資源簡介

(共94張PPT)
第52講　植物細胞工程
選擇性必修3　生物技術與工程
第九單元　生物技術與工程
1．闡明植物組織培養是在一定條件下，將離體植物器官、組織和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、次生代謝物生產、育種等方式有效提高了生產效率。
一、細胞工程的概念
考點1　植物細胞工程的基本技術
二、植物細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生__________或分化成其他各種細胞的潛能。
2．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的原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會____________。
完整生物體
選擇性地表達
三、植物組織培養技術
1．概念：將離體的________、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．原理：________________。
3．過程
植物器官
植物細胞的全能性
脫分化
再分化
4．探究·實踐——菊花的組織培養
流水
酒精
消毒
無菌水
次氯酸鈉
愈傷組織
封口膜
18～22 ℃
芽
生
生根
封口膜
消過毒
5．生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
1．(人教版選擇性必修3 P35－37探究·實踐)菊花組織培養的再分化過程中，若愈傷組織在誘導生根的培養基中未形成根，但分化成了芽，其可能的原因是_________________________________________
__________________________________________________________。
提示：培養基中生長素用量和細胞分裂素用量的比值偏低
四、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新植物體的技術。
2．原理：體細胞雜交利用了細胞膜的______，雜種細胞培育成雜種植株利用了植物細胞的______。
植物體細胞
雜種細胞
流動性
全能性
3．操作過程
4．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。
纖維素酶
果膠酶
聚乙二醇融合法
高Ca2+—高pH融
合法
生殖隔離
遠緣
2．(人教版選擇性必修3 P38拓展應用)“番茄—馬鈴薯”雜種植株并未地上結番茄，地下長馬鈴薯，其原因是______________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：遺傳物質的表達相互干擾，使它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達
1．植物組織培養與植物體細胞雜交的比較
[深化拓展]
2．植物體細胞雜交和有性雜交的辨析
1．在藍莓組織培養過程中，宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體。 (　　)
提示：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。
2．提高培養基中生長素和細胞分裂素的比值，有利于誘導生根。 (　　)
×
√
3．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。從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，用于去除細胞壁。 (　　)
提示：紫菜細胞的細胞壁的主要成分含纖維素和果膠，用蛋白酶無法除去細胞壁。
4．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。 (　　)
×
√
甲植株(2n＝18)具有由核基因控制的多種優良性狀，遠緣植株乙(4n＝32)的細胞質中存在抗除草劑基因，科研人員利用植物體細胞雜交技術培育具有抗除草劑性狀的優良品種丙，途徑如圖所示。已知X射線處理會使細胞分裂功能喪失但不影響線粒體功能，丙烯酸異辛酯(IOA)處理會使線粒體失活，但不影響細胞分裂。
(1)利用植物體細胞雜交技術獲得新植物體，利用的生物學原理是
___________________________________________________________。
提示：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
(2)③④分別表示的生理過程是______________________、__________。
提示：雜種細胞再生細胞壁　脫分化
(3)在細胞融合體系中，未融合的細胞不能形成愈傷組織，原因是什么？雜種植株丙抗除草劑基因不會通過花粉造成基因污染，原因是什么？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：甲原生質體用IOA處理后線粒體失活，細胞生命活動受限；乙原生質體經X射線處理后失去分裂能力。抗除草劑基因位于線粒體中，是細胞質基因，不會通過花粉遺傳給后代
考向1　植物組織培養技術
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P35探究·實踐)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是(　　)
A．用自然生長的莖進行組織培養須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉混合液消毒
B．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
C．為防止雜菌污染，從接種外植體到生成試管苗盡量在同一個錐形瓶內完成
D．組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質，蛭石能提供生長支撐和促進植物生長
√
D　[自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用體積分數為70%的乙醇，然后用無菌水清洗，再用質量分數為5%左右的次氯酸鈉消毒處理，最后再用無菌水清洗，A錯誤；培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，此操作并不影響氣體交換，B錯誤；接種外植體到生成試管苗不能在同一個錐形瓶中完成，因為脫分化和再分化需要的條件以及培養基都不一樣，C錯誤；組培苗生存能力較弱，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，因此組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質，蛭石能提供生長支撐和促進植物生長，D正確。]
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P35探究·實踐)某植物組織培養的最佳激素配比如表。下列敘述正確的是(　　)
組織培養階段 細胞分裂素 濃度(μmol/L) 生長素濃度
(μmol/L)
Ⅰ——誘導形成 愈傷組織 m1 n1
Ⅱ——誘導形成 幼芽 m2 n2
Ⅲ——誘導生根 m3 n3
A．不同階段m/n值是不同的，此值最大的階段是Ⅲ階段
B．在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中只有階段Ⅱ需要給予適當的自然光照
C．Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等幼嫩部位作為外植體
D．用該技術進行細胞產物工廠化生產時激素配比最好為m2和n2
√
C　[細胞分裂素用量比生長素用量(m/n值)，比值低時，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值高時，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值適中時，促進愈傷組織的形成，因此不同階段m/n值是不同的，此值最大的階段是Ⅱ階段，A錯誤。Ⅰ過程為脫分化，Ⅱ、Ⅲ過程是形成幼芽、根的再分化過程，Ⅰ過程一般不需要光照，Ⅱ、Ⅲ過程需要光照，B錯誤。Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是莖尖、幼葉細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織，C正確。用該技術進行細胞產物工廠化生產時激素配比最好為m1和n1，D錯誤。]
考向2　植物體細胞雜交技術
3．(鏈接人教版選擇性必修3 P37正文、P38圖2-4)植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分蘗能力強、結實性好。科研人員通過植物體細胞雜交技術培育出兼有甲、乙優良性狀的植物丙，過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．過程①中酶處理的時間差異，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異
B．過程②中常采用滅活的仙臺病毒或PEG誘導原生質體融合
C．過程④和⑤的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素
