第10单元 第45讲 植物细胞工程（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第45讲　植物细胞工程 【课标解读】　1.阐明植物组织培养过程。　2.概述植物体细胞杂交技术。　3.举例说明植物细胞工程的应用。 考点一　植物组织培养技术 1．细胞工程的概念 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 操作水平 细胞器、细胞或组织水平 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类 植物细胞工程和动物细胞工程 2.植物细胞的全能性 3．植物组织培养技术 (1)概念：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 (2)理论基础：植物细胞的全能性。 (3)基本过程 外植体(离体培养的植 物器官、组织或细胞)愈伤组织,芽、根―→,完整植株 ①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 ②愈伤组织：脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。 ③再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 (4)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 促进愈伤组织的生长 简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 4.菊花的组织培养过程 学生用书↓第326页 【链接高考】 1．一般情况下，分化程度越高的细胞其全能性越低。(　√　) 2．植物组织培养过程中所用器械需要进行消毒处理。(　×　) 3．愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。(　×　) 4．常选用植物的分生组织进行组织培养。(　√　) 5．植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比值始终不变。(　×　) 考向一　通过植物组织培养技术分析，考查科学探究能力 1．(2024·广东江门模拟)为提高中药材人参的人参皂苷产量，研究者利用60Co-y对其愈伤组织进行辐射诱变，以期获得性状优良的突变株，大致过程如图。下列分析正确的是(　　) A．①过程应保持黑暗以诱导外植体再分化 B．②③过程所用培养基的成分及比例相同 C．完成③过程后就得到高皂苷产量的人参 D．①②③过程都要严格做好消毒灭菌工作 答案：D 解析：①为脱分化过程，该过程中不需要照光培养，①过程应保持黑暗以诱导外植体脱分化，A错误；诱导愈伤组织、诱导生芽和诱导生根的培养基中植物激素的比例不同，②是愈伤组织诱导生芽过程，③是诱导生根过程，故②③过程所用培养基的成分及比例不相同，B错误；研究者利用60Co-y对其愈伤组织进行辐射诱变，这种变异是不定向的，因此完成③过程后不一定能得到高皂苷产量的人参，需要进一步筛选，C错误；①②③过程都要严格做好消毒灭菌工作，避免杂菌污染，影响实验结果，D正确。 2．(2024·江苏南京调研)关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　) A．再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质 B．脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同 C．再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理 D．再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化 答案：C 解析：再分化的本质就是细胞分化，分化的实质是细胞内的基因的选择性表达，不同细胞内转录出不同的mRNA，合成了功能不同的特异性蛋白质，A、D正确；决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的浓度和用量比例，因此脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同，B正确；诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照，但再分化过程将形成根和芽等营养器官，芽的形成需要一定的光照，同时叶绿素的形成过程也离不开光照，所以再分化过程需要光照，C错误。 考向二　围绕植物组织培养的实例分析，考查科学探究能力 3．(2023·江苏南通期末)SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育能够产生SOD农作物新品种的一种方式，有关叙述正确的是(　　) 植物细胞(二倍体)新细胞愈伤组织胚状体―→新品种 A．①过程中最常用的方法是采用Ca2＋处理法将SOD基因导入植物细胞 B．②需要进行照光培养，以诱导叶绿素的形成 C．③表示再分化过程，无需严格的无菌操作 D．该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性 答案：D 解析：①过程中最常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞，A错误；②表示脱分化过程，不需要在光照条件下进行，B错误；②、③分别表示脱分化、再分化过程，均需要在严格的无菌条件下完成，C错误；该育种方式利用了细胞工程和基因工程，从植物细胞培育成植物个体，能体现细胞的全能性，D正确。 4．培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。 回答下列问题。 (1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________。 (2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 学生用书↓第327页 (3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。 (4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________________，这种繁殖方式属于________繁殖。 答案：(1)全能性(形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成层容易诱导形成愈伤组织　(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化(再分化)　(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性　无性 解析：(1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导愈伤组织形成)和步骤⑥(诱导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。 考点二　植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用 一、植物体细胞杂交 1．概念 植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。 2．过程 (1)过程①为去除细胞壁获得原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 (2)过程②为原生质体的融合，人工诱导的物理法包括电融合法、离心法等，化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。 (3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。 (4)过程④为脱分化，过程⑤为再分化。 3．意义 植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，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。 4．局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。 二、植物细胞工程的应用 1．植物繁殖的新途径 2．作物新品种的培育 项目 单倍体育种 突变体的利用 原理 染色体变异 基因突变 优点 明显缩短育种年限 产生新基因，大幅度改良某些性状 过程 花药离体培养→单倍体植株纯合子植株 诱变处理 ↓ 外植体愈伤组织→突变体新品种 ↑ 诱导分化 3.细胞产物的工厂化生产 (1)次生代谢物 ①概念：不是植物基本的生命活动所必需的产物，是一类小分子有机化合物。 ②种类：酚类、萜类和含氮化合物等。 (2)生产的技术手段：植物细胞培养技术。 (3)优点：生产速度快。 (4)实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生产。 学生用书↓第328页 【链接高考】 1．利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合。(　×　) 2．形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程。(　×　) 3．细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞。(　√　) 4．用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性。(　×　) 5．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。(　×　) 6．利用组织培养技术产生突变体，可直接培育出具有优良性状的新品种。(　×　) 7．单倍体育种是通过培养花药或花粉获得植株的育种方法。(　×　) 考向一　通过植物体细胞杂交过程分析，考查理解能力 1．(2023·广东卷)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＋—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 答案：C 解析：植物细胞外面有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交，因此，在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除这层细胞壁，获得原生质体，A正确。人工诱导原生质体融合的方法基本分为两大类——物理法和化学法，物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，B正确。融合的细胞可能由一种细胞融合而成，也可能由两种细胞融合而成(即杂交细胞)，C错误。杂交细胞可能具有生长快速的优势，D正确。 2．(2024·广东汕头模拟)科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗鼓胀病的新型牧草，研究主要流程如下图。下列说法错误的是(　　) 注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R-6G可阻止线粒体的功能 A．图示技术可克服远缘杂交不亲和的障碍 B．异源融合体因代谢互补可恢复生长并获得再生能力 C．将两种细胞分别置于较高渗透压环境下，有利于去除细胞壁获得两种植物的原生质体 D．③过程诱导生芽的培养基中BA(细胞分裂素类似物)与NAA的浓度比值低于②过程 答案：D 解析：图示技术是植物体细胞杂交技术，该技术可克服远缘杂交不亲和的障碍，使远缘杂交成为可能，A正确；细胞生长发育需要一定的营养物质，异源融合产物因代谢互补可恢复生长并获得再生能力，B正确；植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶可去除植物细胞壁制备原生质体，同时为避免原生质体吸水涨破，可在较高渗透压环境下进行，C正确；③过程诱导生芽的培养基中BA与NAA的浓度比值＞1，而②过程愈伤组织的形成过程BA与NAA的浓度比值≈1，即③的相关比值大于②，D错误。 考向二　通过植物细胞工程的应用实例分析，考查应用能力 3．