資源簡介

(共93張PPT)
植物細胞工程
第58課時
1.闡明植物組織培養的原理和過程。
2.概述植物體細胞雜交的原理和過程。
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。
課標要求
考情分析
1.植物組織培養技術 2022·遼寧·T14　2021·江蘇·T5　2020·天津·T15
2.植物體細胞雜交技術 2023·廣東·T12　2023·江蘇·T13　2023·浙江1月選考·T24　2021·福建·T11
2020·北京·T13　2020·山東·T13
3.植物細胞工程的應用 2023·山東·T14
內容索引
考點一　　植物組織培養技術
考點二　　植物體細胞雜交技術
課時精練
考點三　　植物細胞工程的應用
考點一
植物組織培養技術
1.細胞工程的概念
細胞
分子
細胞器
2.植物細胞的全能性
定義 細胞經分裂和分化后，仍然具有________________或___________
___________的潛能
原因 生物體的每個細胞中都含有發育成完整個體所需的_________
體現 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一個細胞，都可以繁殖出新的植株
未表現 及原因
表現條件 離體、營養物質、激素、適宜的溫度和pH
產生完整生物體
分化成其他
各種細胞
全套基因
在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性
在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會____________
選擇性地表達
3.植物組織培養技術
(1)概念：將離體的 等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成 的技術。
(2)理論基礎：植物細胞的 。
植物器官、組織或細胞
完整植株
全能性
(3)基本過程
植物器官、組
織或細胞
愈傷組織
①脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的 ，轉變成 的細胞，進而形成愈傷組織的過程。
②愈傷組織：脫分化產生的 團塊。
③再分化：愈傷組織重新分化成 等器官的過程。
結構和功能
未分化
不定形的薄壁組織
芽、根
(4)探究實踐——菊花的組織培養
無菌水
次氯酸鈉
無菌水
0.5～
1 cm
1/3～1/2
愈傷組
織
封口膜
生
芽
生
根
封口膜
生長
(5)植物激素在植物組織培養中的作用
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
高 有利于____的分化、抑制___的形成
低 有利于____的分化，抑制____的形成
適中 促進__________的生長
根
芽
芽
根
愈傷組織
(1)實驗中除外植體需要滅菌外，使用的培養基和所有的器械也都要滅菌
(　　)
提示　外植體需要消毒處理，不能滅菌處理。
×
(2)愈傷組織是外植體經脫分化和再分化后形成的(　　)
提示　愈傷組織是外植體經脫分化過程形成的。
×
(3)無論脫分化還是再分化，過程中均需提供光照(　　)
提示　在脫分化階段一般需要避光處理，再分化階段需要光照處理。
×
(4)植物組織培養過程中生長素和細胞分裂素的比例始終不變(　　)
提示　植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發育方向，植物組織培養過程中應根據需要調整生長素和細胞分裂素的比例。
×
(5)同一株綠色開花植物不同部位的細胞經組織培養獲得的植株基因型都是相同的(　　)
提示　同一株綠色開花植物體細胞和生殖細胞(花粉)經組織培養獲得的植株基因型不同。
×
(6)植物組織培養中，培養基中添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓
(　　)
√
長春新堿(VCR)是夾竹桃科植物長春花中提取出的一種生物堿，具有高抗腫瘤活性。如圖是科研人員利用長春花的葉柄或嫩葉作為外植體得到再生植株的方法，分析并回答下列問題：
(1)選用葉柄或嫩葉作為外植體，其原因是什么？
提示　葉柄或嫩葉分化程度低，全能性高，容易誘導形成愈傷組織，進而培養成完整植株。
(2)為什么說從繁殖方式上看，植物組織培養的繁殖方式是無性繁殖？
提示　植物組織培養是在細胞有絲分裂和細胞分化的基礎上實現的，此過程并沒有生殖細胞的產生，所以是無性繁殖。
(3)在植物組織培養的過程中，為什么要求無菌操作？
提示　培養物一旦受到微生物的污染，這些微生物會和外植體爭奪培養基中的營養物質，并且產生大量對外植體有害的物質，導致外植體死亡。
1
2
考向一　植物組織培養技術
1.(2023·重慶，15)某小組以擬南芥原生質體為材料，研究了生長素(IAA)、組蛋白乙酰化及R基因對原生質體形成愈傷組織的影響。野生型(WT)和R基因突變型(rr)的原生質體分別經下表不同條件培養相同時間后，檢測培養材料中R基因表達量，并統計愈
傷組織形成率，結果如圖所示。
據此推斷，下列敘述正確的是
1
2
A.組蛋白乙酰化有利于WT原生質體形成愈傷組織
B.R基因通過促進IAA的合成提高愈傷組織形成率
C.組蛋白乙酰化通過改變DNA堿基序列影響R基因表達量
D.若用IAA合成抑制劑處理WT原生質體，愈傷組織形成率將升高
編號 原生質體 培養條件
① WT 培養基
② WT 培養基＋合適濃度的IAA
③ rr 培養基
④ rr 培養基＋合適濃度的IAA
⑤ WT 培養基＋組蛋白乙酰化抑制劑
√
①和③進行對比可以看出，R基因表達量高，愈傷組織形成率高，①和⑤對比可以看出，使用組蛋白乙酰化抑制劑之后，R基因的表達量下降，愈傷組織的形成率也會降低，因此推測組蛋白乙酰化有利于WT原生質體形成愈傷組織，A正確；
1
2
圖中數據無法得出R基因是通過促進IAA的合成提高愈傷組織形成率的，B錯誤；
①和②對比可以看出，IAA能夠促進愈傷組織的形成，因此若用IAA合成抑制劑處理WT原生質體，愈傷組織形成率將降低，D錯誤。
1
2
2.(2022·遼寧，14)藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡，導致藍莓組織培養失敗。下列敘述錯誤的是
A.花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中
B.適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率以減少褐變
C.在培養基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變
D.宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體
√
1
2
液泡中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等，其中的色素是水溶性色素，如花青素，A正確；
適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率可減少氧化劑的濃度，從而減少褐變，B正確；
根據題干信息“在藍莓組織培養過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變”可知，在培養基中添加合適的抗氧化劑可以減少褐變，C正確；
一般選用代謝旺盛、再生能力強的器官或組織為材料制備外植體，D錯誤。
1
2
返回
植物體細胞雜交技術
考點二
1.過程
(1)過程①為去除 獲得原生質體，用到的酶是 和 。
(2)過程②為 的融合，人工誘導的物理法包括 、______
等，化學法包括 、高Ca2＋—高pH融合法等。
細胞壁
纖維素酶
果膠酶
原生質體
電融合法
離心法
聚乙二醇(PEG)融合法
(3)過程③為融合的原生質體再生出 ，這是原生質體融合成功的標志。
(4)過程④為 ，過程⑤為 。
細胞壁
脫分化
再分化
2.概念
植物體細胞雜交是指將 的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成 的技術。
3.意義
植物體細胞雜交技術在打破 ，實現 雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢。
不同來源
新植物體
生殖隔離
遠緣
4.實例：白菜—甘藍、普通小麥—長穗偃麥草、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未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需要表現出雙親的性狀。
(1)利用物理法或化學法可以直接將兩個植物細胞誘導融合(　　)
提示　誘導植物細胞融合前應先用酶解法去除細胞壁。
×
(2)用纖維素酶和果膠酶酶解法獲得的植物原生質體失去了細胞全能性
(　　)
提示　用纖維素酶和果膠酶酶解法獲得的原生質體仍含有全套的遺傳信息，仍具有全能性。
×
