第45課植物細胞工程第十單元生物技術與工程·學業質量水平要求·1.闡明植物組織培養是在一定條件下，將離體的植物器官、組織或細胞在適宜的培養條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定條件下融合成雜合細胞，繼而培育成新植物體的技術。3.舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產物生產、育種等方式有效提高了生產效率。考點一植物細胞工程的基本技術1．細胞的全能性(1)概念細胞經分裂和分化后，仍然具有產生____________或分化成______________的潛能，即細胞具有全能性。(2)部分細胞在生物體內無法表現全能性的原因在生物的生長發育過程中，特定的時間和空間條件下，細胞中的____________________。完整生物體其他各種細胞基因會選擇性表達2．植物組織培養技術(1)概念理解①培養對象：離體的______________________等。②培養條件：無菌、人工配制的培養基、相關激素等。③培養結果：形成完整的植株。(2)原理：植物細胞具有________。(3)操作流程愈傷外植體組織植物器官、組織或細胞全能性(4)操作實例——菊花的組織培養次氯酸鈉溶液外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根(5)激素比例與細胞分裂、細胞分化的關系①生長素與細胞分裂素的用量比例為1：誘導產生愈傷組織。②生長素與細胞分裂素的用量比例大于1：有利于______。③生長素與細胞分裂素的用量比例小于1：有利于______。3．植物體細胞雜交技術(1)概念：將不同來源的____________，在一定條件下融合成__________，并把雜種細胞培育成__________的技術。生根生芽植物體細胞雜種細胞新植物體(2)操作流程

①去壁：對應圖中___過程，即去除________，獲得具有活力的原生質體，用到的酶是__________________。a細胞壁纖維素酶和果膠酶②誘導融合：對應圖中___過程，即原生質體的融合。③培養：過程d是______________，其原理是__________________。(3)意義：在打破__________，實現______雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢。

植物組織培養植物細胞的全能性生殖隔離遠緣

b4．植物體細胞雜交與植物有性雜交中遺傳物質的變化若一植物細胞(甲)含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞(乙)含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd。比較如下：名稱植物體細胞雜交植物有性雜交生殖方式__________有性生殖孟德爾遺傳定律不遵循遵循變異類型染色體變異__________雜交后細胞中染色體數(2x＋2y)條(x＋y)條雜交后細胞中染色體組數4組2組后代基因型AabbccDdAbcD或abcD或Abcd或abcd無性生殖基因重組

1．在愈傷組織形成幼苗的過程中，不會發生細胞的增殖。(

)2．在植物組織培養過程中需要給予光照，以誘導脫分化過程。(

)3．實驗中使用的培養基和所有的器械都要消毒。(

)4．利用物理法或化學法，可以直接將兩個植物細胞進行誘導融合。(

)5．在進行植物體細胞雜交前，必須用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得原生質體。(

)6．再生出細胞壁是原生質體融合成功的標志。(

)7．植物體細胞雜交后的雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。(

)××××√√√(選擇性必修3P36正文)“番茄—馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯的主要原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，不能像番茄或馬鈴薯植株中的遺傳物質一樣有序表達考向1|

植物組織培養過程分析1．(2024·廣東茂名模擬)野生石斛是一種珍貴的蘭科藥用植物，種子小而多，不含胚乳，因此自然繁殖率低，但市場需求量大。可利用石斛葉片進行組織培養形成大量試管苗。下列敘述錯誤的是(

)A．組織培養前，需要用纖維素酶或果膠酶處理石斛葉片B．野生石斛的葉片作為外植體，需先進行清洗和消毒處理C．利用組織培養技術獲得試管苗能保持優良品種的遺傳特性D．對石斛葉片進行組織培養需要經過脫分化和再分化過程√A

解析：進行植物組織培養前，石斛葉片無需酶解去壁，A錯誤；誘導愈傷組織形成時，取野生石斛的葉、莖等組織作為外植體，需先進行清洗和消毒處理，B正確；利用組織培養技術獲得試管苗屬于無性繁殖，能保持優良品種的遺傳特性，C正確；組織培養需要經過脫分化形成愈傷組織和再分化兩個關鍵步驟，D正確。2．下圖為植物組織培養技術的流程圖，下列相關說法錯誤的是(

