第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第2章 细胞工程 章首导学 第1节　植物细胞工程 第1课时 植物细胞工程的基本技术 任务一　植物组织培养技术 自主预习 其他各种细胞 植物器官、组织或细胞 愈伤 组织 酒精 次氯 酸钠 1/3~1/2 愈伤组织 生芽 生根 封口膜 长壮 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务二　植物体细胞杂交技术 自主预习 细胞壁 纤维素 果胶 物理 聚乙二醇(PEG) 细胞壁 再分化 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 “药对”的形成过程(科学探究) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(五)　 植物细胞工程的基本技术 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 知识框图 情境导思 细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类做出巨大的贡献。 从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。 移植排斥反应是非常复杂的免疫学现象，涉及细胞和抗体介导的多种免疫损伤机制，发生原因主要是受者和供者的人类白细胞抗原不同。因此，供者与受者HLA的差异程度决定了排异反应的轻重程度。 情境导思 人工授精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产。可以从优良母畜和公畜中分离出卵细胞与精子，在体外受精，然后再将人工控制的新型受精卵移植到种质较差的母畜子宫内，繁殖优良新个体。利用胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等，在细胞水平改造卵细胞，有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种。 (1)如何让名贵的兰花大量、快速地繁殖？ (2)怎样才能获得大量的自体健康皮肤，进而克服移植器官不足且易产生免疫排斥反应的不足？ (3)如何解决牛生育率低的问题，让良种奶牛快速、大量繁殖呢 【学习目标】1.生命观念：基于对植物组织培养的原理的理解，阐明植物生命的发生、发展的过程。 2.科学思维：基于菊花的组织培养和植物体细胞杂交实例，采用模型与建模、归纳与概括的方法，掌握植物组织培养和植物体细胞杂交的流程。 3.科学探究：能依据实验步骤，制订实验方案，合作交流，共同完成菊花的组织培养操作，并如实记录实验数据，得出实验结论。 分子 细胞 组织 个体 动物细胞 1.细胞工程的概念与分类 原理和方法 生物学、 生物学和发育生物学 操作水平 细胞器、 或组织水平 目的 获得特定的细胞、 、器官、 或其产品 分类 植物细胞工程和 工程 细胞 2.细胞的全能性 (1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生 或分化成 的潜能。 (2)生物体内细胞不能表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会 。 (3)植物细胞表现全能性的条件 离体状态 器官、组织或细胞 营养物质 种类齐全、比例合适 植物激素 生长素、细胞分裂素 外界条件 适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光)等 无菌操作 培养基和所有器械都要灭菌，接种过程在无菌条件下进行 完整生物体 选择性地表达 3.植物组织培养技术 (1)概念：将离体的 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 的技术。 (2)理论基础： 。 植物器官、组织或细胞 完整植株 植物细胞的全能性 愈伤组织 不定形的薄壁组织 芽、根 (3)基本过程 ①脱分化：在一定的 等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化，即失去其特有的 ，转变成 的细胞，进而形成 的过程。 ②愈伤组织：脱分化产生的 团块。 ③再分化：愈伤组织重新分化成 等器官的过程。 激素和营养 结构和功能 未分化 根 (4)生长素和细胞分裂素的比例影响植物细胞的发育方向 生长素/细胞分裂素 作用效果 比值高时 促进 的分化、抑制 的形成 比值低时 促进 的分化、抑制 的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 根 芽 芽 (5)菊花的组织培养 【深挖教材·P36～37】 (1)在植物组织培养过程中，进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作的原因是避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 (2)在利用胡萝卜体细胞进行植物组织培养时，切取胡萝卜根的形成层的原因是容易诱导形成愈伤组织，其他部位如叶、花也能培养成小植株，只是相对较困难。 