光照：在愈傷組織誘導(dǎo)階段，對(duì)有些植物來說，避光培養(yǎng)有利于細(xì)胞脫分化形成愈傷組織。

當(dāng)愈傷組織再分化出芽和葉時(shí)，一定要有光照，有利于葉片內(nèi)葉綠素的合成。

(3)植物組織培養(yǎng)中所需的凌源一般為蔗糖，少數(shù)為葡萄糖和果糖，原因是焦糖既可提供充足

的碳源，又可維持相對(duì)適中的滲透壓，而葡萄糖和果糖在與蔗糖提供相同數(shù)量碳源的前提下，

其造成的滲透壓可能過高C

■自我診斷，

(1)作物單倍體育種時(shí)，利用了由植物莖尖組織培養(yǎng)獲得的單倍體(2025?新課標(biāo)，5)(X)

提示作物單倍體育種時(shí)，常采用花粉(生殖細(xì)胞)離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，而莖尖組織培

養(yǎng)屬于無性繁殖，所得植株染色體數(shù)目與原植株相同，并非單倍體。

（2）將農(nóng)作物秸稈碎化后作為食用菌的栽培基質(zhì)。碎化桔稈中纖維所起的作用，相當(dāng)于植物組

織培養(yǎng)中固體培養(yǎng)基的瓊脂+蔗糖（2022?浙江1月選考，7）（J）

|強(qiáng)化:遷移應(yīng)用

考向一植物組織培養(yǎng)技術(shù)

1.（2025?江蘇，4）如圖表示一種植物組織培養(yǎng)周期，①?③表示相應(yīng)過程。下列敘述錯(cuò)誤的

是（）

A.過程①發(fā)生了細(xì)胞的脫分化和有絲分裂

B.過程②經(jīng)細(xì)胞的再分化形成不同種類的細(xì)胞

C.過程②③所用培養(yǎng)基的成分、濃度相同

D.培養(yǎng)基中糖類既能作為碳源，又與維持滲透壓有關(guān)

答案C

解析過程①形成了愈傷組織，發(fā)生了細(xì)胞的脫分化，此時(shí)細(xì)胞還進(jìn)行有絲分裂，A正確：

過程②是愈傷組織經(jīng)再分化形成胚狀體，該過程可形成不同種類的細(xì)胞，B正確；過程②③

所用培養(yǎng)基的成分、液度不完全相同，如細(xì)胞分裂素和總長(zhǎng)素的濃度不同，C錯(cuò)誤：培養(yǎng)基

中常加入蔗糖，既能作為碳源，又與維持滲透壓有關(guān)，D正確。

2.（2024.甘肅，15）蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質(zhì)退化。某研究小組嘗試通過

組織培養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗，操作流程如圖。下列敘述正確的是（）

E愈傷組織芽脫毒苗

（取材①/一\②轉(zhuǎn)接Z.A

蘭州分生區(qū)1號(hào)培2號(hào)培3號(hào)培

百合養(yǎng)基養(yǎng)基養(yǎng)基

A.①為脫分化過程，1號(hào)培養(yǎng)基中的愈傷組織是排列規(guī)則的薄壁組織團(tuán)塊

B.②為再分化過程，愈傷組織細(xì)胞分化時(shí)可能會(huì)發(fā)生基因突變或基因重組

C.3號(hào)培養(yǎng)基用于誘導(dǎo)生根，其細(xì)胞分裂素濃度與生長(zhǎng)素濃度的比值大于1

D.百合分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體

答案D

解析觀察題圖可知，分生組織經(jīng)過程①獲得愈傷組織，因此①為脫分化，1號(hào)培養(yǎng)基中的

愈傷組織是不定形（排列不規(guī)則）的薄壁組織團(tuán)塊，A錯(cuò)誤；愈傷組織經(jīng)過程②長(zhǎng)出芽，因此

②為再分化，愈傷組織細(xì)胞分化時(shí)可能會(huì)發(fā)生基因突變，但基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中,

而愈傷組織細(xì)胞的分化是有絲分裂過程，所以不會(huì)發(fā)生基因重組，B錯(cuò)誤：3號(hào)培養(yǎng)基用于

誘導(dǎo)生根，其細(xì)胞分裂素濃度與生長(zhǎng)素濃度的比值應(yīng)該，:、于1,C錯(cuò)誤。

考點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

整合:必備知識(shí)

1.過程

「體A

植物八

細(xì)胞2一%?@@咽且患

植物八(正在融合的再生施初盜

細(xì)胞2原生質(zhì)溫原生質(zhì)體細(xì)胞壁組織植株

體細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)

(1)過程①為去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)休，用到的筋是纖維素酶和果膠筋.