)

A．組織塊在原植株中沒有發育成個體，是由于在特定時間和空間條件下基因發生了選擇性表達B．②試管中細胞全能性最高C．①→②、②→③分別是脫分化和再分化過程D．①→④過程培養基成分保持不變√D

解析：組織塊在原植株中沒有發育成個體，是由于在特定時間和空間條件下基因發生了選擇性表達，即發生了細胞分化，A正確；①試管中為高度分化的組織細胞，②試管中細胞為脫分化形成的愈傷組織細胞，具有較高的全能性，③試管中為愈傷組織再分化后形成的幼體，所以②試管中細胞全能性最高，B正確；①→②表示由高度分化的組織細胞經過脫分化形成愈傷組織的過程，②→③表示由愈傷組織經過再分化形成幼體的過程，C正確；植物組織培養過程需細胞分裂素和生長素共同調節，細胞分裂素和生長素的比例不同，愈傷組織分化的方向也不同，故脫分化和再分化過程中所用的培養基不同，D錯誤。植物組織培養過程中應注意的問題(1)接種時注意外植體的方向，應將外植體的形態學下端插入培養基，不能倒插。(2)培養一株完整的試管苗，必須先進行生芽培養，再進行生根培養。如果順序顛倒，先誘導生根，就不容易誘導生芽了。(3)菊花的組織培養中，愈傷組織的形成一般不需要光照，而在后續的培養過程中，需要一定量的光照。(4)試管苗一般在高濕、弱光、恒溫等條件下培養生長，出瓶后一定要注意保溫、保濕。(5)試管苗的光合作用能力弱，在移栽前應給予較強光照、閉瓶煉苗，以促進幼苗向自養苗轉化。考向2|

植物體細胞雜交過程分析3．(2023·廣東卷)人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導人參根與胡蘿卜根產生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產率。下列敘述錯誤的是(

)A．細胞融合前應去除細胞壁B．高Ca2+—高pH溶液可促進細胞融合C．融合的細胞即為雜交細胞D．雜交細胞可能具有生長快速的優勢√C

解析：植物體細胞雜交細胞融合前應去除細胞壁獲得原生質體，A正確；高Ca2+—高pH溶液，可促進細胞融合，B正確；兩兩融合的細胞有3種，其中人參根與胡蘿卜根愈傷組織融合的細胞才是雜交細胞，C錯誤；雜交細胞可能具有人參根和胡蘿卜根雙親的優勢，即可能具有生長快速的優勢，D正確。4．(2024·北京海淀模擬)某科研小組利用體細胞雜交技術誘導水稻的原生質體和大黍的原生質體融合，培育后獲得了雜種植株，其培育過程如圖所示。下列說法正確的是(

)A．過程①需在低滲溶液中用纖維素酶和果膠酶處理B．過程②中只有來源不同的原生質體才可以發生融合C．過程③需對融合細胞進行處理使其恢復糖代謝和細胞分裂D．過程④⑤為植物組織培養，其中④需要遮光處理，⑤需要光照√D

解析：過程①需在等滲溶液中用纖維素酶和果膠酶處理，A錯誤；過程②中來源不同、來源相同的原生質體都可以發生融合，B錯誤；水稻原生質體經IOA處理后，細胞的糖代謝過程被抑制但細胞分裂功能正常，大黍經X射線處理后，細胞分裂功能喪失但糖代謝過程正常，兩種原生質體融合后，已融合的細胞既能進行正常糖代謝、又能進行細胞分裂過程，不需要處理，C錯誤；過程④⑤為植物組織培養，其中④脫分化需要遮光處理，⑤再分化需要光照，D正確。植物組織培養與植物體細胞雜交的區別與聯系名稱植物組織培養植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有流動性和細胞的全能性技術操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要先用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導原生質體融合關系植物組織培養是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜考點二植物細胞工程的應用1．植物繁殖的新途徑全能性分生區2．作物新品種的培育單倍體純合子新品種染色體基因變異突變3．細胞產物的工廠化生產(1)次生代謝物：是一類________有機化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等)，在植物抗病、抗蟲等方面發揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。(2)細胞產物的工廠化生產：人們利用______________來獲得目標產物。(3)植物細胞培養：是指在______條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養使其______的技術。小分子植物細胞培養離體增殖1．脫毒苗培育所選的組織培養材料可以來自植株的任何部位。(