无论是绚丽多姿的花草，还是碧绿参天的大树，它们大多是通过播种或扦插实现繁殖的。其实在一定的条件下，利用它们的一片叶子、一片花瓣，甚至一粒花粉，同样可以繁殖出新的植株。如图为胡萝卜植物组织培养的流程图。 (1)离体的植物器官、组织或细胞通常称为 。 外植体 (4)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？ 提示：植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。 (2)植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性，为什么植物细胞具有全能性？ 提示：植物体的细胞中都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部遗传信息。 (3)植物组织培养所用的培养基中，在脱分化和再分化中起关键作用的激素是什么？ 提示：细胞分裂素和生长素。 【归纳总结】　 植物组织培养过程中应注意的问题 (1)接种时注意外植体的方向，不能倒插。 (2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，则不易诱导生芽。 (3)光照的控制：对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。 ①脱分化阶段：避光培养，有利于脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。 ②再分化阶段：一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 1.(2024·河北保定高二期中)菊科植物甜叶菊叶片中含有菊糖苷，其甜度为蔗糖的150～300倍，是天然甜味剂。菊糖苷既可作为食品添加剂，也可辅助治疗糖尿病、高血压等。甜叶菊因其种子小、发芽率低、根系弱等特点使其生产受到限制，研究发现采用组织培养技术可大量生产甜叶菊。下列相关叙述正确的是(　　) A.甜叶菊外植体需用体积分数为95%的酒精消毒处理 B.接种后需在18～22 ℃、光照条件下诱导形成愈伤组织 C.生长素与细胞分裂素用量比值的不同会使愈伤组织向不同方向分化 D.愈伤组织形成试管苗的实质是使细胞失去原来特有的结构和功能 解析：选C。甜叶菊外植体需用体积分数为70%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠溶液进行消毒处理，A错误；接种后需在18～22 ℃、无光条件下诱导形成愈伤组织，B错误；植物组织培养过程中两种关键的激素是生长素和细胞分裂素，生长素与细胞分裂素的用量比值不同会诱导愈伤组织向不同方向分化，C正确；愈伤组织形成试管苗的过程为再分化，其实质是基因的选择性表达，D错误。 2.(2024·四川成都高二期中)组织培养可快速繁殖植物，得到的试管苗常先移至草炭土或蛭石中炼苗，苗健壮后可移栽定植。关于菊花的组织培养及幼苗的移栽，下列说法错误的是(　　) A.MS培养基的碳源一般用蔗糖而不用葡萄糖，以减少微生物污染 B.用酒精对外植体进行消毒持续的时间不能太长，消毒后应立即用蒸馏水清洗2～3次 C.接种时用镊子夹取菊花茎段，注意茎段的形态学上下端，避免倒插 D.对试管苗炼苗(驯化)的操作步骤之一是用流水除去根部培养基 解析：选B。培养微生物时一般用葡萄糖作为能源物质，微生物一般不能利用蔗糖，所以使用蔗糖可以有效减少培养基的污染，A正确；用酒精对外植体进行消毒持续的时间不能太长，消毒后应立即用无菌水(蒸馏水清洗可能会造成污染)清洗2～3次，以免酒精对外植体造成伤害，B错误；由于生长素的极性运输，接种时用镊子夹取菊花茎段，注意茎段的形态学上下端，再插入培养基，不能倒插，C正确；对试管苗炼苗(驯化)的操作步骤之一是用流水除去根部培养基，携带培养基容易造成污染，D正确。 3.如图为烟草植物组织培养过程的流程图，下列有关叙述错误的是(　　) A.过程③发生脱分化，其实质是基因的选择性表达 B.过程②应根据要求使用适宜的培养基，在避光的环境中进行 C.对过程①获取的根组织块应做消毒处理 D.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性 解析：选A。过程③发生再分化，其实质是基因的选择性表达，A错误；过程②为脱分化，应根据要求使用适宜的培养基，在避光的环境中进行，否则不能形成愈伤组织，B正确；对过程①获取的根组织块(外植体)应做消毒处理，C正确；植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性，D正确。 不同来源 杂种细胞 新植物体 1.概念：指将 的植物体细胞在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成 的技术。 2.流程 远缘杂交 3.原理 (1)细胞膜具有一定的 。 (2)植物细胞的 。 4.意义：植物体细胞杂交技术在打破 ，实现 育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 流动性 全能性 生殖隔离 5.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 原理 植物细胞的全能性 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 过程 选材 选取根尖、茎尖等幼嫩部位 不同植物体细胞 技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合 关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂 下图为植物体细胞杂交过程示意图。 (1)植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？ 提示：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。植物细胞的全能性。 (4)二倍体番茄和二倍体马铃薯经体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？ 提示：有四个染色体组。是四倍体。 (2)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，若只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？ 提示：3种(AA、BB、AB)。AB。 (3)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是什么？ 提示：杂种细胞再生出细胞壁。培育出杂种植株。 【归纳总结】　1.融合后杂种细胞的筛选 假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B，则诱导融合后的产物有三类：未融合的细胞(A和B)；两两融合的细胞(AA、BB和AB)；多细胞融合体。两两融合的细胞中，只有AB型细胞是我们需要的杂种细胞，所以要进行筛选。 2.体细胞杂交过程中涉及的遗传知识 (1)从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，属于无性繁殖，变异类型属于染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。 (2)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都是两亲本之和。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，含4个染色体组，基因型为AabbccDd。 (3)培育杂种植株的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传定律，只有进行有性生殖的生物经减数分裂形成配子时才符合遗传定律，而体细胞杂交没有上述过程。 1.(2023·广东高考)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.杂交细胞可能具有生长快速的优势 D.融合的细胞即为杂交细胞 解析：选D。在细胞融合前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，再诱导原生质体融合，A正确；人工诱导原生质体融合有物理法和化学法，用高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合，B正确；杂交细胞含两种细胞的遗传物质，可能具有生长快速的优势，C正确；融合的细胞中有人参根—人参根细胞、人参根—胡萝卜根细胞、胡萝卜根—胡萝卜根细胞，只有人参根—胡萝卜根细胞才是杂交细胞，D错误。 2.(2024·重庆万州高二期中)某研究小组利用品种1(2N＝28)和品种2(2N＝40)的两个鸢尾属远缘种为亲本，通过植物体细胞杂交技术，培育出了结实率高、观赏性和适应性更强的品种3(62条染色体)。下列说法正确的是(　　) A.过程①可用聚乙二醇(PEG)去除细胞壁 B.品种3的产生说明两个鸢尾品种不存在生殖隔离 C.该过程利用了细胞膜的流动性和染色体变异的原理 D.由于植物是自养型生物，整个过程培养基中不需要提供有机碳源 解析：选C。①表示去除细胞壁获取原生质体的过程，去除细胞壁使用的是纤维素酶和果胶酶，A错误；品种3的产生说明两个鸢尾品种存在生殖隔离，而植物体细胞杂交克服生殖隔离，B错误；该过程是植物体细胞杂交，利用了植物细胞融合和植物组织培养技术，利用了染色体变异和细胞膜的流动性的原理，C正确；植物组织培养形成幼苗前需要添加蔗糖等，因为脱分化和再分化叶子长出前不能进行光合作用，D错误。 3.(2024·安徽合肥高二期中)毛花猕猴桃果实大，维生素C含量高；软枣猕猴桃极耐寒，在－40 ℃下可安全越冬。