(2)過程②為原生質(zhì)體的融合,人工誘導(dǎo)的物理法包括電融合法、離心法等,化學(xué)法包括聚乙

二醇(PEG)融合法、高Ca2,一高pH融合法等。

(3)過程③為融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁,這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。

(4)過程④為脫分化,過程⑤為再分化。

2.概念

植物體細(xì)胞雜交是指將丕回來遮的植物體細(xì)胞，在一定生件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)

胞培育成新植物體的技術(shù)C

3.意義

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)

特的優(yōu)勢(shì)。

4.實(shí)例：白菜一甘藍(lán)、普通小麥一長(zhǎng)穗偃麥草、多種柑橘屬不同種間的雜種植株。

5.局限性：目前有許多理論和技術(shù)未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出雙親的

性狀。

■自我診斷，

(1)科研人員利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育矮牽牛新品種，可用聚乙二醇誘導(dǎo)原生質(zhì)體甲和乙

的融合和細(xì)胞壁再生(2021?福建，11)(X)

提示可用聚乙二醇誘導(dǎo)原生質(zhì)體甲和乙的融合，但不能誘導(dǎo)細(xì)胞壁的再生。

(2)融合的原生質(zhì)體需再生出細(xì)胞壁后才能形成愈傷組織(2024?山東，20)(V)

提示用纖維素酶和果膠酶分別處理不同的植物細(xì)胞，得到原生質(zhì)體，運(yùn)用物理方法或化學(xué)

方法誘導(dǎo)融合，形成雜種細(xì)胞，再利用植物組織培養(yǎng)技大將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株，故融

合的原生質(zhì)體需再生出細(xì)胞壁后才能形成愈傷組織。

(3)植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株細(xì)胞中具有來自親本的2個(gè)細(xì)胞核Q024?山東，20)(X)

提示體細(xì)胞雜交過程中通過原生質(zhì)體融合，使來自親本的2個(gè)細(xì)胞核融合形成一個(gè)細(xì)胞核。

獲得的雜種植株細(xì)胞中具有來自2個(gè)親本的遺傳物質(zhì)，但只有1個(gè)細(xì)胞核。

(4)科研人員分別誘導(dǎo)人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進(jìn)行細(xì)胞融合，融合的細(xì)胞即為雜交

細(xì)胞(2023?廣東，12)(X)

提示融合的細(xì)胞中有人參根一人參根細(xì)胞、人參根一朗蘿卜根細(xì)胞、胡蘿卜根一胡蘿卜根

細(xì)胞，只有人參根一胡蘿卜根細(xì)胞才是雜交細(xì)胞。

|形成:解題能力

分析植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

不同物種之間存在著天然的生殖隔離，利用傳統(tǒng)的有性雜交的方法很難得到雜種后代。科學(xué)

家采用體細(xì)胞雜交的方法得到了“番茄一馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流

程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞，所含有的染色體組分別矩AA和BB.

1.植物體細(xì)胞雜交實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)分別是什么？

提示分別是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。

2.將圖中的甲和乙兩種細(xì)胞去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪匚種融

合細(xì)胞？符合要求的雜種細(xì)胞是哪和”

提示可以形成3種融合細(xì)胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。

3.二倍體番茄和二倍體馬鈴薯體細(xì)胞雜交得到的“番茄一馬鈴薯”有四個(gè)染色體組，是四倍

體。

|強(qiáng)化:遷移應(yīng)用

考向二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及其應(yīng)用

3.(2025?四川，6)研究人員用花椰菜(BB,2〃=18)根與黑芥(CC,2〃=16)葉片分別制備原生質(zhì)體,

經(jīng)PEG誘導(dǎo)融合形成雜種細(xì)胞，進(jìn)一步培養(yǎng)獲得再生植株，其中的植株N經(jīng)鑒定有33條染

色體。下列敘述正確的是()

A.兩個(gè)原生質(zhì)體融合形成的細(xì)胞即為雜種細(xì)胞

B.再生植株N的形成證明雜種細(xì)胞仍具有全能性

C.花椰菜和黑芥的原生質(zhì)體能融合，證明兩種植物間不存在生殖隔離

D.植株N的B組和C組染色體不能正常聯(lián)會(huì)配對(duì)，無法產(chǎn)生可育配子

答案B

解析兩個(gè)原生質(zhì)體融合杉成的細(xì)胞不一定是雜種細(xì)胞，有可能是兩個(gè)花椰菜原生質(zhì)體融合

或兩個(gè)黑芥原生質(zhì)體融合，A錯(cuò)誤；全能性是指已經(jīng)分億的細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整有機(jī)體

或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性，雜種細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)形成再生植株N,這證明了雜種細(xì)