(3)細胞融合時不只形成雜種細胞，還形成同種細胞融合的細胞(　　)
(4)雜種細胞再生出細胞壁說明植物體細胞誘導融合成功(　　)
(5)形成雜種細胞就完成了植物體細胞雜交過程(　　)
提示　植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。
√
√
×
不同物種之間存在著天然的生殖隔離，利用傳統的有性雜交的方法很難得到雜種后代。科學家采用體細胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細胞雜交技術流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。
1.植物體細胞雜交實現的基礎和植物組織培養的理論基礎分別是什么？
提示　分別是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。
2.將圖中的甲和乙兩種細胞去除細胞壁后誘導融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪幾種融合細胞？符合要求的雜種細胞是哪種？
提示　可以形成3種融合細胞：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胞雜交得到的“番茄—馬鈴薯”有多少個染色體組，是幾倍體？
提示　有四個染色體組，是四倍體。
4.從結果上看雜種植株在遺傳上有什么特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于哪種變異類型？
提示　從結果上看，雜種植株的遺傳物質來自兩個親本，具有雙親的遺傳性狀。從染色體組成上看屬于染色體數目變異。
考向二　植物體細胞雜交技術
3.(2023·江蘇，13)研究者通過體細胞雜交技術，探索利用條斑紫菜和擬線紫菜培育雜種紫菜。下列相關敘述正確的是
A.從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，用于去除細胞壁
B.原生質體需在低滲溶液中長期保存，以防止過度失水而死亡
C.檢測原生質體活力時可用苯酚品紅或甲紫溶液處理，活的原生質體被染色
D.聚乙二醇促進原生質體融合后，以葉綠體顏色等差異為標志可識別雜種細胞
3
4
√
從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，不能用于去除細胞壁，因為紫菜細胞的細胞壁成分主要為纖維素和果膠，A錯誤；
獲得的原生質體若處在低滲溶液中，會吸水漲破，B錯誤；
檢測原生質體活力時可用臺盼藍染色，活的原生質體不能被染色，C錯誤；
聚乙二醇作為誘導劑可促進原生質體融合，對于雜種細胞以葉綠體顏色等差異為標志來進行識別，D正確。
3
4
4.(2021·福建，11)科研人員利用植物體細胞雜交技術培育矮牽牛新品種，技術流程示意圖如下。
下列敘述正確的是
A.愈傷組織是幼嫩葉片通過
細胞分化形成的
B.獲得的雜種植株都能表現雙親的優良性狀
C.可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合和細胞壁再生
D.用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體
√
3
4
愈傷組織是幼嫩葉片通過細胞脫分化形成的，A錯誤；
由于基因的選擇性表達和基因間的互作效應，獲得的雜種植株不一定能夠表現親本的優良性狀，B錯誤；
3
4
可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合，但不能誘導細胞壁的再生，C錯誤；
由于植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，故可以用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體，D正確。
3
4
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植物細胞工程的應用
考點三
1.植物繁殖的新途徑
高效、快速地實現種苗的大量繁殖
保持優良品種的遺傳特性
植物頂端分生區附近(如
莖尖)
2.作物新品種的培育
染色體變異
單倍體
純合二倍體
穩定遺傳
育種的年限
體細胞
誘變
遺傳突變
基因突變
新基因
某些性狀
3.細胞產物的工廠化生產
必
需
植物細胞培養
生產速度快
提醒　初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著，例如，糖類、脂質、蛋白質和核酸等；次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環境和時間條件下才進行。
(1)植物微型繁殖運用了植物組織培養技術，可快速繁殖良種植物(　　)
(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(　　)
√
提示　葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于無性繁殖，不需要利用植物組織培養技術，故不屬于微型繁殖。
×
(3)利用組織培養技術培育脫毒苗，獲得抗病毒的新物種(　　)
提示　植物頂端分生區附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒。因此，切取一定大小的莖尖進行組織培養，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗，不能獲得抗病毒的新物種。
×
(4)二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到穩定遺傳的純合子(　　)
提示　二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到單倍體幼苗，再經過秋水仙素誘導后得到穩定遺傳的純合子。
×
(5)利用組織培養技術產生突變體，可直接培育出具有優良性狀的新品種
(　　)
提示　基因突變是不定向的，故利用組織培養技術產生突變體，還需要進行篩選，才能培育出具有優良性狀的新品種。
×
(6)紫草寧是從紫草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(　　)
√
過去主要從天然植物中提取長春新堿(VCR)，但是它們在植物體中的含量極其微小，化學合成也不太理想，故VCR原料短缺、價格奇高，所以批量化生產迫在眉睫。
(1)完善細胞產物工廠化生產的流程：
愈傷
組織
細胞
產物
(2)要提取細胞產物應培養到什么階段？
提示　要提取細胞產物，應培養到愈傷組織階段。
考向三　植物細胞工程的應用
5.(2023·山東，14)利用植物細胞培養技術在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養使其增殖，可獲得植物細胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是
A.利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物
B.植物細胞體積小，故不能通過該技術進行其產物的工廠化生產
C.次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應選擇產量高的細胞進行培養
D.該技術主要利用促進細胞生長的培養條件提高單個細胞中次生代謝物
的含量
5
6
√
分析題意可知，可通過該技術進行植物細胞產物的工廠化生產，B錯誤；
次生代謝物不是植物生長所必需的，其含量少，可以通過增加細胞的數量來增加次生代謝物的產量，C錯誤；
細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞分裂的培養條件，增加細胞數量，提高次生代謝物的含量，但不能提高單個細胞中次生代謝物的含量，D錯誤。
5
6
6.(2024·武漢高三模擬)超低溫冷凍脫毒法是先用超低溫對細胞進行選擇性破壞，再用組織培養技術獲得脫毒植株的方法。以馬鈴薯莖尖為材料，采用超低溫冷凍脫毒法可獲得脫毒苗。下列敘述錯誤的是
A.用莖尖能夠獲得脫毒苗的原因是植物頂端分生區病毒極少甚至無病毒
B.經超低溫冷凍脫毒培養的馬鈴薯比未脫毒的馬鈴薯抗病毒能力更強
C.該技術利用了莖尖分生組織無成熟液泡不易形成冰晶的特性
D.與傳統莖尖培養脫毒相比，該方法取材時不受莖尖長度的限制
√
5
6
經超低溫冷凍脫毒培養的馬鈴薯只是脫毒，并沒有獲得抗病毒的能力，B錯誤；
與傳統莖尖培養脫毒相比，該方法取材不受莖尖長度限制，傳統莖尖培養脫毒法切取莖尖的大小與脫毒效果直接相關，莖尖越小，去除病毒機會越大，而超低溫冷凍脫毒法是通過超低溫處理，大多數細胞都受到了損傷而死亡，存活下來的僅有生長點的分生組織細胞，D正確。
5
6
1.(選擇性必修3 P34)在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為在___________________________________________