某农科所利用这两种猕猴桃体细胞，通过细胞工程的方法培育出了猕猴桃新品种，其过程如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　) A.图中①过程可使用纤维素酶和果胶酶进行处理，得到原生质体a、b B.获得的原生质体应置于蒸馏水浸泡备用，这样可维持原生质体的活性 C.过程②可采用PEG融合法、电融合法等方法 D.获得杂种细胞后需进行筛选，再通过植物组织培养获得杂种植株 解析：选B。由分析可知，过程①是利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得细胞原生质体的过程，因为植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，A正确；获得的原生质体不能置于蒸馏水浸泡，以防吸水涨破，B错误；过程②是原生质体融合的过程，可采用物理法(电融合法、离心法等)、化学法(聚乙二醇融合法、高Ca2＋―高pH融合法等)，原生质体a和b的融合过程依赖细胞膜的流动性，C正确；原生质体融合后，可能出现不同的结果，如考虑两两融合可以形成aa、bb和ab，因此需要进行筛选，获取ab型杂种细胞，再通过植物组织培养获得杂种植株，D正确。 三白草和鱼腥草是同科不同属的两种药用植物，二者因疗效相近且具有叠加效应常被用作“药对”。科研人员将复方的配伍(两种或两种以上药物配合使用)提前到个体生长或生产过程，并实现有效成分的工厂化生产的具体操作如图1，进一步研究不同的原生质体密度对三白草和鱼腥草原生质体融合率的影响，结果如图2。 【命题设计】 1.考查知识迁移与生命观念 (1)图1中①过程可通过纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获取原生质体，原因是____________________________________________。原生质体包含的三部分是__________________________________。 2.考查分析能力与科学思维 (2)向三白草和鱼腥草细胞酶解液中分别加入红、绿荧光色素(带荧光色素的原生质体仍能融合和再生)。过程②利用PEG融合法或__________________(化学法)诱导融合，随后在荧光显微镜下选择带__________的杂种原生质体。由图2可知，促进三白草和鱼腥草原生质体融合的最适密度范围在__________________之间。 3.考查实验分析能力与科学探究 (3)通常情况下，能增加免疫器官的重量表明该物质具有一定的增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免疫力的影响，科研人员取同种小鼠30只，雌雄各半，随机均分为三组，实验处理如下表。 组别 A组 B组 C组 (空白对照组) 实验处理 三白草和鱼腥草直接混合后的蒸馏水提取物 加入等量的蒸馏水 每天一次等量灌胃，连续一周，检测各组小鼠的胸腺重量 ①表格中A组的实验处理为________________________________________。 ②若实验结果为________________________________________，则支持利用原生质体融合技术将复方的配伍提前并实现有效成分的工厂化生产。 解析：(2)据图可知，过程①通过酶解法去除细胞壁获取原生质体。过程②诱导植物细胞融合的方法有PEG(聚乙二醇)融合法和高Ca2＋—高pH融合法。由于三白草细胞酶解液中加入了红荧光色素，鱼腥草细胞酶解液中加入了绿荧光色素，所以杂种原生质体应该带红、绿荧光。由图2柱形图可知，在密度为1×106个·mL－1时， 双核异核融合体比例最高，说明促进三白草和鱼腥草原生质体融合的最适密度范围在1×105～1×107个·mL－1之间。(3)①A组为实验组，根据对B、C两组的处理，A组应用三白草和鱼腥草杂种愈伤组织的蒸馏水提取物处理。②C组为对照组，若实验结果为A、B两组小鼠的胸腺重量相同且都大于C组，则支持利用原生质体融合技术将复方的配伍提前并实现有效成分的工厂化生产。 答案：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶可分别水解纤维素和果胶，且酶具有专一性　细胞核、细胞质、细胞膜　(2)高Ca2＋—高pH融合法　红、绿荧光　1×105 ～1×107个·mL－1　(3)①三白草和鱼腥草杂种愈伤组织的蒸馏水提取物　②A、B两组小鼠的胸腺重量相同且都大于C组 【教材答疑】 从社会中来 P34 利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。兰花是观赏植物中最常见的一类，可依靠植物组织培养繁育种苗，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40%。 [练习与应用·P38] 一、概念检测 1.A　2.纤维素酶和果胶酶。 二、拓展应用 生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以“番茄－马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯。 