)2．葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖。(

)3．以莖尖為材料通過組織培養獲得的脫毒苗具有抗病毒的特點。(

)4．單倍體育種和突變體培育的遺傳學原理是一致的。(

)××××1．(選擇性必修3P40正文)作物培養過程中為什么要進行作物脫毒？_____________________________________________________________________________。2．(選擇性必修3P41相關信息)初生代謝是__________________________________________________________________。初生代謝物有______________________________。對于無性繁生物生長和生存所必需的代謝活動，糖類、脂質、蛋白質和殖的作物而言，病毒在作物體內逐年積累，就會導致作物產量降低、品質變差因此在整個生命過程中它一直進行著核酸等1．(2024·廣東東莞模擬)人參皂苷具有抗腫瘤等作用，科研人員設計如圖1所示流程制備人參皂苷Rg3，并研究了過程③生物反應器中人參細胞產量、人參皂苷Rg3產量隨培養時間的變化，結果如圖2。下列敘述正確的是(

)A．圖1中過程①為脫分化，體現了植物細胞的全能性B．圖1中過程②常需用纖維素酶或果膠酶處理，將愈傷組織分散成單個細胞C．圖1中過程③采用靜置培養，并加入適量蔗糖有利于維持滲透壓D．由圖2可知，人參細胞的數量和培養時間等因素會影響人參皂苷Rg3產量√D

解析：圖1中①表示脫分化，該過程沒有體現植物細胞的全能性，整個實驗的目的是利用細胞株獲得細胞產物，其原理是細胞增殖，沒有體現植物細胞的全能性，A錯誤；過程②為細胞增殖，不需要用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，B錯誤；過程③通常采用振蕩培養獲得大量組織細胞，除有利于增加溶解氧外，還能防止細胞聚集，C錯誤；由圖2可知，生物反應器中人參細胞的數量和人參皂苷Rg3產量增加趨勢基本一致，因而可推測，影響人參皂苷Rg3產量的因素有人參細胞數量和培養時間，D正確。2．紫草寧是從紫草愈傷組織細胞中提取的一種藥物和色素，具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。利用植物細胞培養生產的紫草寧是世界上首例藥用植物細胞工程產品。下列關于植物細胞工程的說法，正確的是(

)A．植物細胞培養的目的主要是獲得植物生長和生存所必需的次生代謝物B．植物組織培養時，應對外植體進行滅菌處理以防止培養基及愈傷組織污染C．在培養愈傷組織時加入細胞融合的誘導劑，可直接獲得染色體加倍的細胞D．葉肉細胞往往帶病毒且細胞的全能性較低，故培育脫毒植物適宜選莖尖而不選葉片√D

解析：植物細胞培養的主要目的是通過大規模的細胞培養，以獲得人類所需的細胞次生代謝物，細胞次生代謝物不是植物細胞生長和生存所必需的，A錯誤；植物組織培養時，應對外植體進行消毒處理，培養基需要進行滅菌處理，這樣可以防止雜菌污染，B錯誤；在培養愈傷組織時加入細胞融合的誘導劑，不能直接獲得染色體加倍的細胞，因為愈傷組織細胞具有細胞壁，阻止了原生質體的融合，C錯誤；葉肉細胞往往帶病毒且細胞的全能性較低，而莖尖不僅病毒極少，而且全能性較高，故培育脫毒植物適宜選莖尖而不選葉片，D正確。3．“中國航天文創”于2021年七夕節