D．可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株
√
B　[酶解是為了去除植物細胞的細胞壁，過程①中酶處理的時間不同，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異，A正確；過程②為原生質體的融合，常用PEG誘導原生質體融合，滅活的仙臺病毒可誘導動物細胞融合，不能用于植物，B錯誤；過程④脫分化和過程⑤再分化的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素，但在兩個過程中比例不同，C正確；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。]
4．(鏈接人教版選擇性必修3 P38圖2-4、正文)科學家利用植物體細胞雜交技術誘導天竺葵原生質體和香茅草原生質體融合，培育出一種能散發出對人體無害的具特殊氣味的驅蚊草。下列敘述正確的是
(　　)
A．采用同種膠原蛋白酶去除兩種植物細胞壁
B．經過體細胞雜交得來的新植物體都不可育
C．該技術利用了細胞膜的選擇透過性
D．該技術打破了物種界限，實現遠緣雜交育種
√
D　[植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，應該用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，A錯誤；若兩種原生質體的染色體組數都是偶數，經過體細胞雜交得來的新植物體有可能可育，B錯誤；該技術利用了細胞膜的流動性和植物細胞的全能性，C錯誤；該技術打破了生殖隔離，實現了遠緣雜交育種，D正確。]
一、植物繁殖的新途徑
考點2　植物細胞工程的應用
二、作物新品種的培育
1．(人教版選擇性必修3 P40正文)單倍體植株是進行體細胞誘變和研究遺傳突變的理想材料，其原因是____________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：大多數單倍體植株的細胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現
2．(人教版選擇性必修3 P41正文)結合誘變育種，從細胞工程的角度出發，簡述一種培養抗寒香蕉品種的方法及步驟：______________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：體細胞誘變育種。利用誘變劑等方法使香蕉離體培養細胞產生突變，再利用植物組織培養技術發育成完整植株，然后篩選培育出抗寒品種
三、細胞產物的工廠化生產
1．初生代謝與次生代謝
初生代謝是生物生長和生存所____的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著。初生代謝物有糖類、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__________中，并在一定的環境和時間條件下才進行。
必需
組織或器官
2．過程
提醒：工廠化生產不一定要培養出植物體，一般培養到愈傷組織階段，從培養愈傷組織細胞的培養液中就可提取細胞產物。
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。
離體
增殖
1．葡萄的扦插、石榴的壓條繁殖方式屬于微型繁殖。 (　　)
提示：葡萄的扦插、石榴的壓條繁殖方式不屬于微型繁殖，微型繁殖是用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。
2．單倍體育種和突變體育種的原理相同。 (　　)
提示：單倍體育種的原理是染色體變異，而突變體育種的原理是基因突變。
×
×
3．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。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。 (　　)
提示：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。
4．利用植物細胞培養生產的紫草寧是世界首例藥用植物細胞工程產品。 (　　)
×
√
1．馬鈴薯栽培種的抗病性和抗逆性較差，野生馬鈴薯種的抗病性和抗逆性較好。利用野生馬鈴薯種，通過細胞工程改進馬鈴薯栽培種種質的思路是什么？
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：將野生馬鈴薯種細胞與馬鈴薯栽培種細胞融合，經植物組織培養技術培養成植株
2．傳統生產紫杉醇的方法不利于對野生紅豆杉的保護，我國科學家經過多年研究，篩選出了高產紫杉醇的細胞。請簡要表述工業化生產紫杉醇的方法。
___________________________________________________________
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提示：利用植物組織培養技術把離體的紅豆杉細胞培養成愈傷組織，從中提取紫杉醇，進行加工生產
考向　植物細胞工程在生產實踐中的應用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P40圖2-6、正文)蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質退化。某研究小組嘗試通過組織培養技術獲得脫毒苗，操作流程如下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．①為脫分化過程，1號培養基中的愈傷組織是排列規則的薄壁組織團塊
B．②為再分化過程，愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變或基因重組
C．3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1
D．百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體
√
D　[在脫分化過程中，1號培養基中的愈傷組織是排列不規則的薄壁組織團塊，A錯誤；愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變，但基因重組發生在減數分裂過程中，而愈傷組織細胞的分化過程是有絲分裂，所以不會發生基因重組，B錯誤；3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值應該小于1，C錯誤；百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此可以作為該研究中的外植體，D正確。]
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P40－41正文)運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述正確的是(　　)
A．用花藥培養得到單倍體植株需要用到植物細胞融合技術來恢復細胞中染色體數
B．細胞產物的工廠化生產主要利用促進細胞生長的培養條件，提高了單個細胞中次生代謝物的含量
C．植物細胞培養的原理是利用了植物細胞一般具有全能性
D．突變體育種常用射線、化學物質等方法處理愈傷組織細胞
√
D　[用花藥培養得到單倍體植株需要用秋水仙素處理或低溫誘導來恢復細胞中染色體數，A錯誤；細胞產物的工廠化生產是利用植物細胞培養來獲得目標產物的過程，并不是提高單個細胞中次生代謝物的含量，B錯誤；植物細胞培養的原理是利用了細胞增殖，C錯誤；愈傷組織細胞分裂旺盛，因此突變體育種常用射線、化學物質等方法處理愈傷組織細胞，D正確。]
3．(鏈接人教版選擇性必修3 P41正文)迷迭香酸具有多種藥理活性。進行工廠化生產時，先誘導外植體形成愈傷組織，再進行細胞懸浮培養獲得迷迭香酸，加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量。下列敘述錯誤的是(　　)
A．迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體
B．誘導愈傷組織時需加入NAA和脫落酸
C．懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團
D．茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝物的合成速率
√
B　[迷迭香頂端幼嫩的莖段生長旺盛，分裂能力較強，適合用作外植體，A正確；誘導愈傷組織時需加入NAA和細胞分裂素，B錯誤；懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團，以獲得更多的營養物質和氧氣，使其可以進一步分裂，C正確；加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量，推測茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝物(不是植物生長所必需的)的合成速率，D正確。]
體驗真題　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·浙江1月卷)山藥在生長過程中易受病毒侵害導致品質和產量下降。采用組織培養技術得到脫毒苗，可恢復其原有的優質高產特性，流程如圖。下列操作不可行的是(　　)