__________。
2.(選擇性必修3 P35)植物組織培養是________________________________
______________________________________________________________________________。
3.(選擇性必修3 P35)脫分化：______________________________________
_____________________________________________________________。
特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇
性地表達
指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術
在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞的過程
4.(選擇性必修3 P35)再分化：______________________________________。
5.(選擇性必修3 P38)植物體細胞雜交技術在打破__________，實現______
______育種，培育_____________等方面展示出獨特的優勢。
6.(選擇性必修3 P37)人工誘導植物原生質體融合的方法基本可以分為兩大類——物理法和化學法。物理法包括_________、_______等；化學法包括______________________、______________________等。
愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程
生殖隔離
遠緣
植物新品種
雜交
電融合法
離心法
聚乙二醇(PEG)融合法
高Ca2＋—高pH融合法
7.(選擇性必修3 P41)植物細胞培養是指_____________________________
______________________________。
8.離體的擬南芥根段在適宜條件下可以培育出完整的植株，說明植物細胞具有________。在組織培養過程中，根段細胞經過_______形成愈傷組織，此后調整培養基中___________________的比例可誘導愈傷組織分化。
在離體條件下對單個植物細胞或
細胞團進行培養使其增殖的技術
全能性
脫分化
細胞分裂素與生長素
9.(2020·北京，20節選)在愈傷組織生芽過程中，CK通過ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。為探討A基因與W基因的關系，將A基因功能缺失突變體(突變體a)和野生型的愈傷組織分別置于CK與生長素比例高的(高 CK)培養基中誘導生芽，在此過程中測定W基因的表達量。圖中，野生型的W基因表達量與高CK誘導時間的關系是_______
_______________________________________________。
分析圖中結果可得出的結論是：在高CK誘導下A基因促
進W基因表達。得出結論的依據為：與野生型相比，
________________________________________________
__________。
CK誘導時間的延長，野生型的W基因表達量顯著升高
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隨著高
隨著高CK誘導時間的延長，突變體的W基因表達量低
于野生型
課時精練
一、選擇題
1.下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是
A.容易進行無性繁殖的植物也容易進行植物組織培養
B.試管苗移栽入土前先用蛭石栽培的原因是蛭石營養豐富
C.用自然生長的莖進行組織培養須用適宜濃度的酒精和次氯酸鈉的混合
液消毒
D.培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換
√
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試管苗生存能力較弱，需要進行鍛煉，采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石保水透氣，有利于幼苗的生根和葉片的生長，B錯誤；
將流水充分沖洗后的自然生長莖段用70%酒精消毒30 s，然后立即用無菌水清洗2～3次，再用質量分數為5%左右次氯酸鈉處理30 min后，立即用無菌水清洗2～3次，C錯誤；
培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，D錯誤。
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2.(2023·南通高三調研)培養胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。下列有關敘述不正確的是
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A.消毒的原則是既殺死材料
表面的微生物，又減少消
毒劑對細胞的傷害
B.步驟③切取的組織塊中要
帶有形成層，因為形成層容易誘導形成愈傷組織
C.從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基主要是因為有害代謝產物積累
D.步驟⑥要進行照光培養，誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用
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脫分化和再分化過程中植物激素的種類和比例不同，故從步驟⑤(脫分化)到步驟⑥(再分化)需要更換新的培養基，C錯誤；
葉綠素的形成需要光照，步驟⑥要進行照光培養，誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用，D正確。
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3.(2024·重慶高三月考)青枯病是一種嚴重危害馬鈴薯的病害，茄子對青枯病具有一定抗病性。研究者通過植物體細胞雜交技術培育抗青枯病的馬鈴薯新品種，在獲得的90個雜種植株中，有6個具有明顯的青枯病抗性。下列相關敘述錯誤的是
A.可以通過電融合法、高Ca2＋—高pH融合法等誘導馬鈴薯的原生質體與茄子
的原生質體融合
B.雜種細胞中來自茄子的染色體隨機丟失可以用來解釋并非所有雜種植株均抗病
C.植物體細胞雜交技術依賴細胞膜的流動性，沒有體現細胞的全能性
D.茄子和馬鈴薯之間存在生殖隔離，不能采用雜交育種的方法來培育抗病馬鈴薯
√
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植物體細胞雜交首先要使原生質體融合形成雜種細胞，其次要把雜種細胞經過植物組織培養技術培育成雜種植株。原生質體融合的原理是細胞膜具有流動性，植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性，C錯誤。
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4.擬矮牽牛的原生質體在X培養基(a)上只能形成小細胞團，不能形成植株，在含放線菌素－D的X培養基(b)上培養結果相同；矮牽牛的原生質體在a上能分化成植株，但在b上不能生長。在a、b上利用植物體細胞雜交技術均可培養出可育雜種矮牽牛。下列說法錯誤的是
A.酶解法制備原生質體時，應在等滲或稍微高滲溶液中進行
B.只有雜種細胞能在b上形成植株
C.獲得的雜種矮牽牛可育，說明擬矮牽牛和矮牽牛屬于同一物種
D.植物體細胞雜交技術應用的原理是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
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為避免原生質體吸水漲破，酶解法制備原生質體時，應在等滲或稍微高滲溶液中進行，A正確；
根據題干信息可知，雜種細胞兼有兩者的特點，能在b上形成植株，B正確；
利用植物體細胞雜交技術培養出可育雜種矮牽牛，是人為狀態下實現的，不能說明擬矮牽牛和矮牽牛屬于同一物種，C錯誤。
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5.(2024·日照高三模擬)花椰菜(2n＝18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥(2n＝16)對黑腐病等多種常見病害具有抗性。科研人員用射線照射處理黑芥葉肉原生質體后與花椰菜根原生質體融合，獲得了抗黑腐病的雜合新植株甲、乙、丙，它們均含有花椰菜的全部染色體。下列敘述錯誤的是