【体系构建】 【核心语句】 1.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性，植物体细胞杂交技术的理论基础是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 2.去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 3.人工诱导原生质体融合的方法有物理法(电融合法和离心法等)和化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等]。 【基础巩固练】 一、选择题 1.用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是(　　) A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B.该愈伤组织的细胞没有全能性 C.该愈伤组织是由未分化的细胞组成的 D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构 解析：选B。愈伤组织细胞具有全能性，B错误。 2.(2024·安徽合肥高二期中)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织培养须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠进行灭菌处理 B.培养基中生长素和细胞分裂素的浓度和比例都会影响细胞的发育方向 C.组织培养过程中应给予适当光照 D.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 解析：选B。用自然生长的茎进行组织培养须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠进行消毒处理，A错误；植物激素中的生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，当同时使用这两类激素时，两者的浓度和比例都会影响植物细胞的发育方向，B正确；诱导愈伤组织期间一般不需要光照，C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，保持水分的能力也比较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，D错误。 3.在进行植物体细胞杂交之前，要先去除细胞壁的原因是(　　) A.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 B.细胞壁使原生质体失去活力 C.细胞壁阻碍了原生质体的融合 D.细胞壁不是原生质体的组成部分 解析：选C。细胞壁是植物细胞结构的一部分，对植物细胞具有保护作用，不会使原生质体失去活力，但阻碍了原生质体的融合，因此进行植物体细胞杂交之前要先去除细胞壁，C符合题意。 4.实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是(　　) A.获得该杂种植株克服了远缘杂交不亲和的障碍 B.可利用电融合法、离心法等方法诱导原生质体融合 C.可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体 D.若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为62条 解析：选D。获得该杂种植株的方法是植物体细胞杂交技术，其最大的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍，A正确；诱导植物原生质体融合时，可以采用物理法(电融合法、离心法等)和化学法(聚乙二醇融合法等)，B正确；杂种原生质体的染色体数目是两种细胞染色体数目之和，可通过显微镜观察到染色体数目的变化，所以可利用显微镜筛选得到融合后的杂种原生质体，C正确；若原生质体均为两两融合，则会形成3种细胞，即矮牵牛花瓣细胞自身融合的细胞、枸杞叶肉细胞自身融合的细胞和杂种细胞，所以融合后的细胞中染色体数目为28条、96条和62条，D错误。 5.(2024·黑龙江大庆高二检测)菊花的组织培养过程如下图，下列有关叙述错误的是(　　) 接种菊花幼嫩的茎段→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活 A.该过程的原理是植物细胞的全能性 B.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的 C.生芽与生根的过程需要植物激素的诱导 D.试管苗需要经过一定的炼苗处理后才能移栽入土 解析：选B。该过程为植物组织培养技术，利用的原理是植物细胞的全能性，A正确；图中愈伤组织是幼嫩的茎段通过脱分化形成的，B错误；诱导生根和生芽的培养基中需要植物激素的诱导，二者的主要区别在于生长素和细胞分裂素的比例不同，生长素比例高有利于生根，C正确；为了保证试管苗成活，需要经过一定的炼苗处理后才能移栽入土，D正确。 