外植體→愈傷組織→叢生芽→試管苗
A．選擇芽尖作為外植體可減少病毒感染
B．培養基中加入抗生素可降低雜菌的污染
C．將叢生芽切割后進行繼代培養可實現快速繁殖
D．提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成叢生芽
D　[芽尖等分生組織分裂旺盛，且含病毒少，取材時常選用其作為外植體，A正確；培養基中有大量的營養物質，容易被細菌污染，加入抗生素可降低雜菌的污染，B正確；將叢生芽切割后進行繼代培養可實現快速繁殖，C正確；提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成根而不是芽，D錯誤。]
2．(2024·江蘇卷)下圖為植物原生質體制備、分離和檢測的流程。下列相關敘述正確的是(　　)
A．步驟①添加鹽酸以去除細胞壁
B．步驟②吸取原生質體放入無菌水中清洗
C．原生質體密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間
D．臺盼藍檢測后應選擇藍色的原生質體繼續培養
√
C　[步驟①添加纖維素酶或果膠酶去除細胞壁，其原理是酶的專一性，A錯誤；步驟②吸取原生質體放入等滲液中清洗，否則會導致原生質體吸水漲破，B錯誤；結合圖示可知，原生質體處于甘露醇和蔗糖溶液之中，因而可推測原生質體的密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間，C正確；臺盼藍檢測后應選擇無色的原生質體繼續培養，染成藍色的原生質體活性差或死亡，D錯誤。]
3．(2024·福建卷)中國水仙是一種三倍體觀賞花卉。傳統生產采用分球莖繁殖方式，不僅周期長、產率低、花色單調，還易積累病毒。下列措施無法達到改良目的的是(　　)
A．用水仙鱗片進行植物組織培養以提高產率
B．利用單倍體育種對中國水仙進行品種選育
C．選用水仙幼嫩組織作為外植體獲得脫毒苗
D．通過基因工程技術引入外源基因改變花色
√
B　[用水仙鱗片進行植物組織培養可以在短期內得到大量植株，可以提高產率，A正確；中國水仙是一種三倍體觀賞花卉，其在形成配子時聯會紊亂，不能形成正常的配子，不能進行單倍體育種，B錯誤；幼嫩組織幾乎不含病毒，可選用水仙幼嫩組織作為外植體獲得脫毒苗，C正確；生物的性狀受基因的控制，可通過基因工程技術引入外源基因改變花色，D正確。]
4．(2024·安徽卷)植物細胞懸浮培養技術在生產中已得到應用。某興趣小組嘗試利用該技術培養胡蘿卜細胞并獲取番茄紅素，設計了以下實驗流程和培養裝置(如圖)，請同學們進行評議。下列評議不合理的是(　　)
A．實驗流程中應該用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細胞
B．裝置中的充氣管應置于液面上方，該管可同時作為排氣管
C．裝置充氣口需要增設無菌濾器，用于防止雜菌污染培養液
D．細胞培養需要適宜的溫度，裝置需增設溫度監測和控制設備
√
B　[植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，欲利用愈傷組織制備懸浮細胞，可用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織，A正確；裝置中的充氣管應置于液面下方，以利于培養液中的溶氧量的增加，該管不能同時作為排氣管，B錯誤；為了防止雜菌污染培養液，裝置充氣口需要增設無菌濾器，C正確；細胞培養時需要保證適宜的溫度，因此裝置需增設溫度監測和控制設備，D正確。]
1．(2024·廣東廣州一模)實驗小組欲利用植物組織培養技術大量培養粉葛，下列操作不恰當的是(　　)
課時數智作業(五十二)　 植物細胞工程
題號
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√
題號
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選項 步驟 具體操作
A 材料選擇 選擇粉葛幼嫩的芽葉作為外植體
B 外植體消毒 酒精消毒沖洗后，用次氯酸鈉再次消毒
C 獲得愈傷組織 遮光處理并提供適宜的營養物質
D 誘導生根 降低培養基中生長素與細胞分裂素的比值
D　[利用植物組織培養技術大量繁殖植物體的過程中要選擇幼嫩的芽葉作為外植體，因為其分化程度較低，全能性較高，容易誘導成功，A正確；植物組織培養過程中，對外植體進行消毒時要在酒精消毒沖洗后，用次氯酸鈉再次消毒，B正確；獲得愈傷組織過程需要遮光，因為光照會促進細胞分化，不利于形成愈傷組織，C正確；生長素能促進植物生根，因此降低培養基中生長素與細胞分裂素的比值不利于生根，應當提高該比值，D錯誤。]
題號
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2．(2024·北京卷)大豆葉片細胞的細胞壁被酶解后，可獲得原生質體。以下對原生質體的敘述錯誤的是(　　)
A．制備時需用纖維素酶和果膠酶
B．膜具有選擇透過性　
C．可再生出細胞壁　
D．失去細胞全能性
題號
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√
D　[大豆葉片細胞是植物細胞，具有細胞壁，其細胞壁的成分是纖維素和果膠，所以制備原生質體時需用纖維素酶和果膠酶進行處理，A正確；生物膜的功能特點是具有選擇透過性，所以膜具有選擇透過性，B正確；原生質體可以再生出新的細胞壁，C正確；分離出的原生質體具有全能性，可用于植物體細胞雜交，為雜種植株的獲得提供了理論基礎，D錯誤。]
題號
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3．(2024·湖南長沙模擬)紅豆杉(2n＝24)能產生具有高抗癌活性的紫杉醇，柴胡(2n＝12)生長迅速。紅豆杉—柴胡是通過植物細胞工程培育的一種既能產生紫杉醇，又能迅速生長的雜交植株。部分培育過程如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
題號
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A．獲得原生質體的過程需要用纖維素酶和胰蛋白酶去除細胞壁
B．過程①可用高Ca2+－高pH融合法誘導，利用了細胞膜的流動性
C．過程②的培養基中需添加適量的生長素類和赤霉素類植物生長調節劑
D．紅豆杉—柴胡雜種植株是二倍體，能夠產生可育配子
題號
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√
B　[植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，獲得原生質體的過程需要用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁，A錯誤；過程①是誘導原生質體融合，可用高Ca2+－高pH融合法，利用了細胞膜的流動性，B正確；過程②為脫分化，該過程需要在培養基中添加適量的生長素類和細胞分裂素類植物生長調節劑，C錯誤；紅豆杉—柴胡雜種植株是異源四倍體而不是二倍體，能夠產生可育配子，D錯誤。]
題號
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4．(2024·廣東梅州一模)駱駝蓬主要分布在干旱和半干旱地區，能防風固沙。駱駝蓬合成的多種生物堿具有抗腫瘤作用。科研人員利用駱駝蓬下胚軸進行育苗和生物堿提取，過程如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
題號
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A．下胚軸切段需用酒精和次氯酸鈉進行滅菌處理
B．過程①和過程②分別發生了細胞的脫分化和再分化
C．由無毒下胚軸經組織培養獲得的駱駝蓬無毒幼苗可抵抗病毒的侵染
D．駱駝蓬具有防風固沙的作用，體現了生物多樣性的間接價值
√
題號
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D　[下胚軸切段需用酒精和次氯酸鈉進行消毒處理，非滅菌處理，A錯誤；過程①發生的是細胞的脫分化，過程②是愈傷組織的擴大培養，不是再分化過程，B錯誤；由無毒下胚軸經組織培養獲得的駱駝蓬無毒幼苗只是不帶病毒，并不是能抵抗病毒的侵染，C錯誤；駱駝蓬具有防風固沙的作用，這屬于生態功能，體現了生物多樣性的間接價值，D正確。]
題號
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5．(2024·廣東東莞期末)科研人員研究了馬鈴薯莖尖切塊大小對幼苗的脫毒率和成苗率的影響，結果如圖。下列相關敘述正確的是
(　　)
題號
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A．需用酒精和次氯酸鈉溶液對莖尖進行滅菌處理
B．莖尖切塊依次經再分化和脫分化過程發育成脫毒苗
C．馬鈴薯的脫毒培養中莖尖切塊的適宜大小為0.27 mm
D．上述培養過程獲得的脫毒苗具有不被病毒侵染的能力
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題號