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植株 花椰菜 黑芥 雜合新植株甲 雜合新植株乙 雜合新植株丙
染色體數目 18 16 34 24 58
A.可以利用是否含有葉綠體作為初步篩選融合原生質體的依據
B.雜合新植株甲的單倍體的細胞中有2個染色體組，因而可育
C.雜合新植株丙可能是由多個原生質體經PEG誘導融合而成
D.獲得的雜種細胞需要經過脫分化和再分化才能培育成新植株
√
雜合新植株甲的單倍體的細胞中有2個染色體組，但來源不同，因而不可育，B錯誤；
雜合新植株丙的染色體數目大于34，可能是由多個原生質體經PEG誘導融合而成，C正確。
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6.(2024·泰安高三模擬)胞質雜種是指兩個原生質體融合產生的雜種細胞，其中一個細胞的細胞核消失后，兩個原生質體的細胞質雜交得到的個體。科研人員利用雄性不育的品種A與可育的品種B通過植物體細胞雜交技術獲得了雄性不育的胞質雜種“華柚2號”，制備過程如圖所示，其中GFP(綠色熒光蛋白)基因轉入到了品種A的細胞核基因組中。經檢測，“華柚2號”的細胞核和葉綠體基因來自品種B，線粒體基因來自品種A，下列說法正確的是
A.制備原生質體時需用胰蛋白酶或纖維
素酶去除細胞壁
B.聚乙二醇可用于誘導原生質體A和B的
融合
C.“華柚2號”的獲得說明控制雄性不育的基因可能位于細胞核中
D.應篩選發綠色熒光的雜種細胞C經植物組織培養技術獲得“華柚2號”
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√
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制備原生質體時需用纖維素酶
和果膠酶去除細胞壁，A錯誤；
雄性不育的胞質雜種“華柚2
號”的細胞核和葉綠體基因來
自品種B，線粒體基因來自品種A，融合后品種A的細胞核消失，說明控制雄性不育的基因可能位于線粒體中，C錯誤；
GFP(綠色熒光蛋白)基因轉入到了品種A的細胞核基因組中，而融合后的“華柚2號”不含品種A的細胞核，因此發綠色熒光的雜種細胞應被淘汰，D錯誤。
15
7.(2024·鹽城高三模擬)花粉原生質體具備單倍體的優點，可直接與體細胞原生質體融合，實現配子與體細胞雜交。下列有關敘述錯誤的是
A.原生質體融合后形成雜種細胞的標志是再生出新細胞壁
B.配子與體細胞雜交能縮短三倍體無子果實培育年限
C.將融合細胞培育成完整植株利用了植物細胞具有全能性的特點
D.可利用滅活的病毒誘導原生質體融合
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利用多倍體育種的方法獲得三倍體無子果實需要兩年時間，配子與體細胞雜交形成的三倍體植株當年就可以形成無子果實，因此能縮短培育年限，B正確；
滅活的病毒可以誘導動物細胞融合，不能用于誘導植物原生質體融合，D錯誤。
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8.束頂病毒能夠引起香蕉的嚴重病害，科研人員用感病植株的莖尖作為外植體進行培養獲得脫毒苗，實驗結果如圖所示。下列有關敘述正確的是
A.感病植株的莖尖需經滅菌
處理后才能用于脫毒苗的
培育
B.培養過程中培養基常添加
生長激素、細胞分裂素等激素
C.超低溫保存感病植株莖尖可提高其脫毒率，降低成活率
D.莖尖脫分化形成的愈傷組織是一團呈正方形的薄壁組織團塊
√
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需對感病植株的莖尖進行消毒處理，滅菌會將植株的莖尖殺死，A錯誤；
培養過程中培養基常添加生長素、細胞分裂素等激素，B錯誤；
從圖中可以看出，經過超低溫保存處理后，感病植株的脫毒率增加，但成活率由93.75%下降至55%，C正確；
愈傷組織是高度液泡化的、呈無定形狀態、具有分生能力的薄壁組織團塊，D錯誤。
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9.(2024·泰州高三調研)病毒感染蔬菜、花卉、果樹后，會借助胞間連絲等結構擴散，導致其產量和品質退化。通過植物組織培養技術，利用莖尖可以快速生產出脫毒苗。下列敘述正確的是
A.植株莖尖細胞中不含病毒的原因可能是該組織胞間連絲不發達
B.脫分化和再分化的培養基成分是相同的，但兩個階段光照條件不同
C.培養過程中可能發生基因突變和基因重組
D.脫毒苗培育是否成功，最終還需要通過接種病毒進行個體水平的檢測
√
15
病毒感染果蔬后，會借助胞間連絲等結構擴散，植株莖尖細胞中不含病毒的原因可能是該組織胞間連絲不發達，A正確；
脫分化和再分化的培養基成分不相同，B錯誤；
植物組織培養過程中細胞不能進行減數分裂，因此不能發生基因重組，但培養過程中可能發生基因突變，C錯誤；
通過植物組織培養技術培育的脫毒苗可能不帶病毒，但不能抗病毒，脫毒苗培育是否成功，不需要接種病毒進行個體水平的檢測，D錯誤。
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10.(2024·泉州高三檢測)甜葉菊種子小且發芽率低，研究者采用植物組織培養技術來提高其繁殖率。甜葉菊產生的甜菊糖不是其基本生命活動所必需的物質，常作為用糖行業中蔗糖的替代品。下列說法不正確的是
A.可利用植物細胞培養而獲得甜菊糖這種次生代謝物
B.可選擇甜葉菊花粉進行組織培養以保持優良品種的遺傳特性
C.植物組織培養技術的理論基礎是植物細胞具有全能性
D.細胞分裂素與生長素的濃度、比例等會影響植物細胞的發育方向
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花粉是生殖細胞，選擇甜葉菊花粉進行組織培養不能保持優良品種的遺傳特性，應選擇甜葉菊的體細胞進行組織培養，B錯誤。
11.(2024·聊城高三調研)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
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植物細胞次生代謝物不是植物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，因為植物細胞具有細胞壁，阻止了原生質體的融合，C錯誤。
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12.(2024·安順高三調研)寒蘭為名貴的蘭花品種，一般生長在深山幽谷的山腰谷壁。由于人類的過度采摘，現在很難找到寒蘭，偶爾能發現的也只是較小的植株。為了增加野生寒蘭數量，科研人員希望對其進行大量人工繁殖，再移栽至原有生境。下列有關敘述正確的是
A.在植物的生長發育過程中，所有的細胞都表現出全能性
B.可將寒蘭的組織細胞放置在培養基中進行植物組織培養
C.在誘導生根時，培養基中應適當提高細胞分裂素的占比
D.長出叢芽的過程中，寒蘭組織細胞中的遺傳物質會發生改變
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在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達，A錯誤；
在誘導生根時培養基中應適當提高生長素的占比，C錯誤；
長出叢芽的過程為再分化，寒蘭組織細胞的遺傳物質未發生改變，而是發生了基因的選擇性表達，D錯誤。
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13.(2023·連云港高三質檢)科研人員研究了不同濃度的聚乙二醇(PEG)對沙打旺和紫花苜蓿原生質體融合率的影響，實驗結果如圖。異源融合率是指不同種的原生質體發生融合的概率，已知PEG濃度較高時對細胞具有毒害作用。下列相關敘述錯誤的是
A.除了用PEG誘導融合之外還可用電
融合法、離心法、高Ca2＋－高pH
融合法等
B.可利用不同缺陷型的突變體細胞之
間的互補作用將雜種細胞篩選出來
C.本實驗中，不同PEG濃度下同源融合率均大于異源融合率
D.實驗結果顯示誘導紫花苜蓿與沙打旺原生質體融合的最佳PEG濃度為40%
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同源融合率＝總融合率－異源融合率，根據柱狀圖分析，不同PEG濃度下同源融合率均大于異源融合率，C正確；
實驗結果顯示誘導紫花苜蓿與沙打旺原生質體融合的最佳PEG濃度是35%，因為該濃度下總融合率較低，但異源融合率高，同時PEG濃度相對較低，對細胞的毒害作用較小，D錯誤。
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14.如圖列舉了幾種植物的育種方式，下列相關敘述正確的是
A.甲過程形成的細胞c內的染色體數一定是a細胞內染色體數的兩倍
B.乙方式射線處理后可以獲得大量的具有有利性狀的材料