6.(2024·浙江金华高二检测)依据下图所示流程，某校科研兴趣小组利用菊花叶片进行组织培养，并成功获得了新的植株。下列叙述错误的是(　　) A.脱分化和再分化过程中会出现基因的选择性表达 B.图中途径二为体细胞胚发生途径 C.该实验证明了成熟的菊花叶片细胞具有全能性 D.以带芽的幼茎切段作外植体进行组织培养无需激素处理 解析：选D。脱分化和再分化过程中会出现基因的选择性表达，导致细胞种类和功能出现差异，A正确；图中途径二中，胚状体发育成植株，为体细胞胚发生途径，B正确；菊花叶片细胞最终培育出一个完整植株，该实验证明了成熟的菊花叶片细胞具有全能性，C正确；以带芽的幼茎切段作外植体进行组织培养，诱导发芽和生根时也需要适宜浓度及配比的激素处理，D错误。 7.(2024·辽宁沈阳高二期中)无糖组织培养技术通常以珍珠岩或蛭石代替琼脂作为支撑物，加入无蔗糖培养液，用CO2代替糖作为植物体的碳源，该技术是更接近植物自然生长状态的一种新型植物组织培养技术。下列说法错误的是(　　) A.该过程必须选用具有一定叶面积的外植体 B.该技术也需要经历脱分化和再分化过程 C.该技术由于去除蔗糖，减少了微生物污染率 D.自养微生物可在无蔗糖培养液中繁殖并形成菌落 解析：选D。因为无糖培养是依靠植物叶片光合作用产生有机物来促进植物生长，所以无糖培养的对象必须是具有一定叶面积的外植体，A正确；无糖组织培养技术作为一种新型植物组织培养技术，也需要经历脱分化和再分化过程，B正确；无糖培养液不添加蔗糖，使各种杂菌失去能源，可以很大程度上解决微生物污染问题，C正确；自养微生物可利用无机碳源，因此可在无蔗糖培养液中繁殖，但菌落的形成需要固体培养基，D错误。 8.(2024·河南南阳高二期中)下图为利用玉米的幼苗芽尖细胞进行实验的流程示意图。下列叙述错误的是(　　) A.用花粉培养得到幼苗2的过程需要用到植物组织培养技术 B.培育植物A的过程，需更换培养基调整生长素和细胞分裂素的比例 C.培育幼苗1所选用的外植体需要做彻底的灭菌处理 D.接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌 解析：选C。幼苗2为花药离体培养形成的单倍体，需要用到植物组织培养技术，A正确；培育植物A的过程利用了植物组织培养技术，包括脱分化和再分化，这两个过程需要的生长素和细胞分裂素的比例有所不同，故需更换培养基以调整生长素和细胞分裂素的比例，B正确；外植体只能进行消毒处理，不能灭菌，C错误；接种操作须在酒精灯火焰旁进行，每次使用后的器械都要进行灭菌，以实现无菌操作，D正确。 二、非选择题 9.青蒿素是治疗疟疾的特效药物，中国科学家屠呦呦因在抗疟疾药物青蒿素的提取方面做出了突出贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖。下图为利用组织培养获得含青蒿素较高的黄花蒿的基本流程。试回答下列问题： (1)青蒿素通过使疟原虫的线粒体内膜脱落，导致其____________________过程受阻，使细胞缺乏________________而不能正常增殖。 (2)图中①②代表的生理过程分别是______________。此过程除营养物质外还必须向培养基中添加__________。植物组织培养的主要原理是_____________。 (3)组织培养过程中外植体通常选取黄花蒿的分生区组织的原因是_____________，愈伤组织中提取不到青蒿素的原因是_____________。过程②和过程③使用的培养基中，细胞分裂素比例较高的是过程________。 (4)某小组得到的黄花蒿幼苗叶片颜色为黄色，可能的原因是培养基中没有添加______元素，也可能是________________。 解析：(1)线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的反应场所，所以青蒿素通过使疟原虫的线粒体内膜脱落，导致有氧呼吸第三阶段过程受阻，使细胞缺乏能量供应而不能正常增殖。(2)分析图示，①表示脱分化，②表示再分化诱导生芽。培养基中需添加营养物质和植物激素(生长素和细胞分裂素)。植物组织培养的主要原理是植物细胞的全能性。(3)分生区组织的细胞生长较为旺盛，容易得到愈伤组织，因此常作为组织培养过程中外植体的材料，愈伤组织中提取不到青蒿素的原因是相关基因没有在愈伤组织中表达。过程②表示再分化诱导生芽，过程③表示诱导生根，细胞分裂素有利于生芽，生长素有利于生根，所以过程②细胞分裂素比例较高。(4)某小组得到的黄花蒿幼苗叶片颜色为黄色，即为类胡萝卜素的颜色，缺少叶绿素，可能的原因是培养基中没有添加镁元素，也可能是培育过程中没有给予光照。 答案：(1)有氧呼吸(第三阶段)　能量供应　(2)脱分化、再分化　植物激素(或生长素和细胞分裂素)　植物细胞的全能性　(3)生长较为旺盛，容易得到愈伤组织　相关基因没有在愈伤组织中表达　②　(4)镁　培育过程中没有给予光照 【综合提升练】 一、选择题 1.如图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列叙述错误的是(　　) A.愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团 B.在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质 C.为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素 D.试管苗可能出现的基因型有 AABB、AAbb、aaBB或aabb 解析：选D。愈伤组织是花粉细胞通过脱分化(该过程中细胞的分裂方式为有丝分裂)后形成的不规则的细胞团，A正确；愈伤组织细胞的代谢类型是异养需氧型，因此在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质，B正确；为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素，C正确；花药离体培养形成的试管苗可能出现的基因型有AB、Ab、aB或ab，D错误。 2.(2024·云南大理高二期中)如图，通过细胞工程技术，利用二倍体甲、乙两种植物的各自优势，培育高产、耐盐的杂种植株。下列叙述正确的是(　　) A.通过A操作获得完整且有活性的原生质体，主要利用了纤维素酶和果胶酶的高效性 B.愈伤组织经再分化形成的幼苗C具有高产、耐盐的优良性状 C.选择得到的目的植株，改变了杂种植物群体的基因频率，该植株与甲、乙植物存在生殖隔离 D.在诱导形成C的过程中，将愈伤组织先转接到诱导生根的培养基上，再转接到生芽的培养基上 解析：选C。植物细胞的细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶的专一性获得完整且有活性的原生质体，A错误；原生质体融合时，可能得到不融合的甲或者乙，可能得到甲＋甲细胞、乙＋乙细胞融合的细胞等，故此项技术不一定能获得目的植株，B错误；选择得到的目的植株是异源四倍体，由于筛选而改变了杂种植物群体的基因频率，该植株(四倍体)与甲、乙植物(二倍体)属于不同种植物，所以存在生殖隔离，C正确；在诱导形成C的过程中，将愈伤组织先转接到诱导生芽的培养基上，再转接到生根的培养基上，D错误。 3.(2024·广东广州高二期中)科研工作者分别用 4 种浓度的 PEG 对花椰菜和黑芥两种原生质体进行了融合实验(由两个原生质体进行的融合称为二源融合，多于两个原生质体进行的融合称为多源融合)，结果如图所示。下列有关说法不正确的是(　　) A.该实验的自变量是PEG浓度 B.图中二源融合的原生质体有3种 C.为提高花椰菜—黑芥二源融合的成功率，4种浓度中选用的最佳PEG浓度是50% D.想确定二源融合是否为花椰菜—黑芥融合而成，可用显微镜观察染色体的形态和数目 解析：选C。根据柱形图中的横坐标可知，该实验的自变量是PEG浓度，A正确；图中二源融合的原生质体有3种：花椰菜原生质体自身融合、黑芥原生质体自身融合、花椰菜原生质体和黑芥原生质体融合，B正确；结合题图可知，PEG浓度为30%时，二源融合率高，且多源融合率低，因此为提高花椰菜—黑芥二源融合的成功率，4种浓度中选用的最佳PEG浓度是30%，C错误；想确定二源融合是否为花椰菜—黑芥融合而成，可用显微镜观察染色体的形态和数目，若数目为二者体细胞数目之和且具有二者各自的染色体形态，则说明融合成功，D正确。 二、非选择题 4.如图为某实验室通过植物细胞杂交获得杂种植株的实验。请据图回答问题： (1)植物细胞杂交前要去除细胞壁，以获得具有活力的___________。经组织培养技术获得植物体幼苗C、D过程中，所用培养基要调控好_________________两类激素的比例，该技术的理论基础是___________________。 (2)在图2过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是植物体D_________。该技术的最大优点表现在___________。 (3)番茄的红果(A)对黄果(a)为显性，圆果(B)对长果(b)是显性，两对基因独立遗传。用一黄色圆果植株的花粉进行图1有关实验，则细胞A相关基因型可能为___________________________________(细胞A为两两融合细胞)。 (4)将携带抗M基因、不带抗N基因的番茄细胞去除细胞核后，与携带抗N基因、不带抗M基因的马铃薯韧皮部细胞融合，经过筛选获得的杂种细胞具有M、N两种抗性，该实验证明了抗M基因位于________中。 解析：(3)黄色圆果植株的基因型为aaBB或aaBb，其花粉的基因型为aB或ab。进行图1有关实验，则细胞A(两两融合细胞)相关基因型可能为aaBB或aabb或aaBb。(4)将携带抗M基因、不带抗N基因的番茄细胞去除细胞核后，与携带抗N基因、不带抗M基因的马铃薯韧皮部细胞融合，经过筛选获得的杂种细胞具有M、N两种抗性，该实验可证明抗M基因位于细胞质中，抗N基因位于细胞质或细胞核中。 答案：(1)原生质体　生长素和细胞分裂素　植物细胞的全能性　(2)同时具有两个亲本的遗传物质　打破生殖隔离，实现远缘杂交育种　(3)aaBB或aabb或aaBb　(4)细胞质 $$