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C　[用酒精和次氯酸鈉溶液對莖尖進行的是消毒處理，A錯誤；培育脫毒苗的過程中利用了植物組織培養技術，依次經過脫分化和再分化兩個階段，B錯誤；據圖分析可知，莖尖外植體大小為0.27 mm時，脫毒率和成苗率均較高，因此馬鈴薯脫毒培養中莖尖外植體的適宜大小為0.27 mm，C正確；馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒，可利用馬鈴薯莖尖進行組織培養形成脫毒苗，但脫毒苗本身不具有抗病毒侵染的能力，D錯誤。]
題號
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6．(2024·廣東珠海期末)芬蘭國家技術研究中心近期利用“細胞農業”技術(即通過細胞擴大培養形成產物)，成功培育出第一杯“人造咖啡”。已知“人造咖啡”中含有咖啡因、單寧酸等植物基本生命活動的非必需物質，與普通咖啡幾乎沒有區別。下列關于“人造咖啡”的敘述，錯誤的是(　　)
A．“細胞農業”技術培育“人造咖啡”的原理是植物細胞具有全能性
B．利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”，可減少咖啡的種植面積
C．“人造咖啡”的生產過程中可采用液體懸浮培養，以增加其產量
D．“人造咖啡”中的咖啡因與單寧酸屬于植物細胞的次生代謝物
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√
A　[利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”只是獲得了大量植物細胞及其產物，沒有發育成完整個體，也沒有發育成其他各種細胞，不能體現細胞的全能性，A 錯誤；利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”可以不用種植咖啡樹便能產生咖啡因，從而減少咖啡的種植面積，B 正確；液體懸浮培養可以增加細胞與培養液的接觸面積，有利于細胞生長繁殖，從而增加“人造咖啡”的產量，C正確；“人造咖啡”中的咖啡因與單寧酸不是生物生長 所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下才能產生，屬于植物細胞的次生代謝物，D正確。]
題號
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7．(2024·廣東廣州期末)鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應用組織培養技術培養鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs，類似愈傷組織)生產生物堿的實驗流程如下。下列分析錯誤的是
(　　)
題號
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A．選用分化程度低的新生營養芽可保證實驗有較高的成功率
B．誘導新生營養芽變成PLBs的關鍵是適宜的植物激素和營養條件
C．PLBs增殖培養的目的是需要將PLBs再分化成鐵皮石斛植株
D．實驗需定期取樣檢測PLBs的重量和生物堿的含量
√
題號
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C　[選用分化程度低的新生營養芽，其分裂能力旺盛且幾乎不攜帶病毒，可保證實驗有較高的成功率，A正確；只有提供適宜的植物激素和營養條件，才能誘導新生營養芽變成PLBs，B正確；PLBs增殖培養的目的是需要將PLBs增殖更多的PLBs以提取生物堿，C錯誤；實驗目的是應用PLBs生產生物堿，因此實驗需定期取樣檢測PLBs的重量和生物堿的含量，D正確。]
題號
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8．(2024·江西宜豐中學月考)科學家用紫外線照射板藍根原生質體，使其部分染色體丟失，將處理后的板藍根原生質體與油菜原生質體融合，培育出了只含一條板藍根染色體和油菜全部染色體的非對稱雜種植株，該過程運用了非對稱細胞融合技術。下列說法正確的是(　　)
A．原生質體由細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質組成
B．融合原生質體需放在無菌水中培養，以防雜菌污染
C．非對稱細胞融合技術降低了不同物種間基因表達的干擾程度
D．非對稱細胞融合技術提高了植物細胞的全能性，屬于細胞工程
題號
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√
C　[原生質體是植物細胞用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁后得到的部分，而由細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質組成的結構稱為原生質層，A錯誤；原生質體放在無菌水中會吸水漲破，應放到等滲的溶液中，保持原生質體的完整性，B錯誤；非對稱融合過程中部分染色體丟失，從而降低了不同物種間基因表達的干擾程度，C正確；非對稱融合過程中部分染色體丟失(斷裂)，所以會降低植物細胞的全能性，D錯誤。]
題號
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9．(2024·山東濟南模擬)多倍體煙草與二倍體煙草相比具有遺傳多樣性高、適應性強等優點。利用兩種二倍體煙草可培育出四倍體煙草，培育過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
題號
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A．若只發生兩兩融合，經b過程后溶液中的原生質體按染色體組成劃分有3種類型
B．選擇生長應在添加了生長素和細胞分裂素的選擇培養基上完成
C．將雜種試管苗(作為接穗)嫁接到二倍體煙草(砧木)上，砧木的遺傳物質會改變
D．雜種煙草的單倍體細胞中有21條染色體，減數分裂時可形成10個四分體
√
題號
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A　[b過程是誘導原生質體融合，若只考慮兩兩融合，按染色體組成劃分，經b過程后溶液中原生質體將有3種類型，A正確；要篩選出雜種細胞，應在選擇培養基上進行，生長素和細胞分裂素的作用不是選擇，B錯誤；嫁接是為了讓砧木為接穗提供營養，接穗并不能改變砧木的遺傳物質，C錯誤；雜種煙草的單倍體細胞中的染色體有9條來自蘭斯多菲煙草，有12條來自光煙草，這21條染色體中不存在同源染色體，因此在減數分裂時不會形成四分體，D錯誤。]
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10．(2024·廣東中山期末)野生黑芥細胞核具有黑腐病抗性基因，花椰菜細胞質具有高產基因。某研究小組用野生黑芥、花椰菜兩種植物細胞進行體細胞雜交，以獲得高產抗黑腐病的雜種植株，流程如圖1。采用特異性引物對花椰菜和野生黑芥的基因組DNA 進行PCR 擴增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。圖2是用該引物對雙親及再生植株1～4進行PCR 擴增的結果。下列分析正確的是(　　)
題號
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題號
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A．①過程所需的酶有纖維素酶和膠原蛋白酶
B．②過程之前要使野生黑芥原生質體的細胞核失活
C．據圖2判斷，再生植株1～4 中一定不是雜種植株的有 2、4
D．圖2實驗結果所涉及的生物技術有 DNA 的提取、PCR擴增、凝膠電泳等
題號
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√
D　[過程①表示去除細胞壁獲得原生質體，植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠，在獲取植物細胞的原生質體時，常采用纖維素酶和果膠酶處理，A錯誤；野生黑芥細胞核具有黑腐病抗性基因，花椰菜細胞質具有高產基因，欲利用這兩種材料獲得高產抗黑腐病的雜種植株，在原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使野生黑芥原生質體的細胞質和花椰菜原生質體的細胞核失活，使融合后的雜種植株具有野生黑芥的細胞核基因和花椰菜的細胞質基因，B錯誤；據圖2判斷，再生植株1～4 應該都屬于雜種植株，因為它們的電泳條帶中均包含花椰菜和野生黑芥的DNA片段，C錯誤；圖2實驗結果的獲得需要用到的生物技術應該有 DNA 的提取、PCR擴增、凝膠電泳等，D正確。]
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(教師用書獨具)
1．(2024·吉林、黑龍江適應性測試)《本草綱目》記載，櫻桃具有利脾、止瀉的功效。櫻桃中的槲皮素等酚類化合物具有抗氧化活性。我國已經利用組織培養技術繁育櫻桃優良品種，滿足人們食用和藥用需要。下列敘述錯誤的是(　　)
A．應用微型繁殖技術可獲得大量櫻桃脫毒苗+
B．可以選用櫻桃幼嫩的芽原基和葉原基作外植體
C．富含色氨酸的培養基有利于櫻桃幼嫩的芽合成生長素
D．應用櫻桃細胞培養可工廠化生產初生代謝物槲皮素
√
D　[應用微型繁殖技術，采用莖尖作為外植體可獲得大量櫻桃脫毒苗，A正確；由于芽原基和葉原基分裂能力旺盛，因而可以選用櫻桃幼嫩的芽原基和葉原基作外植體，B正確；生長素是由色氨酸經過一系列轉變產生的，因此，用富含色氨酸的培養基有利于櫻桃幼嫩的芽合成生長素，C正確；應用櫻桃細胞培養可工廠化生產次生代謝物槲皮素，D錯誤。]