C.愈傷組織是一團失去特定結構和功能的薄壁細胞
D.細胞c通過丁方式發育成新植株涉及同源染色體的聯會與分離
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題圖中甲過程形成的細胞c內的染色體數應為融合前a、b兩種細胞的染色體數之和，由于a、b兩種細胞的染色體數未知，故融合后的細胞的染色體數無法判斷，A錯誤；
乙過程是用射線處理細胞，誘導細胞發生基因突變，基因突變具有不定向性和隨機性，產生的有利變異一般較少，B錯誤；
丁為愈傷組織再分化形成新植株的過程，該過程進行的是有絲分裂，不存在同源染色體的聯會與分離現象，D錯誤。
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二、非選擇題
15.(2024·昆明高三模擬)兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據該原理，將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如圖1所示。請回答下列問題：
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(1)過程①需要使用________________酶去除細胞壁。③要用到的方法有__________________________________________________(物理法和化學法各舉一例)。
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纖維素酶和果膠
離心法、電融合法、PEG融合法、高Ca2＋－高pH融合法
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(2)過程②紫外線的作用是____________________________。
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使中間偃麥草的染色體斷裂
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(3)過程④培養基中需添加__________、無機鹽、蔗糖等物質才能誘導愈傷組織形成，其中蔗糖的作用是__________________________ (至少答出一點)。
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植物激素
提供營養物質和調節滲透壓
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(4)以普通小麥、中間偃麥草及再生植株1～4 的基因組 DNA 為模板擴增出差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定，結果如圖2所示。據圖判斷，再生植株1～4中一定是雜種植株的有____________，判斷依據是_____________________________________________。
15
1、2、4
它們同時具有普通小麥和中間偃麥草的DNA片段
返回第58課時　植物細胞工程
課標要求 1.闡明植物組織培養的原理和過程。2.概述植物體細胞雜交的原理和過程。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。
考情分析 1.植物組織培養技術 2022·遼寧·T14　2021·江蘇·T5　2020·天津·T15
2.植物體細胞雜交技術 2023·廣東·T12　2023·江蘇·T13　2023·浙江1月選考·T24　2021·福建·T11 2020·北京·T13　2020·山東·T13
3.植物細胞工程的應用 2023·山東·T14
考點一　植物組織培養技術
1．細胞工程的概念
2．植物細胞的全能性
定義 細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能
原因 生物體的每個細胞中都含有發育成完整個體所需的全套基因
體現 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一個細胞，都可以繁殖出新的植株
未表現及原因 在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達
表現條件 離體、營養物質、激素、適宜的溫度和pH
3.植物組織培養技術
(1)概念：將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。
(2)理論基礎：植物細胞的全能性。
(3)基本過程
①脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞，進而形成愈傷組織的過程。
②愈傷組織：脫分化產生的不定形的薄壁組織團塊。
③再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。
(4)探究實踐——菊花的組織培養
(5)植物激素在植物組織培養中的作用
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
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
適中 促進愈傷組織的生長
判斷正誤
(1)實驗中除外植體需要滅菌外，使用的培養基和所有的器械也都要滅菌(　×　)
提示　外植體需要消毒處理，不能滅菌處理。
(2)愈傷組織是外植體經脫分化和再分化后形成的(　×　)
提示　愈傷組織是外植體經脫分化過程形成的。
(3)無論脫分化還是再分化，過程中均需提供光照(　×　)
提示　在脫分化階段一般需要避光處理，再分化階段需要光照處理。
(4)植物組織培養過程中生長素和細胞分裂素的比例始終不變(　×　)
提示　植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發育方向，植物組織培養過程中應根據需要調整生長素和細胞分裂素的比例。
(5)同一株綠色開花植物不同部位的細胞經組織培養獲得的植株基因型都是相同的(　×　)
提示　同一株綠色開花植物體細胞和生殖細胞(花粉)經組織培養獲得的植株基因型不同。
(6)植物組織培養中，培養基中添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓(　√　)
長春新堿(VCR)是夾竹桃科植物長春花中提取出的一種生物堿，具有高抗腫瘤活性。如圖是科研人員利用長春花的葉柄或嫩葉作為外植體得到再生植株的方法，分析并回答下列問題：
(1)選用葉柄或嫩葉作為外植體，其原因是什么？
提示　葉柄或嫩葉分化程度低，全能性高，容易誘導形成愈傷組織，進而培養成完整植株。
(2)為什么說從繁殖方式上看，植物組織培養的繁殖方式是無性繁殖？
提示　植物組織培養是在細胞有絲分裂和細胞分化的基礎上實現的，此過程并沒有生殖細胞的產生，所以是無性繁殖。
(3)在植物組織培養的過程中，為什么要求無菌操作？
提示　培養物一旦受到微生物的污染，這些微生物會和外植體爭奪培養基中的營養物質，并且產生大量對外植體有害的物質，導致外植體死亡。
考向一　植物組織培養技術
1．(2023·重慶，15)某小組以擬南芥原生質體為材料，研究了生長素(IAA)、組蛋白乙酰化及R基因對原生質體形成愈傷組織的影響。野生型(WT)和R基因突變型(rr)的原生質體分別經下表不同條件培養相同時間后，檢測培養材料中R基因表達量，并統計愈傷組織形成率，結果如圖所示。據此推斷，下列敘述正確的是(　　)
編號 原生質體 培養條件
① WT 培養基
② WT 培養基＋合適濃度的IAA
③ rr 培養基
④ rr 培養基＋合適濃度的IAA
⑤ WT 培養基＋組蛋白乙酰化抑制劑
A．組蛋白乙酰化有利于WT原生質體形成愈傷組織
B．R基因通過促進IAA的合成提高愈傷組織形成率
C．組蛋白乙酰化通過改變DNA堿基序列影響R基因表達量
D．若用IAA合成抑制劑處理WT原生質體，愈傷組織形成率將升高
答案　A
解析　①和③進行對比可以看出，R基因表達量高，愈傷組織形成率高，①和⑤對比可以看出，使用組蛋白乙酰化抑制劑之后，R基因的表達量下降，愈傷組織的形成率也會降低，因此推測組蛋白乙酰化有利于WT原生質體形成愈傷組織，A正確；圖中數據無法得出R基因是通過促進IAA的合成提高愈傷組織形成率的，B錯誤；①和②對比可以看出，IAA能夠促進愈傷組織的形成，因此若用IAA合成抑制劑處理WT原生質體，愈傷組織形成率將降低，D錯誤。
2．(2022·遼寧，14)藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡，導致藍莓組織培養失敗。下列敘述錯誤的是(　　)
A．花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中
B．適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率以減少褐變