(2023·山东卷)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　) A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 答案：A 解析：有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故可利用该技术获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确；利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 4．(2023·浙江1月选考，节选)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题。 (1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备形成________的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的________为外植体。 学生用书↓第329页 (2)植物细胞壁的主要成分为________和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的________________失活。对处理后的原生质体在显微镜下用________________计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于________________。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？________。 A．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂 B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂 C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂 D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂 (4)愈伤组织经________可形成胚状体或芽。胚状体能长出________，直接发育形成再生植株。 答案：(1)再生植株　叶　(2)纤维素　细胞质和细胞核　血细胞计数板　降低PEG浓度，使其失去融合作用　(3)同一个杂种融合原生质体　ABD　(4)再分化　根和芽 解析：(1)在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备形成再生植株的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的叶为外植体。(2)植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应，在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的细胞质和细胞核失活，融合后具有甲植物的细胞核基因和乙植物的细胞质基因。对处理后的原生质体在显微镜下用血细胞计数板计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是降低PEG浓度，使其失去融合作用。(3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于同一个杂种融合的原生质体。未融合的原生质体因为细胞质或细胞核的失活，无法正常生长、分裂，A正确；同种融合的原生质体也因为甲原生质体细胞质或乙原生质体细胞核失活而不能生长、分裂，B正确；只有杂种细胞才具备有活性的细胞质和细胞核，可以生长、分裂，因此这些愈伤组织只能来自于杂种细胞，D正确。(4)愈伤组织经再分化可形成胚状体或芽。胚状体能长出根和芽，直接发育形成再生植株。 链接新情境命题45 远缘植物细胞融合 两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如图所示。 角度一　结合教材知识，解答相关问题 依据以上材料，回答下列问题。 (1)过程①需要用________________去除细胞壁，有人说该过程体现了酶的专一性，请为他的说法提供依据________________________________________________________________。 (2)过程②紫外线的作用是________________________；过程③采用的化学法有________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ (答出2种方法即可)。 (3)过程④利用的原理是______________________，过程④培养得到的试管苗要先洗去培养基，移植到消毒过的珍珠岩或蛭石等环境中，其目的是_________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。 角度二　利用PCR技术，筛选杂种植株 (4)下图是采用特异性引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增后电泳的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有__________，这些植物电泳图谱不同的原因有________________________________________________(答出2种原因即可)。 答案：　(1)纤维素酶和果胶酶　该过程中酶只破坏细胞壁，不破坏细胞膜　(2)使中间偃麦草的染色体断裂　聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法　(3)植物细胞的全能性　提高试管苗对外界环境的适应性　(4)1、2、4　染色体断裂的位置不同；未排出的染色体片段不同 学生用书↓第330页 重温高考　典题演练 1．(2022·重庆卷)植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应(如下表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是(　　) 条件 基因表达产物和相互作用 效应 ① WOX5 维持未分化状态 ② WOX5＋PLT 诱导出根 ③ WOX5＋ARR2，抑制ARR5 诱导出芽 A．WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性 B．WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累 C．ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性 D．体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制 答案：C 解析：根据表格信息可知，WOX5能维持未分化状态，使植物细胞保持分裂能力强、较大的全能性，若WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞分裂能力强、分化程度低的特性，A正确；由题干信息“生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生”，再结合表格信息，WOX5＋PLT可以诱导出根，可推测WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累，B正确；由题意可知，生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生，而抑制ARR5能诱导出芽，可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多，故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性，C错误；由题干信息可知，出芽或出根都是生长素与细胞分裂素含量不均衡时才会发生，故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制，D正确。 2．(2022·辽宁卷)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 答案：D 解析：液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正确；适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少代谢积累的氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确；根据题干信息：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，可知在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确；一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。 3．(2022·浙江6月选考)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(　　) A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株 答案：D 解析：自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，再用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。 4．(2021·福建卷)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。下列叙述正确的是(　　) A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状 C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生 D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体 答案：D 解析：愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现双亲的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。 课时测评45　植物细胞工程 (时间：40分钟，满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共24分) 1．(2023·广东江门一模)“不是花中偏爱菊，此花开尽更无花”，菊花因高洁的品质备受人们喜爱。为实现菊花的快速繁殖，研究人员利用其外植体培养出大量幼苗，下列属于该培养过程必需条件的是(　　) A．外植体细胞具有完整的细胞核 B．外植体需经过彻底灭菌处理 C．外植体需用酶分散成单个细胞 D．外植体细胞处于未分化状态 答案：A 解析：细胞核是遗传和代谢的控制中心，是遗传信息库，含有该种植物完整的遗传信息，故将菊花细胞培养成幼苗过程中植物细胞必须具有完整的细胞核，A正确；植物组织培养过程中，为防止杂菌污染，外植体需消毒处理，B错误；植物组织培养过程中外植体无需用酶分散成单个细胞，C错误；植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，其具体过程：外植体脱分化形成愈伤组织，再分化形成胚状体，进而形成新植体，故外植体细胞无须处于未分化状态，D错误。 2．(2024·广东汕头模拟)植物激素或植物生长调节剂在生产、生活中得到了广泛的应用。下列说法不正确的是(　　) A．提高培养基中生长素与细胞分裂素的比值可促进愈伤组织分化出根 B．利用成熟木瓜释放的乙烯可促进柿子的生长发育提高柿子的产量 C．植物激素可以调节植物体内某些基因的表达从而影响植物生长 D．不同浓度的生长素对植物同一器官的作用效果可能相同 答案：B 解析：当生长素与细胞分裂素比例适中，主要诱导植物组织脱分化形成愈伤组织，比值高时，有利于愈伤组织分化出根，A正确；乙烯促进果实成熟，利用成熟木瓜释放的乙烯可催熟未成熟的柿子，但乙烯不能促进柿子的发育，B错误；生长素首先与细胞内某种蛋白质—生长素受体特异性结合，引发细胞内发生一系列信号转导过程，进而诱导特定基因表达，从而产生效应，影响植物生长，C正确；在最适浓度前后，可能会出现不同浓度的生长素作用效果相同，D正确。 3．(2023·广东清远期末)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，主要存在于紫杉的树皮和树叶中，具有高抗癌活性，现在已被广泛应用于乳腺癌等癌症的治疗。