2．(2024·山西名校模擬)小麥(6n＝42，異源六倍體)赤霉病是由赤霉菌侵染引起的小麥病害，具有全球性，可嚴重影響小麥的產量和品質，培育抗赤霉病小麥新品種是控制小麥赤霉病危害的重要途徑。科研人員采用誘導體細胞無性系變異、花藥離體培養、小麥與玉米雜交培育單倍體等方法在抗赤霉病小麥育種中取得了重大進展。請回答下列問題：
(1)在植物組織培養中，脫分化和再分化過程中產生的變異稱作無性系變異，利用此階段的材料誘導突變體的原因是________________
________________________，容易受到培養條件和誘變因素的影響而發生突變。為確定獲得的愈傷組織或胚狀體是否具有赤霉病抗性，可采用的方法是_____________________________________________
__________________________________________________________。
此階段的細胞一
用赤霉菌侵染獲得的愈傷組織或胚狀體，觀察愈傷組織或胚狀體的生長狀況
直處于不斷增殖的狀態
(2)脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(DON)是赤霉菌侵染小麥后產生的次生代謝物，次生代謝物是一類__________(填“大分子”或“小分子”)有機物。研究發現，DON是赤霉菌在小麥組織中擴展的必需物質，且DON濃度越高，赤霉菌的擴展速度越快。某實驗小組欲以不能產生DON的赤霉菌為材料進行實驗驗證上述結論，則該實驗中的自變量應為_________________________。
小分子
是否添加DON和DON濃度
(3)通過花藥離體培養進行單倍體育種已經成功用于小麥赤霉病抗性的遺傳改良。由于小麥的單倍體植株中含有3個染色體組且_______
___________________________________________________________
__________________________________________________________，
可以表現出染色體上特定基因控制的性狀，因此，通過________________________________________，可獲得能穩定遺傳的具有赤霉病抗性的個體。
染色體
秋水仙素
都是同源染色體中的一條，都只含有成對基因中的一個，單個存在，沒有顯隱性的干擾
(低溫)處理，誘導染色體數目加倍
(4)研究發現，小麥與玉米(2n＝20)雜交后，在最初的3次細胞分裂中，來自玉米花粉的染色體被逐漸排除，則這3次細胞分裂所產生子細胞的染色體數目范圍是__________；由此可獲得小麥單倍體胚，小麥單倍體胚經植物組織培養可獲得完整植株。在培養過程中，從激素的角度分析，培養基中____________________________等可直接影響植物細胞的發育方向。小麥單倍體胚能生長、發育成完整植株的根本原因是____________________________________。
21～31
生長素和細胞分裂素的比值
單倍體胚含有本物種全套的遺傳信息
[解析]　(1)植物組織培養過程中，細胞一直處于不斷增殖的狀態，容易受到培養條件和誘變因素的影響而發生突變；為確定獲得的愈傷組織或胚狀體是否具有赤霉病抗性，可采用的方法是用赤霉菌侵染獲得的愈傷組織或胚狀體，觀察愈傷組織或胚狀體的生長狀況。(2)次生代謝物是一類小分子有機物；由題意可知該實驗的自變量為是否添加DON和DON濃度。(3)由于小麥的單倍體植株中含有3個染色體組且染色體都是同源染色體中的一條，都只含有成對基因中的一個，單個存在，沒有顯隱性的干擾，可以表現出染色體上特定基因控制的性狀，因此，通過秋水仙素(低溫)處理，誘導染色體數目
加倍，可獲得能穩定遺傳的具有赤霉病抗性的個體。(4)小麥與玉米(2n＝20)雜交后，獲得的雜種細胞染色體數目為31條，其中21條來源于小麥，10條來源于玉米，在最初的3次細胞分裂中，來自玉米花粉的染色體被逐漸排除，10條來源于玉米的染色體可能陸續排除，所以這3次細胞分裂所產生子細胞的染色體數目范圍應當是21～31，在培養過程中，從激素的角度分析，培養基中生長素和細胞分裂素的比值可直接影響植物細胞的發育方向，如生長素和細胞分裂素的比值接近1，誘導發育成愈傷組織；生長素和細胞分裂素的比值小于1，誘導生芽；生長素和細胞分裂素的比值大于1，誘導生根。小麥單倍體胚能生長、發育成完整植株的根本原因是單倍體胚含有本物種全套的遺傳信息。
謝 謝 ！第52講　植物細胞工程
　1．闡明植物組織培養是在一定條件下，將離體植物器官、組織和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、次生代謝物生產、育種等方式有效提高了生產效率。
考點1　植物細胞工程的基本技術
一、細胞工程的概念
二、植物細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生________________或分化成其他各種細胞的潛能。
2．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的原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會____________。
三、植物組織培養技術
1．概念：將離體的____________、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．原理：____________________。
3．過程
4．探究·實踐——菊花的組織培養
5．生長素與細胞分裂素的使用比例對植物組織培養的影響
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
1．(人教版選擇性必修3 P35－37探究·實踐)菊花組織培養的再分化過程中，若愈傷組織在誘導生根的培養基中未形成根，但分化成了芽，其可能的原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
四、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新植物體的技術。
2．原理：體細胞雜交利用了細胞膜的____________，雜種細胞培育成雜種植株利用了植物細胞的____________。
3．操作過程
4．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。
2．(人教版選擇性必修3 P38拓展應用)“番茄—馬鈴薯”雜種植株并未地上結番茄，地下長馬鈴薯，其原因是___________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[深化拓展]
1．植物組織培養與植物體細胞雜交的比較
2．植物體細胞雜交和有性雜交的辨析
1．在藍莓組織培養過程中，宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體。 (　　)
2．提高培養基中生長素和細胞分裂素的比值，有利于誘導生根。 (　　)
3．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。從食用紫菜的動物消化道內提取蛋白酶，用于去除細胞壁。 (　　)
4．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。 (　　)
甲植株(2n＝18)具有由核基因控制的多種優良性狀，遠緣植株乙(4n＝32)的細胞質中存在抗除草劑基因，科研人員利用植物體細胞雜交技術培育具有抗除草劑性狀的優良品種丙，途徑如圖所示。已知X射線處理會使細胞分裂功能喪失但不影響線粒體功能，丙烯酸異辛酯(IOA)處理會使線粒體失活，但不影響細胞分裂。
(1)利用植物體細胞雜交技術獲得新植物體，利用的生物學原理是　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)③④分別表示的生理過程是　　　　　　　　　　　、　　　　　。
(3)在細胞融合體系中，未融合的細胞不能形成愈傷組織，原因是什么？雜種植株丙抗除草劑基因不會通過花粉造成基因污染，原因是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
植物組織培養技術
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P35探究·實踐)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是(　　)
A．用自然生長的莖進行組織培養須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉混合液消毒
B．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
C．為防止雜菌污染，從接種外植體到生成試管苗盡量在同一個錐形瓶內完成
D．組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質，蛭石能提供生長支撐和促進植物生長
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P35探究·實踐)某植物組織培養的最佳激素配比如表。下列敘述正確的是(　　)