C．在培養基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變
D．宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體
答案　D
解析　液泡中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等，其中的色素是水溶性色素，如花青素，A正確；適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率可減少氧化劑的濃度，從而減少褐變，B正確；根據題干信息“在藍莓組織培養過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變”可知，在培養基中添加合適的抗氧化劑可以減少褐變，C正確；一般選用代謝旺盛、再生能力強的器官或組織為材料制備外植體，D錯誤。
考點二　植物體細胞雜交技術
1．過程
(1)過程①為去除細胞壁獲得原生質體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。
(2)過程②為原生質體的融合，人工誘導的物理法包括電融合法、離心法等，化學法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
(3)過程③為融合的原生質體再生出細胞壁，這是原生質體融合成功的標志。
(4)過程④為脫分化，過程⑤為再分化。
2．概念
植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。
3．意義
植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢。
4．實例：白菜—甘藍、普通小麥—長穗偃麥草、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未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需要表現出雙親的性狀。
判斷正誤
(1)利用物理法或化學法可以直接將兩個植物細胞誘導融合(　×　)
提示　誘導植物細胞融合前應先用酶解法去除細胞壁。
(2)用纖維素酶和果膠酶酶解法獲得的植物原生質體失去了細胞全能性(　×　)
提示　用纖維素酶和果膠酶酶解法獲得的原生質體仍含有全套的遺傳信息，仍具有全能性。
(3)細胞融合時不只形成雜種細胞，還形成同種細胞融合的細胞(　√　)
(4)雜種細胞再生出細胞壁說明植物體細胞誘導融合成功(　√　)
(5)形成雜種細胞就完成了植物體細胞雜交過程(　×　)
提示　植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。
不同物種之間存在著天然的生殖隔離，利用傳統的有性雜交的方法很難得到雜種后代。科學家采用體細胞雜交的方法得到了“番茄—馬鈴薯”雜種植株。以下為植物體細胞雜交技術流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。
1．植物體細胞雜交實現的基礎和植物組織培養的理論基礎分別是什么？
提示　分別是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。
2．將圖中的甲和乙兩種細胞去除細胞壁后誘導融合，若只考慮兩兩融合，可以形成哪幾種融合細胞？符合要求的雜種細胞是哪種？
提示　可以形成3種融合細胞：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胞雜交得到的“番茄—馬鈴薯”有多少個染色體組，是幾倍體？
提示　有四個染色體組，是四倍體。
4．從結果上看雜種植株在遺傳上有什么特點？從雜種植株的染色體組成上看屬于哪種變異類型？
提示　從結果上看，雜種植株的遺傳物質來自兩個親本，具有雙親的遺傳性狀。從染色體組成上看屬于染色體數目變異。
考向二　植物體細胞雜交技術
3．(2023·江蘇，13)研究者通過體細胞雜交技術，探索利用條斑紫菜和擬線紫菜培育雜種紫菜。下列相關敘述正確的是(　　)
A．從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，用于去除細胞壁
B．原生質體需在低滲溶液中長期保存，以防止過度失水而死亡
C．檢測原生質體活力時可用苯酚品紅或甲紫溶液處理，活的原生質體被染色
D．聚乙二醇促進原生質體融合后，以葉綠體顏色等差異為標志可識別雜種細胞
答案　D
解析　從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，不能用于去除細胞壁，因為紫菜細胞的細胞壁成分主要為纖維素和果膠，A錯誤；獲得的原生質體若處在低滲溶液中，會吸水漲破，B錯誤；檢測原生質體活力時可用臺盼藍染色，活的原生質體不能被染色，C錯誤；聚乙二醇作為誘導劑可促進原生質體融合，對于雜種細胞以葉綠體顏色等差異為標志來進行識別，D正確。
4．(2021·福建，11)科研人員利用植物體細胞雜交技術培育矮牽牛新品種，技術流程示意圖如下。
下列敘述正確的是(　　)
A．愈傷組織是幼嫩葉片通過細胞分化形成的
B．獲得的雜種植株都能表現雙親的優良性狀
C．可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合和細胞壁再生
D．用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體
答案　D
解析　愈傷組織是幼嫩葉片通過細胞脫分化形成的，A錯誤；由于基因的選擇性表達和基因間的互作效應，獲得的雜種植株不一定能夠表現親本的優良性狀，B錯誤；可用聚乙二醇誘導原生質體甲和乙的融合，但不能誘導細胞壁的再生，C錯誤；由于植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，故可以用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織以獲得原生質體，D正確。
考點三　植物細胞工程的應用
1．植物繁殖的新途徑
2．作物新品種的培育
3．細胞產物的工廠化生產
提醒　初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著，例如，糖類、脂質、蛋白質和核酸等；次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環境和時間條件下才進行。
判斷正誤
(1)植物微型繁殖運用了植物組織培養技術，可快速繁殖良種植物(　√　)
(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(　×　)
提示　葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于無性繁殖，不需要利用植物組織培養技術，故不屬于微型繁殖。
(3)利用組織培養技術培育脫毒苗，獲得抗病毒的新物種(　×　)
提示　植物頂端分生區附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒。因此，切取一定大小的莖尖進行組織培養，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗，不能獲得抗病毒的新物種。
(4)二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到穩定遺傳的純合子(　×　)
提示　二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到單倍體幼苗，再經過秋水仙素誘導后得到穩定遺傳的純合子。
(5)利用組織培養技術產生突變體，可直接培育出具有優良性狀的新品種(　×　)
提示　基因突變是不定向的，故利用組織培養技術產生突變體，還需要進行篩選，才能培育出具有優良性狀的新品種。
(6)紫草寧是從紫草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(　√　)
過去主要從天然植物中提取長春新堿(VCR)，但是它們在植物體中的含量極其微小，化學合成也不太理想，故VCR原料短缺、價格奇高，所以批量化生產迫在眉睫。
(1)完善細胞產物工廠化生產的流程：
(2)要提取細胞產物應培養到什么階段？
提示　要提取細胞產物，應培養到愈傷組織階段。
考向三　植物細胞工程的應用
5．(2023·山東，14)利用植物細胞培養技術在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養使其增殖，可獲得植物細胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是(　　)
A．利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物
B．植物細胞體積小，故不能通過該技術進行其產物的工廠化生產