通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A．③过程细胞进行的是有丝分裂 B．该过程发生了细胞的脱分化和再分化 C．①过程中生长素的用量要低于细胞分裂素的 D．紫杉醇可能不属于红豆杉属植物基本生命活动所必需的物质 答案：C 解析：题图中的单个细胞属于体细胞，经过③过程即有丝分裂产生大量的子细胞群，A正确；图中①表示脱分化过程，紫杉醇主要存在于紫杉的树皮和树叶细胞中，说明愈伤组织形成紫杉醇需经过再分化，B正确；在愈伤组织的形成过程中，生长素的用量和细胞分裂素的用量比约为1或略高于1，C错误；紫杉醇属于红豆杉属植物的细胞代谢产物，虽可用于治疗人类癌症，但可能不属于红豆杉属植物基本生命活动所必需的物质，D正确。 4．(2023·广东深圳一模)草莓是以母株形成的匍匐茎作为子苗进行繁殖的，容易受到病毒侵袭，造成严重的品种退化。培育脱毒苗，是防治草莓病毒病的根本对策。下图是利用植物组织培养技术获得脱毒苗的基本过程。下列相关叙述错误的是(　　) 外植体X胚状体→脱毒苗 A．外植体往往选择草莓匍匐茎的茎尖 B．X是有特定结构和功能的薄壁组织团块 C．生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例会影响脱分化和再分化 D．若要获得突变体，一般用诱变因素处理X而非外植体 答案：B 解析：植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此以其为外植体进行组织培养可以获得脱毒苗，A正确；外植体经脱分化失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，即愈伤组织，B错误；生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例会影响脱分化和再分化，一般生长素较多促进生根，细胞分裂素较多促进生芽，C正确；愈伤组织具有较强的增殖能力，适宜用诱变因素处理获得突变体，D正确。 5．(2024·广东江门模拟)菊科植物甜叶菊植株中甜菊糖含量丰富，甜菊糖是用糖行业青睐的新糖源。甜菊糖生产公司利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，满足用糖行业的生产需求。下列说法错误的是(　　) A．快速繁殖甜叶菊利用了细胞全能性原理 B．外植体需要用酒精和次氯酸钠溶液消毒 C．快速繁殖过程始终在无光照条件下进行 D．微型繁殖技术的优点是高效、快速和高保真 答案：C 解析：快速繁殖甜叶菊将离体的植物细胞培养为个体，利用了细胞全能性原理，A正确；外植体需要用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，B正确；从外植体→愈伤组织阶段无需光照条件，愈伤组织再分化需要光照，C错误；微型繁殖技术的优点是高效、快速和高保真(保持优良品种的遗传特性)，D正确。 6．(2023·广东高三联考期中)为培育具有市场竞争力的无籽柑橘，研究者设计如下流程。相关叙述错误的是(　　) A．过程①可使用纤维素酶和果胶酶处理 B．过程②可用高Ca2＋—高pH溶液处理 C．过程③的原理是植物细胞具有全能性 D．三倍体植株为可产生无籽柑橘的新物种 答案：D 解析：植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，用酶解法除去细胞壁后得到的植物细胞，称为原生质体，过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理，A正确；高Ca2＋—高pH溶液可以诱导原生质体融合，过程②是要使柑橘A单倍体的原生质体与柑橘B二倍体的原生质体融合，所以可用高Ca2＋—高pH溶液处理，B正确；过程③是应用植物组织培养技术将杂种细胞培养成三倍体植株，植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性，C正确；三倍体植株含有三个染色体组，减数分裂时，联会紊乱，所以不能产生正常配子，因为不能产生可育后代，所以不能称之为一个物种，D错误。 7．(2024·山东枣庄模拟)科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交，最终获得了杂种植株，相关过程如下图所示。有关分析正确的是(　　) A．过程①应将叶片下表皮置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中 B．过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成 C．④过程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促进原生质体融合 D．⑤进行脱分化和再分化过程，杂种植株一定具有马铃薯和西红柿的优良性状 答案：A 解析：应将叶片下表皮的一面朝下(能与溶液接触)，原生质体没有细胞壁，为避免原生质体吸水涨破，将叶片置于等渗或略高渗溶液中，A正确；原生质层的结构是由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成，而原生质体包括细胞膜、细胞质和细胞核，B错误；诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，④过程可用高Ca2＋—高pH融合法，目的是促进原生质体融合，C错误；由于基因的选择性表达，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，如番茄—马铃薯杂种植株，地上没有结番茄，地下也没有长马铃薯，D错误。 8．下列关于植物细胞工程的叙述，不正确的是(　　) A．不同种植物叶肉细胞融合时，应先去除细胞壁 B．叶肉细胞经脱分化后，可形成无定形状态的薄壁细胞 C．叶肉细胞经过再分化过程，可形成愈伤组织 D．叶肉细胞离体培养时，可以表现出细胞的全能性 答案：C 解析：不同种植物叶肉细胞融合时，应先用酶解法去除细胞壁，A正确；叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织，即无定形状态的薄壁细胞团，再分化形成胚状体或丛芽，进而发育成小植株，B正确，C错误；叶肉细胞离体培养时，经脱分化再分化可形成完整的植株，可以体现植物细胞的全能性，D正确。 