組織培養階段 細胞分裂素 濃度(μmol/L) 生長素濃度 (μmol/L)
Ⅰ——誘導形成 愈傷組織 m1 n1
Ⅱ——誘導形成 幼芽 m2 n2
Ⅲ——誘導生根 m3 n3
A．不同階段m/n值是不同的，此值最大的階段是Ⅲ階段
B．在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中只有階段Ⅱ需要給予適當的自然光照
C．Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等幼嫩部位作為外植體
D．用該技術進行細胞產物工廠化生產時激素配比最好為m2和n2
植物體細胞雜交技術
3．(鏈接人教版選擇性必修3 P37正文、P38圖2-4)植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分蘗能力強、結實性好。科研人員通過植物體細胞雜交技術培育出兼有甲、乙優良性狀的植物丙，過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．過程①中酶處理的時間差異，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異
B．過程②中常采用滅活的仙臺病毒或PEG誘導原生質體融合
C．過程④和⑤的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素
D．可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株
4．(鏈接人教版選擇性必修3 P38圖2-4、正文)科學家利用植物體細胞雜交技術誘導天竺葵原生質體和香茅草原生質體融合，培育出一種能散發出對人體無害的具特殊氣味的驅蚊草。下列敘述正確的是(　　)
A．采用同種膠原蛋白酶去除兩種植物細胞壁
B．經過體細胞雜交得來的新植物體都不可育
C．該技術利用了細胞膜的選擇透過性
D．該技術打破了物種界限，實現遠緣雜交育種
考點2　植物細胞工程的應用
一、植物繁殖的新途徑
二、作物新品種的培育
1．(人教版選擇性必修3 P40正文)單倍體植株是進行體細胞誘變和研究遺傳突變的理想材料，其原因是_______________________________________________
____________________________________________________________________。
2．(人教版選擇性必修3 P41正文)結合誘變育種，從細胞工程的角度出發，簡述一種培養抗寒香蕉品種的方法及步驟：___________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
三、細胞產物的工廠化生產
1．初生代謝與次生代謝
初生代謝是生物生長和生存所____________的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著。初生代謝物有糖類、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____________中，并在一定的環境和時間條件下才進行。
2．過程
外植體愈傷組織細胞懸液細胞產物
工廠化生產不一定要培養出植物體，一般培養到愈傷組織階段，從培養愈傷組織細胞的培養液中就可提取細胞產物。
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。
1．葡萄的扦插、石榴的壓條繁殖方式屬于微型繁殖。 (　　)
2．單倍體育種和突變體育種的原理相同。 (　　)
3．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。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。 (　　)
4．利用植物細胞培養生產的紫草寧是世界首例藥用植物細胞工程產品。 (　　)
1．馬鈴薯栽培種的抗病性和抗逆性較差，野生馬鈴薯種的抗病性和抗逆性較好。利用野生馬鈴薯種，通過細胞工程改進馬鈴薯栽培種種質的思路是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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2．傳統生產紫杉醇的方法不利于對野生紅豆杉的保護，我國科學家經過多年研究，篩選出了高產紫杉醇的細胞。請簡要表述工業化生產紫杉醇的方法。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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植物細胞工程在生產實踐中的應用
1．(鏈接人教版選擇性必修3 P40圖2-6、正文)蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質退化。某研究小組嘗試通過組織培養技術獲得脫毒苗，操作流程如下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．①為脫分化過程，1號培養基中的愈傷組織是排列規則的薄壁組織團塊
B．②為再分化過程，愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變或基因重組
C．3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1
D．百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體
2．(鏈接人教版選擇性必修3 P40－41正文)運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述正確的是(　　)
A．用花藥培養得到單倍體植株需要用到植物細胞融合技術來恢復細胞中染色體數
B．細胞產物的工廠化生產主要利用促進細胞生長的培養條件，提高了單個細胞中次生代謝物的含量
C．植物細胞培養的原理是利用了植物細胞一般具有全能性
D．突變體育種常用射線、化學物質等方法處理愈傷組織細胞
3．(鏈接人教版選擇性必修3 P41正文)迷迭香酸具有多種藥理活性。進行工廠化生產時，先誘導外植體形成愈傷組織，再進行細胞懸浮培養獲得迷迭香酸，加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量。下列敘述錯誤的是(　　)
A．迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體
B．誘導愈傷組織時需加入NAA和脫落酸
C．懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團
D．茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝物的合成速率
1．(2024·浙江1月卷)山藥在生長過程中易受病毒侵害導致品質和產量下降。采用組織培養技術得到脫毒苗，可恢復其原有的優質高產特性，流程如圖。下列操作不可行的是(　　)
外植體→愈傷組織→叢生芽→試管苗
A．選擇芽尖作為外植體可減少病毒感染
B．培養基中加入抗生素可降低雜菌的污染
C．將叢生芽切割后進行繼代培養可實現快速繁殖
D．提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成叢生芽
2．(2024·江蘇卷)下圖為植物原生質體制備、分離和檢測的流程。下列相關敘述正確的是(　　)
A．步驟①添加鹽酸以去除細胞壁
B．步驟②吸取原生質體放入無菌水中清洗
C．原生質體密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間
D．臺盼藍檢測后應選擇藍色的原生質體繼續培養
3．(2024·福建卷)中國水仙是一種三倍體觀賞花卉。傳統生產采用分球莖繁殖方式，不僅周期長、產率低、花色單調，還易積累病毒。下列措施無法達到改良目的的是(　　)
A．用水仙鱗片進行植物組織培養以提高產率
B．利用單倍體育種對中國水仙進行品種選育
C．選用水仙幼嫩組織作為外植體獲得脫毒苗
D．通過基因工程技術引入外源基因改變花色
4．(2024·安徽卷)植物細胞懸浮培養技術在生產中已得到應用。某興趣小組嘗試利用該技術培養胡蘿卜細胞并獲取番茄紅素，設計了以下實驗流程和培養裝置(如圖)，請同學們進行評議。下列評議不合理的是(　　)
A．實驗流程中應該用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細胞
B．裝置中的充氣管應置于液面上方，該管可同時作為排氣管
C．裝置充氣口需要增設無菌濾器，用于防止雜菌污染培養液
D．細胞培養需要適宜的溫度，裝置需增設溫度監測和控制設備
[夯實必備知識]自主診斷
考點1
二、1．完整生物體　2．選擇性地表達
三、1．植物器官　2．植物細胞的全能性　3．脫分化　再分化　4．流水　酒精消毒　無菌水　次氯酸鈉　愈傷組織　封口膜　18～22 ℃　生芽　生根　封口膜　消過毒
四、1．植物體細胞　雜種細胞　2．流動性　全能性　3．纖維素酶　果膠酶　聚乙二醇融合法　高Ca2+—高pH融合法　4．生殖隔離　遠緣
考點2
三、1．必需　組織或器官　3．離體　增殖
第52講　植物細胞工程
考點1
教材隱性知識
1．提示：培養基中生長素用量和細胞分裂素用量的比值偏低
2．提示：遺傳物質的表達相互干擾，使它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達