C．次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應選擇產量高的細胞進行培養
D．該技術主要利用促進細胞生長的培養條件提高單個細胞中次生代謝物的含量
答案　A
解析　分析題意可知，可通過該技術進行植物細胞產物的工廠化生產，B錯誤；次生代謝物不是植物生長所必需的，其含量少，可以通過增加細胞的數量來增加次生代謝物的產量，C錯誤；細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞分裂的培養條件，增加細胞數量，提高次生代謝物的含量，但不能提高單個細胞中次生代謝物的含量，D錯誤。
6．(2024·武漢高三模擬)超低溫冷凍脫毒法是先用超低溫對細胞進行選擇性破壞，再用組織培養技術獲得脫毒植株的方法。以馬鈴薯莖尖為材料，采用超低溫冷凍脫毒法可獲得脫毒苗。下列敘述錯誤的是(　　)
A．用莖尖能夠獲得脫毒苗的原因是植物頂端分生區病毒極少甚至無病毒
B．經超低溫冷凍脫毒培養的馬鈴薯比未脫毒的馬鈴薯抗病毒能力更強
C．該技術利用了莖尖分生組織無成熟液泡不易形成冰晶的特性
D．與傳統莖尖培養脫毒相比，該方法取材時不受莖尖長度的限制
答案　B
解析　經超低溫冷凍脫毒培養的馬鈴薯只是脫毒，并沒有獲得抗病毒的能力，B錯誤；與傳統莖尖培養脫毒相比，該方法取材不受莖尖長度限制，傳統莖尖培養脫毒法切取莖尖的大小與脫毒效果直接相關，莖尖越小，去除病毒機會越大，而超低溫冷凍脫毒法是通過超低溫處理，大多數細胞都受到了損傷而死亡，存活下來的僅有生長點的分生組織細胞，D正確。
1．(選擇性必修3 P34)在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達。
2．(選擇性必修3 P35)植物組織培養是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術。
3．(選擇性必修3 P35)脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的結構和功能，轉變成未分化的細胞的過程。
4．(選擇性必修3 P35)再分化：愈傷組織重新分化成芽、根等器官的過程。
5．(選擇性必修3 P38)植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢。
6．(選擇性必修3 P37)人工誘導植物原生質體融合的方法基本可以分為兩大類——物理法和化學法。物理法包括電融合法、離心法等；化學法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。
7．(選擇性必修3 P41)植物細胞培養是指在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖的技術。
8．離體的擬南芥根段在適宜條件下可以培育出完整的植株，說明植物細胞具有全能性。在組織培養過
程中，根段細胞經過脫分化形成愈傷組織，此后調整培養基中細胞分裂素與生長素的比例可誘導愈傷組織分化。
9．(2020·北京，20節選)在愈傷組織生芽過程中，CK通過ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。為探討A基因與W基因的關系，將A基因功能缺失突變體(突變體a)和野生型的愈傷組織分別置于CK與生長素比例高的(高 CK)培養基中誘導生芽，在此過程中測定W基因的表達量。圖中，野生型的W基因表達量與高CK誘導時間的關系是隨著高CK誘導時間的延長，野生型的W基因表達量顯著升高。分析圖中結果可得出的結論是：在高CK誘導下A基因促進W基因表達。得出結論的依據為：與野生型相比，隨著高CK誘導時間的延長，突變體的W基因表達量低于野生型。
課時精練
一、選擇題
1．下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是(　　)
A．容易進行無性繁殖的植物也容易進行植物組織培養
B．試管苗移栽入土前先用蛭石栽培的原因是蛭石營養豐富
C．用自然生長的莖進行組織培養須用適宜濃度的酒精和次氯酸鈉的混合液消毒
D．培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換
答案　A
解析　試管苗生存能力較弱，需要進行鍛煉，采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石保水透氣，有利于幼苗的生根和葉片的生長，B錯誤；將流水充分沖洗后的自然生長莖段用70%酒精消毒30 s，然后立即用無菌水清洗2～3次，再用質量分數為5%左右次氯酸鈉處理30 min后，立即用無菌水清洗2～3次，C錯誤；培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，D錯誤。
2．(2023·南通高三調研)培養胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害
B．步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，因為形成層容易誘導形成愈傷組織
C．從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基主要是因為有害代謝產物積累
D．步驟⑥要進行照光培養，誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用
答案　C
解析　脫分化和再分化過程中植物激素的種類和比例不同，故從步驟⑤(脫分化)到步驟⑥(再分化)需要更換新的培養基，C錯誤；葉綠素的形成需要光照，步驟⑥要進行照光培養，誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用，D正確。
3．(2024·重慶高三月考)青枯病是一種嚴重危害馬鈴薯的病害，茄子對青枯病具有一定抗病性。研究者通過植物體細胞雜交技術培育抗青枯病的馬鈴薯新品種，在獲得的90個雜種植株中，有6個具有明顯的青枯病抗性。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．可以通過電融合法、高Ca2＋—高pH融合法等誘導馬鈴薯的原生質體與茄子的原生質體融合
B．雜種細胞中來自茄子的染色體隨機丟失可以用來解釋并非所有雜種植株均抗病
C．植物體細胞雜交技術依賴細胞膜的流動性，沒有體現細胞的全能性
D．茄子和馬鈴薯之間存在生殖隔離，不能采用雜交育種的方法來培育抗病馬鈴薯
答案　C
解析　植物體細胞雜交首先要使原生質體融合形成雜種細胞，其次要把雜種細胞經過植物組織培養技術培育成雜種植株。原生質體融合的原理是細胞膜具有流動性，植物組織培養的原理是植物細胞具有全能性，C錯誤。
4．擬矮牽牛的原生質體在X培養基(a)上只能形成小細胞團，不能形成植株，在含放線菌素－D的X培養基(b)上培養結果相同；矮牽牛的原生質體在a上能分化成植株，但在b上不能生長。在a、b上利用植物體細胞雜交技術均可培養出可育雜種矮牽牛。下列說法錯誤的是(　　)
A．酶解法制備原生質體時，應在等滲或稍微高滲溶液中進行
B．只有雜種細胞能在b上形成植株
C．獲得的雜種矮牽牛可育，說明擬矮牽牛和矮牽牛屬于同一物種
D．植物體細胞雜交技術應用的原理是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
答案　C
解析　為避免原生質體吸水漲破，酶解法制備原生質體時，應在等滲或稍微高滲溶液中進行，A正確；根據題干信息可知，雜種細胞兼有兩者的特點，能在b上形成植株，B正確；利用植物體細胞雜交技術培養出可育雜種矮牽牛，是人為狀態下實現的，不能說明擬矮牽牛和矮牽牛屬于同一物種，C錯誤。
5．(2024·日照高三模擬)花椰菜(2n＝18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥(2n＝16)對黑腐病等多種常見病害具有抗性。科研人員用射線照射處理黑芥葉肉原生質體后與花椰菜根原生質體融合，獲得了抗黑腐病的雜合新植株甲、乙、丙，它們均含有花椰菜的全部染色體。下列敘述錯誤的是(　　)
植株 花椰菜 黑芥 雜合新植株甲 雜合新植株乙 雜合新植株丙
染色體數目 18 16 34 24 58
A.可以利用是否含有葉綠體作為初步篩選融合原生質體的依據
B．雜合新植株甲的單倍體的細胞中有2個染色體組，因而可育
C．雜合新植株丙可能是由多個原生質體經PEG誘導融合而成
D．獲得的雜種細胞需要經過脫分化和再分化才能培育成新植株
答案　B
解析　雜合新植株甲的單倍體的細胞中有2個染色體組，但來源不同，因而不可育，B錯誤；雜合新植株丙的染色體數目大于34，可能是由多個原生質體經PEG誘導融合而成，C正確。
6．(2024·泰安高三模擬)胞質雜種是指兩個原生質體融合產生的雜種細胞，其中一個細胞的細胞核消失后，兩個原生質體的細胞質雜交得到的個體。科研人員利用雄性不育的品種A與可育的品種B通過植物體細胞雜交技術獲得了雄性不育的胞質雜種“華柚2號”，制備過程如圖所示，其中GFP(綠色熒光蛋白)基因轉入到了品種A的細胞核基因組中。經檢測，“華柚2號”的細胞核和葉綠體基因來自品種B，線粒體基因來自品種A，下列說法正確的是(　　)
