2025届高中生物一轮复习导学案：植物细胞工程

植物细胞工程导学案 复习目标： (1)阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织或细胞 等，培养在人工配制的培养基上，在适宜的培养条件下诱导形成愈伤 组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。 (2)概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂 种细胞，继而培育成新植物体的技术。 (3)举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育 种方式有效提高了生产效率。 一、植物组织培养技术 1.细胞工程的概念 ① ③ 原理和方法 操作水平 目的 细胞生物学、分 细胞器水平、 获得特定的细胞、 子生物学和发育 细胞水平或组 组织器官个体 生物学等 织水平 或其产品 2.植物组织培养技术 (1)过程（如菊花的组织培养） 植物组纠培养的过程 菊花的组织培养过程 外植体是 流水冲洗+酒精 指离体培 接种 外植 消毒一无芮水清 养的植物 器官、组 外档 体消洗一 溶 体 者 液处理一无南水 织或细胞 营养物 清洗 愈伤组 分 质、激素 化 将消青后的外植 织是不 定形的 诱岸 取材体切成0.5-1cm 长的小段 愈伤 形态字下端新入 组织 培养茶个 培养基 将外植体接种到 再 中生长 术，按种 ◆诱导愈伤组织的 化 光 索浓度 培养基中 细胞 图体培养菜 分裂素 诱导 接种后的植物组 浓度，有 生芽 织培养在18-22℃ 利小芽 培养的培养箱中，记 的分化 求愈伤组织尘长 培养基 情况 中生长 ,先生芽后生根 素浓度 将愈伤组织转接 屏 细刺 至诱导生芽的培 诱导 诱导 分裂素 牛异 养基上，生异后 牛根 浓度，有 尘根 再转接到诱导生 利干根 根的培养基上 的分化 打开瓶盖，在培 养箱内生长几日 一移植到消过毒 移栽 的蛭不或珍珠岩 成活 等环境中 将试管苗移裁至 移裁大出 (1) 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 促进愈伤组织的形成 简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 3.植物细胞的全能性 细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生 概念)一物体或 的潜能，即细胞 具有全能性 原因 ①受精卵>生殖细胞>体细胞 大小 比较 ②分化程度低的细胞>分化程度高的细胞 ③植物细胞>动物细胞 表现 条件 离体、营养物质、一、适宜的 二、植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用 1.植物体细胞杂交技术 无性生殖 (1)概念与原理 将 的植物体细胞，在一定条件下融合 念 成 ,并把杂种细胞培育成 的技术 体细胞杂交利用了细胞膜的 杂种细胞 理 培育成杂种植株利用了植物细胞的 (2)过程 诱导础合的方法： 物理法： 法 法 朵种植林属千异原 化学法： 多倍体。变异天型 属于来色体变异 @+可 A A原生 细胞质体 正在融再生 愈伤杂种 B原生 合的原 出细 组织植株 细胞 质体 生质体 胞壁高尔基体参移栽后 用纤维素酶和某 细胞醚合成卢，还需我的植株 检体供能 胶酶除去细胞笔 功的标志 利用了酶的专一 体细胞融合 植物组织培养 (3)意义 在打破 实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出 独特的优势 2.植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径 ①快速繁殖：高效、快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的 ②作物脱毒：利用植物项端 附近（如茎尖）进行组织培养获得 脱毒苗。 (②)作物新品种的培育 项目 单倍体育种 突变体的利用 染色体变异和植物细胞的全 原理 突变和植物细胞的全能性 能性 产生突变，大幅度改良某些性 优点 明显 状 诱变处理 杂交→花药离体培养一单倍 ↓ 体植株一一一一一人工诱导 外植体 脱分化 愈伤组织 过程 染色体加倍纯合二倍体植株 诱导分化突变体一一→ (以二倍体为例) 筛选培育新品种 (3)细胞产物的工厂化生产 ①次生代谢物 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。在该过程中产生的一类小分子有机 化合物就是次生代谢物，如酚类、萜类和含氮化合物等。 ②方法：植物细胞培养 (概念 在离体条件下对单个植物细胞或进行 培养使其增殖的技术 (原理一细胞增殖 人优点 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制， 对社会、经济、环境保护其有重要意义 ③应用举例人参皂苷、紫杉醇的工厂化生产。 三、练习巩固 1.人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝 卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙 述错误的是() A.细胞融合前应去除细胞壁 B.高Ca2+一高pH溶液可促进细胞融合 C.融合的细胞即为杂交细胞 D.杂交细胞可能具有生长快速的优势 2.植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物 的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述 错误的是() A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 3.蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外 植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这 一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织 培养失败。下列叙述错误的是() A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 4.为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的 实验过程如图。下列叙述正确的是() 悬浮原生质体 愈伤组织丛生芽 A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中 B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化 C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生 D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性 5.根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系，根瘤菌侵入豆科植物根内 可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。为了寻找抗逆性 强的根瘤菌，某研究小组做了如下实验：从盐碱地生长的野生草本豆 科植物中分离根瘤菌：选取该植物的茎尖为材料，通过组织培养获得 试管苗（生根试管苗）；在实验室中探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固 氮能力。回答下列问题。 (1)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此 实验中的纯培养物是 (2)取豆科植物的茎尖作为外植体，通过植物组织培养可以获得豆科植 1 物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是：外植体愈伤组织 ② 试管苗。其中①表示的过程是 ②表示的过程是 由外植体最终获得完整的植株，这一过程说明植物细胞具有全能性。 细胞的全能性是指 (3)研究小组用上述获得的纯培养物和试管苗为材料，研究接种到试管 苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是将生长在培养液中的试管 苗分成甲、乙两组，甲组中滴加根瘤菌菌液，让试管苗长出根瘤。然 后将甲、乙两组的试管苗分别转入 的培养液中培养，观察两 组试管苗的生长状况，若甲组的生长状况好于乙组，则说明 (4)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得 大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农 业生产中使用微生物肥料的作用是 (答出2点即可)。 答案： 一、2.(1)薄壁组织团块<>次氯酸钠 3.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 二、1.(1)不同来源杂种细胞新植物体流动性全能性 (2)电 融合离心聚乙二醇(PEG)融合高Ca2+一高pH融合法 (3)生殖隔离 2.(1)①遗传特性 ②分生区(2)缩短育种年限 (3)②细胞团 三、1.C2.D3.D4.D 5.(1)由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌群体 (2)脱分化再分化细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体 或分化成其他各种细胞的潜能 (3)不含氯源分离得到的根瘤菌具有固氮能力 (4)增进土壤肥力、改良土壤结构