9．草莓营养价值较高，但草莓是无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致品质变差。科研人员通过热处理结合茎尖培养法，取得了较好的脱毒效果，实验结果如下表(S代表成活率，D代表脱毒率)。下列相关叙述错误的是(　　) 茎尖长度/mm 38 ℃热处理时间/d 10 20 30 40 0.3～0.5 S：36.7%； D：81.8% S：40.0%； D：83.3% S：30.0%； D：100% S：16.7%； D：100% 0.5～0.8 S：60.0%； D：66.7% S：60.0%； D：72.2% S：50.0%； D：93.3% S：40.0%；D：100% 0.8～1.0 S：93.3%； D：57.1% S：85.7%； D：69.2% S：60.0%； D：94.4% S：46.7%；D：92.8% A．茎尖培养利用的原理是细胞的全能性 B．热处理的目的可能是阻止病毒进入茎尖 C．脱分化时应给予光照促进愈伤组织的形成 D．一般情况下，脱毒率与茎尖大小呈负相关 答案：C 解析：脱分化时应避光处理，促进愈伤组织的形成，C错误。 10．(2023·山东潍坊统考)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下图。下列叙述正确的是(　　) A．过程①获得的原生质体需悬浮在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中 B．过程②需降低细胞分裂素的比例，以促进芽的分化 C．过程③需要用秋水仙素处理诱导细胞壁再生 D．原生质体虽无细胞壁，但仍然保持细胞的全能性 答案：D 解析：过程①表示去除细胞壁获得原生质体，获得的原生质体需悬浮在等渗溶液中，若将得到的原生质体置于质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，原生质体会失水皱缩，A错误；过程②表示再分化，需提高细胞分裂素的比例，以促进芽的分化，B错误；过程③中细胞壁的再生是杂种细胞能进行新陈代谢的标志，不需要用秋水仙素诱导，C错误；原生质体虽无细胞壁，但细胞内的遗传物质未改变，仍保持细胞的全能性，D正确。 11．(2023·河北唐山期中)实验小组用核辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质(含叶绿体)且具有链霉素抗性的烟草细胞甲，用酶去除烟草细胞甲和无链霉素抗性的烟草细胞乙的细胞壁，然后将二者的原生质体融合，获得杂种细胞丙。下列有关该过程的叙述，不正确的是(　　) A．为了筛选出融合的杂种细胞，应在培养基中加入链霉素 B．去核的烟草细胞甲能在含链霉素的培养基上进行增殖 C．融合形成的杂种细胞丙同时具有烟草细胞甲和乙的遗传物质 D．杂种细胞的形成体现了细胞膜的流动性 答案：B 解析：培养基中加入链霉素，未融合的细胞不能存活，融合的杂种细胞中，甲和甲融合不含有细胞核，不能增殖，乙与乙融合的杂种细胞，不含链霉素抗性也无法成活，只有甲和乙融合的杂种细胞才能生存，所以可以筛选，A正确；细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心，去掉细胞核的细胞不能再增殖，B错误；融合的细胞含有乙的细胞核和甲的叶绿体等，甲的叶绿体中含有甲的少量遗传物质，C正确；杂种细胞的形成需要进行膜的融合，体现了细胞膜的流动性，D正确。 12．(2024·江苏苏州调研)紫罗兰(2n＝14)花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜(2n＝38)具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进行了下图所示实验。下列有关叙述不正确的是(　　) A．制备原生质体时，可使植物细胞处于微弱的质壁分离状态后再用酶解法处理 B．原生质体融合依赖膜的流动性，融合的原生质体形成细胞壁后再进行有丝分裂 C．紫罗兰和油菜杂交也能获得满足需要的异源四倍体植株 D．融合原生质体后，可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种细胞 答案：C 解析：用酶解法制备原生质体时，需先用较高渗透压的溶液处理植物细胞，使细胞处于微弱的质壁分离状态，然后用酶消化去除细胞壁，获得原生质体，A正确；原生质体融合依赖细胞膜的流动性，融合的原生质体只有重新形成细胞壁后，才可进行有丝分裂，B正确；紫罗兰和油菜之间存在生殖隔离，不能杂交得到所需植株，C错误；融合原生质体后，两两融合的细胞类型有三种，可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种细胞，D正确。 二、非选择题(共36分) 13．(10分)(2023·河北衡水金卷)如图表示植物繁殖的几种人工方法，请据图回答下列问题。 (1)图中单倍体植株通常的获取方法是________________。若图中单倍体植株体细胞中有2个染色体组，A的体细胞中有4个染色体组，则①过程常用的化学试剂是__________。 (2)若想在培育获得B的过程中同时获得突变体，进而培育成新品种植株，通常用物理诱变或化学诱变的方法处理__________。 (3)若C为胡萝卜—羊角芹，则②过程依据的原理是________________。在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和__________等。 答案：(1)花药离体培养　秋水仙素　(2)愈伤组织　(3)细胞膜的流动性　植物激素 解析：(1)图中培育获得A的过程表示单倍体育种，获取单倍体植株常用花药离体培养的方法；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，常用秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体加倍。(2)若要在植物组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(3)植物原生质体融合依据的原理是细胞膜的流动性，在融合细胞的培养过程中，培养基的成分通常包括琼脂、无机营养、有机营养和植物激素等。 14．