胞仍具有全能性，B正確；花椰菜和黑芥是不同物種，它們之間存在生殖隔離，原生質(zhì)體能

融合說明細(xì)胞膜具有流動(dòng)性，C錯(cuò)誤；植株N是花椰菜(BB,2〃=18)根和黑芥(CC,2〃=16)葉

片二者原生質(zhì)體經(jīng)PEG誘導(dǎo)融合形成雜種細(xì)胞后，進(jìn)一步培養(yǎng)獲得的再生植株，染色體組成

是BBCC,存在同源染色體，在減數(shù)分裂時(shí)，兩組染色體可以分別聯(lián)會(huì)配對(duì)，能產(chǎn)生可育配

子，D錯(cuò)誤。

4.(2024?湖北，11)植物甲抗旱、抗病性強(qiáng)，植物乙分蕖能力強(qiáng)、結(jié)實(shí)性好。科研人員通過植

物體細(xì)胞雜交技術(shù)培育出兼有甲、乙優(yōu)良性狀的植物丙，過程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是

()

合

原生q融

原

質(zhì)體的

質(zhì)

[①混合酷液處理，：生

體

原生J

質(zhì)體

(一二ml⑤愈傷④雜種

細(xì)胞

A.過程①中酣處理的時(shí)間差異，原因可能是兩種親本的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)有差異

B.過程②中常采用滅活的仙臺(tái)病毒或PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合

C.過程④和⑤的培養(yǎng)基中均需要添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素

D.可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株

答案B

解析酶解是為了去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，過程①中酶處理的時(shí)間不同，說明兩種親本的細(xì)

胞壁結(jié)構(gòu)有差異，A正確：過程②為原生質(zhì)體的融合，常用化學(xué)試劑如PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融

合，滅活的仙臺(tái)病毒可誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合，不能用于植物原生質(zhì)體融合，B錯(cuò)誤；過程④脫

分化和⑤再分化的培養(yǎng)基中均需要添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素，但二者在兩過程中的比例不同，

C正確：植物丙是植物甲和植物乙體細(xì)胞雜交形成的個(gè)體，應(yīng)具備兩者的遺傳物質(zhì)，因此可

通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株，D正確。

考點(diǎn)三植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

整合-必備知識(shí)

1.植物繁殖的新途徑

使用的技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)

快一原理：植物細(xì)胞的全能性

速優(yōu)J(1)高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大盤繁殘

繁

殖點(diǎn)1(2)保持優(yōu)良品種的遺傳特性

特點(diǎn)：使用材料少,培養(yǎng)周期短,繁殖率

一高，適合自動(dòng)化管理,有利于進(jìn)行工廠化

生產(chǎn)

「實(shí)例：鐵皮石斛試管苗生產(chǎn)

技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)技術(shù)

作

物材料的選取：植物頂端分生區(qū)附近(如莖

脫尖),此部分病毒極少,甚至無病毒

毒

優(yōu)點(diǎn)：脫母作物產(chǎn)量高.品質(zhì)好

實(shí)例：脫毒草傳、脫毒馬鈴薯等

2.作物新品種的培育

原理：細(xì)胞的全能性和染色體變異

單過程：花藥(或花粉)型電迷＞單倍體植株

倍

體一堂k純合一倍體植株

育

種染色體加倍----------

優(yōu)點(diǎn)：①子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子;②極

大地縮短了育種的年限;③是進(jìn)行體細(xì)胞誘

變育種和研究遺傳突變的理想材料

一實(shí)例：?jiǎn)斡刻?hào)煙草

—原理：細(xì)胞的全能性和基因突變

突誘變處理

變

體-過程：外植體■鬻丁突變體普新品種

的

利HL*Z\

用誘導(dǎo)分化

優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生新基因,大幅度改良某些性狀

實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草:等

3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

必

動(dòng)所

命活

的生

基本

植物

：不是

概念

化合物

子有機(jī)

類小分

，是一

產(chǎn)物

勤的

代丁

次生

細(xì)

胞

物等

氮化合

和含

、菇類

：酚類

種類

L

產(chǎn)謝物

物

術(shù)

養(yǎng)技

胞培

物細(xì)

段：植

術(shù)手

的技

的生產(chǎn)

工

廠

節(jié)

不受季

，幾乎

耕地

占用

快；不

速度

：生產(chǎn)

化優(yōu)點(diǎn)

的限制

生天氣等

產(chǎn)

都

胞產(chǎn)物

杉的細(xì)

和紅豆

、紫草

三七

參、

例：人

_實(shí)

產(chǎn)

廠化生

現(xiàn)了工

一已實(shí)

的代

必需

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生長(zhǎng)

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