澄清概念
1．×提示：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。
2．√
3．×提示：紫菜細胞的細胞壁的主要成分含纖維素和果膠，用蛋白酶無法除去細胞壁。
4．√
達成學科素養
提示：(1)細胞膜的流動性和植物細胞的全能性
(2)雜種細胞再生細胞壁　脫分化
(3)甲原生質體用IOA處理后線粒體失活，細胞生命活動受限；乙原生質體經X射線處理后失去分裂能力。抗除草劑基因位于線粒體中，是細胞質基因，不會通過花粉遺傳給后代
評價遷移應用
1．D　[自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用體積分數為70%的乙醇，然后用無菌水清洗，再用質量分數為5%左右的次氯酸鈉消毒處理，最后再用無菌水清洗，A錯誤；培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，此操作并不影響氣體交換，B錯誤；接種外植體到生成試管苗不能在同一個錐形瓶中完成，因為脫分化和再分化需要的條件以及培養基都不一樣，C錯誤；組培苗生存能力較弱，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，因此組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質，蛭石能提供生長支撐和促進植物生長，D正確。]
2．C　[細胞分裂素用量比生長素用量(m/n值)，比值低時，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值高時，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值適中時，促進愈傷組織的形成，因此不同階段m/n值是不同的，此值最大的階段是Ⅱ階段，A錯誤。Ⅰ過程為脫分化，Ⅱ、Ⅲ過程是形成幼芽、根的再分化過程，Ⅰ過程一般不需要光照，Ⅱ、Ⅲ過程需要光照，B錯誤。Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是莖尖、幼葉細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織，C正確。用該技術進行細胞產物工廠化生產時激素配比最好為m1和n1，D錯誤。]
3．B　[酶解是為了去除植物細胞的細胞壁，過程①中酶處理的時間不同，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異，A正確；過程②為原生質體的融合，常用PEG誘導原生質體融合，滅活的仙臺病毒可誘導動物細胞融合，不能用于植物，B錯誤；過程④脫分化和過程⑤再分化的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素，但在兩個過程中比例不同，C正確；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。]
4．D　[植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，應該用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，A錯誤；若兩種原生質體的染色體組數都是偶數，經過體細胞雜交得來的新植物體有可能可育，B錯誤；該技術利用了細胞膜的流動性和植物細胞的全能性，C錯誤；該技術打破了生殖隔離，實現了遠緣雜交育種，D正確。]
考點2
教材隱性知識
1．提示：大多數單倍體植株的細胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現
2．提示：體細胞誘變育種。利用誘變劑等方法使香蕉離體培養細胞產生突變，再利用植物組織培養技術發育成完整植株，然后篩選培育出抗寒品種
澄清概念
1．×提示：葡萄的扦插、石榴的壓條繁殖方式不屬于微型繁殖，微型繁殖是用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術。
2．×提示：單倍體育種的原理是染色體變異，而突變體育種的原理是基因突變。
3．×提示：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。
4．√
達成學科素養
1．提示：將野生馬鈴薯種細胞與馬鈴薯栽培種細胞融合，經植物組織培養技術培養成植株
2．提示：利用植物組織培養技術把離體的紅豆杉細胞培養成愈傷組織，從中提取紫杉醇，進行加工生產
評價遷移應用
1．D　[在脫分化過程中，1號培養基中的愈傷組織是排列不規則的薄壁組織團塊，A錯誤；愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變，但基因重組發生在減數分裂過程中，而愈傷組織細胞的分化過程是有絲分裂，所以不會發生基因重組，B錯誤；3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值應該小于1，C錯誤；百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此可以作為該研究中的外植體，D正確。]
2．D　[用花藥培養得到單倍體植株需要用秋水仙素處理或低溫誘導來恢復細胞中染色體數，A錯誤；細胞產物的工廠化生產是利用植物細胞培養來獲得目標產物的過程，并不是提高單個細胞中次生代謝物的含量，B錯誤；植物細胞培養的原理是利用了細胞增殖，C錯誤；愈傷組織細胞分裂旺盛，因此突變體育種常用射線、化學物質等方法處理愈傷組織細胞，D正確。]
3．B　[迷迭香頂端幼嫩的莖段生長旺盛，分裂能力較強，適合用作外植體，A正確；誘導愈傷組織時需加入NAA和細胞分裂素，B錯誤；懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團，以獲得更多的營養物質和氧氣，使其可以進一步分裂，C正確；加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量，推測茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝物(不是植物生長所必需的)的合成速率，D正確。]
體驗真題
1．D　[芽尖等分生組織分裂旺盛，且含病毒少，取材時常選用其作為外植體，A正確；培養基中有大量的營養物質，容易被細菌污染，加入抗生素可降低雜菌的污染，B正確；將叢生芽切割后進行繼代培養可實現快速繁殖，C正確；提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成根而不是芽，D錯誤。]
2．C　[步驟①添加纖維素酶或果膠酶去除細胞壁，其原理是酶的專一性，A錯誤；步驟②吸取原生質體放入等滲液中清洗，否則會導致原生質體吸水漲破，B錯誤；結合圖示可知，原生質體處于甘露醇和蔗糖溶液之中，因而可推測原生質體的密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間，C正確；臺盼藍檢測后應選擇無色的原生質體繼續培養，染成藍色的原生質體活性差或死亡，D錯誤。]
3．B　[用水仙鱗片進行植物組織培養可以在短期內得到大量植株，可以提高產率，A正確；中國水仙是一種三倍體觀賞花卉，其在形成配子時聯會紊亂，不能形成正常的配子，不能進行單倍體育種，B錯誤；幼嫩組織幾乎不含病毒，可選用水仙幼嫩組織作為外植體獲得脫毒苗，C正確；生物的性狀受基因的控制，可通過基因工程技術引入外源基因改變花色，D正確。]
4．B　[植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，欲利用愈傷組織制備懸浮細胞，可用纖維素酶和果膠酶處理愈傷組織，A正確；裝置中的充氣管應置于液面下方，以利于培養液中的溶氧量的增加，該管不能同時作為排氣管，B錯誤；為了防止雜菌污染培養液，裝置充氣口需要增設無菌濾器，C正確；細胞培養時需要保證適宜的溫度，因此裝置需增設溫度監測和控制設備，D正確。]
11 / 11課時數智作業(五十二)　植物細胞工程
1．(2024·廣東廣州一模)實驗小組欲利用植物組織培養技術大量培養粉葛，下列操作不恰當的是(　　)
選項 步驟 具體操作
A 材料選擇 選擇粉葛幼嫩的芽葉作為外植體
B 外植體消毒 酒精消毒沖洗后，用次氯酸鈉再次消毒
C 獲得愈傷組織 遮光處理并提供適宜的營養物質
D 誘導生根 降低培養基中生長素與細胞分裂素的比值
2．(2024·北京卷)大豆葉片細胞的細胞壁被酶解后，可獲得原生質體。以下對原生質體的敘述錯誤的是(　　)
A．制備時需用纖維素酶和果膠酶
B．膜具有選擇透過性　
C．可再生出細胞壁　
D．失去細胞全能性
3．(2024·湖南長沙模擬)紅豆杉(2n＝24)能產生具有高抗癌活性的紫杉醇，柴胡(2n＝12)生長迅速。紅豆杉—柴胡是通過植物細胞工程培育的一種既能產生紫杉醇，又能迅速生長的雜交植株。部分培育過程如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A．獲得原生質體的過程需要用纖維素酶和胰蛋白酶去除細胞壁
B．過程①可用高Ca2+－高pH融合法誘導，利用了細胞膜的流動性
C．過程②的培養基中需添加適量的生長素類和赤霉素類植物生長調節劑
D．紅豆杉—柴胡雜種植株是二倍體，能夠產生可育配子
4．(2024·廣東梅州一模)駱駝蓬主要分布在干旱和半干旱地區，能防風固沙。駱駝蓬合成的多種生物堿具有抗腫瘤作用。科研人員利用駱駝蓬下胚軸進行育苗和生物堿提取，過程如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．下胚軸切段需用酒精和次氯酸鈉進行滅菌處理