A．制備原生質體時需用胰蛋白酶或纖維素酶去除細胞壁
B．聚乙二醇可用于誘導原生質體A和B的融合
C．“華柚2號”的獲得說明控制雄性不育的基因可能位于細胞核中
D．應篩選發綠色熒光的雜種細胞C經植物組織培養技術獲得“華柚2號”
答案　B
解析　制備原生質體時需用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，A錯誤；雄性不育的胞質雜種“華柚2號”的細胞核和葉綠體基因來自品種B，線粒體基因來自品種A，融合后品種A的細胞核消失，說明控制雄性不育的基因可能位于線粒體中，C錯誤；GFP(綠色熒光蛋白)基因轉入到了品種A的細胞核基因組中，而融合后的“華柚2號”不含品種A的細胞核，因此發綠色熒光的雜種細胞應被淘汰，D錯誤。
7．(2024·鹽城高三模擬)花粉原生質體具備單倍體的優點，可直接與體細胞原生質體融合，實現配子與體細胞雜交。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．原生質體融合后形成雜種細胞的標志是再生出新細胞壁
B．配子與體細胞雜交能縮短三倍體無子果實培育年限
C．將融合細胞培育成完整植株利用了植物細胞具有全能性的特點
D．可利用滅活的病毒誘導原生質體融合
答案　D
解析　利用多倍體育種的方法獲得三倍體無子果實需要兩年時間，配子與體細胞雜交形成的三倍體植株當年就可以形成無子果實，因此能縮短培育年限，B正確；滅活的病毒可以誘導動物細胞融合，不能用于誘導植物原生質體融合，D錯誤。
8．束頂病毒能夠引起香蕉的嚴重病害，科研人員用感病植株的莖尖作為外植體進行培養獲得脫毒苗，實驗結果如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A．感病植株的莖尖需經滅菌處理后才能用于脫毒苗的培育
B．培養過程中培養基常添加生長激素、細胞分裂素等激素
C．超低溫保存感病植株莖尖可提高其脫毒率，降低成活率
D．莖尖脫分化形成的愈傷組織是一團呈正方形的薄壁組織團塊
答案　C
解析　需對感病植株的莖尖進行消毒處理，滅菌會將植株的莖尖殺死，A錯誤；培養過程中培養基常添加生長素、細胞分裂素等激素，B錯誤；從圖中可以看出，經過超低溫保存處理后，感病植株的脫毒率增加，但成活率由93.75%下降至55%，C正確；愈傷組織是高度液泡化的、呈無定形狀態、具有分生能力的薄壁組織團塊，D錯誤。
9．(2024·泰州高三調研)病毒感染蔬菜、花卉、果樹后，會借助胞間連絲等結構擴散，導致其產量和品質退化。通過植物組織培養技術，利用莖尖可以快速生產出脫毒苗。下列敘述正確的是(　　)
A．植株莖尖細胞中不含病毒的原因可能是該組織胞間連絲不發達
B．脫分化和再分化的培養基成分是相同的，但兩個階段光照條件不同
C．培養過程中可能發生基因突變和基因重組
D．脫毒苗培育是否成功，最終還需要通過接種病毒進行個體水平的檢測
答案　A
解析　病毒感染果蔬后，會借助胞間連絲等結構擴散，植株莖尖細胞中不含病毒的原因可能是該組織胞間連絲不發達，A正確；脫分化和再分化的培養基成分不相同，B錯誤；植物組織培養過程中細胞不能進行減數分裂，因此不能發生基因重組，但培養過程中可能發生基因突變，C錯誤；通過植物組織培養技術培育的脫毒苗可能不帶病毒，但不能抗病毒，脫毒苗培育是否成功，不需要接種病毒進行個體水平的檢測，D錯誤。
10．(2024·泉州高三檢測)甜葉菊種子小且發芽率低，研究者采用植物組織培養技術來提高其繁殖率。甜葉菊產生的甜菊糖不是其基本生命活動所必需的物質，常作為用糖行業中蔗糖的替代品。下列說法不正確的是(　　)
A．可利用植物細胞培養而獲得甜菊糖這種次生代謝物
B．可選擇甜葉菊花粉進行組織培養以保持優良品種的遺傳特性
C．植物組織培養技術的理論基礎是植物細胞具有全能性
D．細胞分裂素與生長素的濃度、比例等會影響植物細胞的發育方向
答案　B
解析　花粉是生殖細胞，選擇甜葉菊花粉進行組織培養不能保持優良品種的遺傳特性，應選擇甜葉菊的體細胞進行組織培養，B錯誤。
11．(2024·聊城高三調研)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
答案　D
解析　植物細胞次生代謝物不是植物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，因為植物細胞具有細胞壁，阻止了原生質體的融合，C錯誤。
12．(2024·安順高三調研)寒蘭為名貴的蘭花品種，一般生長在深山幽谷的山腰谷壁。由于人類的過度采摘，現在很難找到寒蘭，偶爾能發現的也只是較小的植株。為了增加野生寒蘭數量，科研人員希望對其進行大量人工繁殖，再移栽至原有生境。下列有關敘述正確的是(　　)
A．在植物的生長發育過程中，所有的細胞都表現出全能性
B．可將寒蘭的組織細胞放置在培養基中進行植物組織培養
C．在誘導生根時，培養基中應適當提高細胞分裂素的占比
D．長出叢芽的過程中，寒蘭組織細胞中的遺傳物質會發生改變
答案　B
解析　在生物的生長發育過程中，并不是所有的細胞都表現出全能性，這是因為在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達，A錯誤；在誘導生根時培養基中應適當提高生長素的占比，C錯誤；長出叢芽的過程為再分化，寒蘭組織細胞的遺傳物質未發生改變，而是發生了基因的選擇性表達，D錯誤。
13．(2023·連云港高三質檢)科研人員研究了不同濃度的聚乙二醇(PEG)對沙打旺和紫花苜蓿原生質體融合率的影響，實驗結果如圖。異源融合率是指不同種的原生質體發生融合的概率，已知PEG濃度較高時對細胞具有毒害作用。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．除了用PEG誘導融合之外還可用電融合法、離心法、高Ca2＋－高pH融合法等
B．可利用不同缺陷型的突變體細胞之間的互補作用將雜種細胞篩選出來
C．本實驗中，不同PEG濃度下同源融合率均大于異源融合率
D．實驗結果顯示誘導紫花苜蓿與沙打旺原生質體融合的最佳PEG濃度為40%
答案　D
解析　同源融合率＝總融合率－異源融合率，根據柱狀圖分析，不同PEG濃度下同源融合率均大于異源融合率，C正確；實驗結果顯示誘導紫花苜蓿與沙打旺原生質體融合的最佳PEG濃度是35%，因為該濃度下總融合率較低，但異源融合率高，同時PEG濃度相對較低，對細胞的毒害作用較小，D錯誤。
14．如圖列舉了幾種植物的育種方式，下列相關敘述正確的是(　　)
A．甲過程形成的細胞c內的染色體數一定是a細胞內染色體數的兩倍
B．乙方式射線處理后可以獲得大量的具有有利性狀的材料
C．愈傷組織是一團失去特定結構和功能的薄壁細胞
D．細胞c通過丁方式發育成新植株涉及同源染色體的聯會與分離
答案　C
解析　題圖中甲過程形成的細胞c內的染色體數應為融合前a、b兩種細胞的染色體數之和，由于a、b兩種細胞的染色體數未知，故融合后的細胞的染色體數無法判斷，A錯誤；乙過程是用射線處理細胞，誘導細胞發生基因突變，基因突變具有不定向性和隨機性，產生的有利變異一般較少，B錯誤；丁為愈傷組織再分化形成新植株的過程，該過程進行的是有絲分裂，不存在同源染色體的聯會與分離現象，D錯誤。
二、非選擇題
15．(2024·昆明高三模擬)兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據該原理，將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如圖1所示。請回答下列問題：
(1)過程①需要使用____________酶去除細胞壁。③要用到的方法有___________________
(物理法和化學法各舉一例)。
(2)過程②紫外線的作用是_______________________________________________________。
(3)過程④培養基中需添加__________、無機鹽、蔗糖等物質才能誘導愈傷組織形成，其中蔗糖的作用是_____________________________________________________________(至少答出一點)。
(4)以普通小麥、中間偃麥草及再生植株1～4 的基因組 DNA 為模板擴增出差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定，結果如圖2所示。據圖判斷，再生植株1～4中一定是雜種植株的有____________，判斷依據是________________________________________________________。
答案　(1)纖維素酶和果膠　離心法、電融合法、PEG融合法、高Ca2＋－高pH融合法　(2)使中間偃麥草的染色體斷裂　(3)植物激素　提供營養物質和調節滲透壓　(4)1、2、4　它們同時具有普通小麥和中間偃麥草的DNA片段

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