(12分)(2023·海南海口期中)白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。白菜—甘蓝是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、易储存等优点，如图为“白菜—甘蓝”的培育过程，请回答下列问题。 (1)为了得到原生质体，需先用________________________处理白菜和甘蓝的细胞。 (2)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化学方法是______________________________(填写中文名称，写出两种即可)，融合完成的标志是______________________________________。由杂种细胞得到白菜—甘蓝植株还需经过植物组织培养，其中不需要光照的培养过程为________。 (3)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为________。这种植株通常不育，为使其可育，需进行人工诱导，通过对幼苗使用________进行处理，这种变异属于____________。 (4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是_________________________________ _________________________________________________________________________。 答案：(1)纤维素酶、果胶酶　(2)聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法　形成的杂种细胞再生出新的细胞壁　脱分化　(3)19　秋水仙素　染色体(数目)变异　(4)能打破生殖隔离、克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种 解析：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，可使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，得到原生质体。(2)诱导原生质体融合的物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。融合完成的标志是形成的杂种细胞再生出新的细胞壁。将杂种细胞培育成杂种植株还需要使用植物组织培养技术，包括脱分化和再分化两个阶段，其中脱分化过程一般不需要光照，再分化过程要给予适当光照。(3)经花粉直接培育的白菜—甘蓝植株，体细胞的染色体数为(20＋18)÷2＝19，不含同源染色体，这种植株通常不育，为使其可育，可通过使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，这种变异属于染色体(数目)变异。(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是能打破生殖隔离、克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种。 15．(14分)育种工作者利用番茄(2N)和马铃薯(4N)进行体细胞杂交，获得了“番茄—马铃薯”杂种植株，实验过程如图所示，遗憾的是该杂种植株并非是想象中的地上长番茄、地下结马铃薯的“超级作物”。 (1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用到原生质体融合和________________技术，该技术的理论基础是________________。 (2)图中①步骤所示植物细胞用酶解法除去细胞壁，分离出有活力的________。 (3)图中②过程可用化学诱导剂有________；愈伤组织分化的方向与培养基中________________有关，细胞两两融合时，可出现________种融合细胞。 (4)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的④________和⑤________过程。其中________(填④或⑤)过程必须给予光照，光的作用是___________________________________ __________________________________________________。 (5)利用马铃薯和番茄的________进行离体培养得到单倍体植株，然后取单倍体植株细胞进行体细胞杂交，得到的杂种细胞含________个染色体组，杂种细胞培育的杂种植株________(填“是”或“否”)可育。 答案：(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　(2)原生质体　(3)聚乙二醇　植物激素的种类和比例　3　(4)脱分化　再分化　⑤　诱导叶绿素的形成　(5)花药　3　否 解析：(1)植物体细胞杂交最终得到杂种植株， 要应用到原生质体融合技术和植物组织培养技术，植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。(2)细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此图中步骤①用酶解法除去细胞壁时，为分离出有活力的原生质体，利用酶的专一性，即用纤维素酶和果胶酶可以特异性地去除细胞壁。(3)②表示人工诱导原生质体融合的过程，化学诱导剂是聚乙二醇；⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关，如生长素和细胞分裂素类关键激素。图中②过程细胞两两融合时，可出现3种融合细胞，番茄—番茄细胞融合的、马铃薯—马铃薯细胞融合的、番茄—马铃薯细胞融合的。(4)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的④脱分化和⑤再分化过程。其中过程⑤必须给予光照，其原因是叶绿素的形成需要光照。(5)番茄为二倍体，马铃薯为四倍体，分别利用马铃薯和番茄的花药离体培养，得到两种植物的单倍体植株，然后取这两种单倍体植株的细胞进行体细胞杂交，得到的杂种细胞含3个染色体组，由于杂种细胞会发生联会紊乱，杂种细胞培育的杂种植株不可育。 学生用书↓第331页 学科网（北京）股份有限公司 $$