B．過程①和過程②分別發生了細胞的脫分化和再分化
C．由無毒下胚軸經組織培養獲得的駱駝蓬無毒幼苗可抵抗病毒的侵染
D．駱駝蓬具有防風固沙的作用，體現了生物多樣性的間接價值
5．(2024·廣東東莞期末)科研人員研究了馬鈴薯莖尖切塊大小對幼苗的脫毒率和成苗率的影響，結果如圖。下列相關敘述正確的是(　　)
A．需用酒精和次氯酸鈉溶液對莖尖進行滅菌處理
B．莖尖切塊依次經再分化和脫分化過程發育成脫毒苗
C．馬鈴薯的脫毒培養中莖尖切塊的適宜大小為0.27 mm
D．上述培養過程獲得的脫毒苗具有不被病毒侵染的能力
6．(2024·廣東珠海期末)芬蘭國家技術研究中心近期利用“細胞農業”技術(即通過細胞擴大培養形成產物)，成功培育出第一杯“人造咖啡”。已知“人造咖啡”中含有咖啡因、單寧酸等植物基本生命活動的非必需物質，與普通咖啡幾乎沒有區別。下列關于“人造咖啡”的敘述，錯誤的是(　　)
A．“細胞農業”技術培育“人造咖啡”的原理是植物細胞具有全能性
B．利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”，可減少咖啡的種植面積
C．“人造咖啡”的生產過程中可采用液體懸浮培養，以增加其產量
D．“人造咖啡”中的咖啡因與單寧酸屬于植物細胞的次生代謝物
7．(2024·廣東廣州期末)鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應用組織培養技術培養鐵皮石斛擬原球莖(簡稱PLBs，類似愈傷組織)生產生物堿的實驗流程如下。下列分析錯誤的是(　　)
A．選用分化程度低的新生營養芽可保證實驗有較高的成功率
B．誘導新生營養芽變成PLBs的關鍵是適宜的植物激素和營養條件
C．PLBs增殖培養的目的是需要將PLBs再分化成鐵皮石斛植株
D．實驗需定期取樣檢測PLBs的重量和生物堿的含量
8．(2024·江西宜豐中學月考)科學家用紫外線照射板藍根原生質體，使其部分染色體丟失，將處理后的板藍根原生質體與油菜原生質體融合，培育出了只含一條板藍根染色體和油菜全部染色體的非對稱雜種植株，該過程運用了非對稱細胞融合技術。下列說法正確的是(　　)
A．原生質體由細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質組成
B．融合原生質體需放在無菌水中培養，以防雜菌污染
C．非對稱細胞融合技術降低了不同物種間基因表達的干擾程度
D．非對稱細胞融合技術提高了植物細胞的全能性，屬于細胞工程
9．(2024·山東濟南模擬)多倍體煙草與二倍體煙草相比具有遺傳多樣性高、適應性強等優點。利用兩種二倍體煙草可培育出四倍體煙草，培育過程如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．若只發生兩兩融合，經b過程后溶液中的原生質體按染色體組成劃分有3種類型
B．選擇生長應在添加了生長素和細胞分裂素的選擇培養基上完成
C．將雜種試管苗(作為接穗)嫁接到二倍體煙草(砧木)上，砧木的遺傳物質會改變
D．雜種煙草的單倍體細胞中有21條染色體，減數分裂時可形成10個四分體
10．(2024·廣東中山期末)野生黑芥細胞核具有黑腐病抗性基因，花椰菜細胞質具有高產基因。某研究小組用野生黑芥、花椰菜兩種植物細胞進行體細胞雜交，以獲得高產抗黑腐病的雜種植株，流程如圖1。采用特異性引物對花椰菜和野生黑芥的基因組DNA 進行PCR 擴增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。圖2是用該引物對雙親及再生植株1～4進行PCR 擴增的結果。下列分析正確的是(　　)
A．①過程所需的酶有纖維素酶和膠原蛋白酶
B．②過程之前要使野生黑芥原生質體的細胞核失活
C．據圖2判斷，再生植株1～4 中一定不是雜種植株的有 2、4
D．圖2實驗結果所涉及的生物技術有 DNA 的提取、PCR擴增、凝膠電泳等
課時數智作業(五十二)
1．D　[利用植物組織培養技術大量繁殖植物體的過程中要選擇幼嫩的芽葉作為外植體，因為其分化程度較低，全能性較高，容易誘導成功，A正確；植物組織培養過程中，對外植體進行消毒時要在酒精消毒沖洗后，用次氯酸鈉再次消毒，B正確；獲得愈傷組織過程需要遮光，因為光照會促進細胞分化，不利于形成愈傷組織，C正確；生長素能促進植物生根，因此降低培養基中生長素與細胞分裂素的比值不利于生根，應當提高該比值，D錯誤。]
2．D　[大豆葉片細胞是植物細胞，具有細胞壁，其細胞壁的成分是纖維素和果膠，所以制備原生質體時需用纖維素酶和果膠酶進行處理，A正確；生物膜的功能特點是具有選擇透過性，所以膜具有選擇透過性，B正確；原生質體可以再生出新的細胞壁，C正確；分離出的原生質體具有全能性，可用于植物體細胞雜交，為雜種植株的獲得提供了理論基礎，D錯誤。]
3．B　[植物細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，獲得原生質體的過程需要用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁，A錯誤；過程①是誘導原生質體融合，可用高Ca2+－高pH融合法，利用了細胞膜的流動性，B正確；過程②為脫分化，該過程需要在培養基中添加適量的生長素類和細胞分裂素類植物生長調節劑，C錯誤；紅豆杉—柴胡雜種植株是異源四倍體而不是二倍體，能夠產生可育配子，D錯誤。]
4．D　[下胚軸切段需用酒精和次氯酸鈉進行消毒處理，非滅菌處理，A錯誤；過程①發生的是細胞的脫分化，過程②是愈傷組織的擴大培養，不是再分化過程，B錯誤；由無毒下胚軸經組織培養獲得的駱駝蓬無毒幼苗只是不帶病毒，并不是能抵抗病毒的侵染，C錯誤；駱駝蓬具有防風固沙的作用，這屬于生態功能，體現了生物多樣性的間接價值，D正確。]
5．C　[用酒精和次氯酸鈉溶液對莖尖進行的是消毒處理，A錯誤；培育脫毒苗的過程中利用了植物組織培養技術，依次經過脫分化和再分化兩個階段，B錯誤；據圖分析可知，莖尖外植體大小為0.27 mm時，脫毒率和成苗率均較高，因此馬鈴薯脫毒培養中莖尖外植體的適宜大小為0.27 mm，C正確；馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒，可利用馬鈴薯莖尖進行組織培養形成脫毒苗，但脫毒苗本身不具有抗病毒侵染的能力，D錯誤。]
6．A　[利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”只是獲得了大量植物細胞及其產物，沒有發育成完整個體，也沒有發育成其他各種細胞，不能體現細胞的全能性，A 錯誤；利用“細胞農業”技術培育“人造咖啡”可以不用種植咖啡樹便能產生咖啡因，從而減少咖啡的種植面積，B 正確；液體懸浮培養可以增加細胞與培養液的接觸面積，有利于細胞生長繁殖，從而增加“人造咖啡”的產量，C正確；“人造咖啡”中的咖啡因與單寧酸不是生物生長 所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下才能產生，屬于植物細胞的次生代謝物，D正確。]
7．C　[選用分化程度低的新生營養芽，其分裂能力旺盛且幾乎不攜帶病毒，可保證實驗有較高的成功率，A正確；只有提供適宜的植物激素和營養條件，才能誘導新生營養芽變成PLBs，B正確；PLBs增殖培養的目的是需要將PLBs增殖更多的PLBs以提取生物堿，C錯誤；實驗目的是應用PLBs生產生物堿，因此實驗需定期取樣檢測PLBs的重量和生物堿的含量，D正確。]
8．C　[原生質體是植物細胞用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁后得到的部分，而由細胞膜、液泡膜及兩者之間的細胞質組成的結構稱為原生質層，A錯誤；原生質體放在無菌水中會吸水漲破，應放到等滲的溶液中，保持原生質體的完整性，B錯誤；非對稱融合過程中部分染色體丟失，從而降低了不同物種間基因表達的干擾程度，C正確；非對稱融合過程中部分染色體丟失(斷裂)，所以會降低植物細胞的全能性，D錯誤。]
9．A　[b過程是誘導原生質體融合，若只考慮兩兩融合，按染色體組成劃分，經b過程后溶液中原生質體將有3種類型，A正確；要篩選出雜種細胞，應在選擇培養基上進行，生長素和細胞分裂素的作用不是選擇，B錯誤；嫁接是為了讓砧木為接穗提供營養，接穗并不能改變砧木的遺傳物質，C錯誤；雜種煙草的單倍體細胞中的染色體有9條來自蘭斯多菲煙草，有12條來自光煙草，這21條染色體中不存在同源染色體，因此在減數分裂時不會形成四分體，D錯誤。]
10．D　[過程①表示去除細胞壁獲得原生質體，植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠，在獲取植物細胞的原生質體時，常采用纖維素酶和果膠酶處理，A錯誤；野生黑芥細胞核具有黑腐病抗性基因，花椰菜細胞質具有高產基因，欲利用這兩種材料獲得高產抗黑腐病的雜種植株，在原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使野生黑芥原生質體的細胞質和花椰菜原生質體的細胞核失活，使融合后的雜種植株具有野生黑芥的細胞核基因和花椰菜的細胞質基因，B錯誤；據圖2判斷，再生植株1～4 應該都屬于雜種植株，因為它們的電泳條帶中均包含花椰菜和野生黑芥的DNA片段，C錯誤；圖2實驗結果的獲得需要用到的生物技術應該有 DNA 的提取、PCR擴增、凝膠電泳等，D正確。]
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