第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用-【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 第1节　植物细胞工程 第2课时 植物细胞工程的应用 任务一　植物繁殖的新途径 自主预习 细胞内的病毒极少，甚至无病毒 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 01 02 03 任务二　作物新品种的培育及细胞 产物的工厂化生产 自主预习 合作探究 愈伤组织 单倍体 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 抗炎抑癌药物“紫草宁”(科学思维) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(六)　 植物细胞工程的应用 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 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 01 02 03 04 05 【学习目标】1.科学思维：基于事实和证据，采用归纳与概括等方法，论述生物工程与技术的原理及其与社会之间的关系。 2.社会责任：通过对快速繁殖、作物脱毒及细胞产物工厂化生产的认识，形成保护环境、珍惜濒危植物的意识。 微型繁殖 大量繁殖 遗传特性 1.快速繁殖 (1)快速繁殖技术：用于快速繁殖优良品种的 技术，也叫作 技术。 (2)优点： ①高效、快速地实现种苗的 ； ②保持优良品种的 。 (3)实例：兰花、甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产。 植物组织培养 2.作物脱毒 (1)选材部位：植物的顶端分生区附近，因为此处 。 (2)优点：提高作物的 。 (3)实例：脱毒马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等作物的培育。 产量和品质 (2)微型繁殖技术有哪些优点？ 提示：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性；②使用材料少，培养周期短，繁殖率高；③不受季节、气候、自然灾害等因素的影响；④便于自动化管理，可实现工厂化生产。 植物细胞工程已经普遍应用于社会生产的方方面面。 (1)植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 提示：植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而可获得大量的组织细胞。 (3)作物培养过程中为什么要进行作物脱毒？如何进行作物脱毒？ 提示：对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。而植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 1.(2024·广东佛山高二期中)广东盛产香蕉，束顶病毒感染会引起香蕉的严重病害。某农科所用感病植株的茎尖作为外植体培养获得脱毒苗，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.感病植株的茎尖一定无病毒，因此作为外植体 B.超低温保存能够提高脱毒率，从而提高成活率 C.生长素与细胞分裂素的用量比例影响愈伤组织的分化 D.获得的脱毒苗移栽后会提高对束顶病毒的抵抗能力 解析：选C。感病植株的茎尖感染病毒极少甚至无病毒，A错误；据图可知，经过超低温处理后，感病植株的脱毒率增加，但成活率由93.75%下降至55%，B错误；培养基中生长素与细胞分裂素的浓度、用量比例影响愈伤组织的分化，C正确；获得的脱毒苗不含抗病毒基因，抗病毒能力没有提高，D错误。 【归纳总结】　脱毒苗≠抗毒苗 (1)脱毒苗：利用植物的分生组织进行组织培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。脱毒苗不一定抗病毒。 (2)抗毒苗：在普通植物体内转入抗病毒的基因，从而获得抗毒苗。抗毒苗不一定不含病毒。 2.(2024·河北保定高二期中)火鹤是常见的室内耐阴观叶赏花植物，随着市场需求增加，通过植物组织培养扩大生产火鹤的前景向好。研究人员以火鹤的不同外植体为实验材料进行实验，形成愈伤组织的结果如表所示。下列相关叙述正确的是(　　) 外植体种类 有效外植体数 愈伤块数 诱导率/% 始愈期/d 芽尖 20 19 95.0 13 茎段 21 18 85.7 15 叶片 20 15 75.0 16 叶柄 19 11 57.9 17 注：始愈期是指外植体形成愈伤组织所需的时间；植物的叶柄中含有导管，导管由一串高度特化的管状死细胞组成。 A.实验过程中要对外植体进行严格的灭菌以保证实验结果的准确 B.芽尖诱导率高的原因主要是芽尖自身可产生一定量的生长素 C.叶柄的愈伤块数最少，可能与取材部位存在导管等结构有关 D.火鹤中诱导率高的外植体，其始愈期较长 解析：选C。外植体不能进行灭菌处理，但需要使用酒精、次氯酸钠溶液等进行消毒，A错误；相对于其他部位，芽尖属于幼嫩部位，其分化程度低、分裂能力强，这是其诱导率高的主要原因，B错误；叶柄内含有导管(由死细胞组成)，所以叶柄的愈伤块数最少，C正确；由表可知，火鹤芽尖的诱导率最高，其始愈期最短，而叶柄的诱导率最低，其始愈期最长，即诱导率高的外植体其始愈期较短，D错误。 3.病毒感染蔬菜、花卉、果树后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致其产量和品质退化。但是被感染的植株茎尖分生组织的细胞中通常不含病毒，可以利用这些部位的细胞进行组织培养，快速生产出脱毒苗。下列叙述错误的是(　　) A.植株茎尖分生组织的细胞中不含病毒的原因可能是该组织细胞间胞间连丝不发达 B.细胞壁具有全透性，在抵御病原体侵害方面不起作用 C.胞间连丝是细胞间物质运输和信息交流的通道 D.分生组织细胞经组织培养生产出脱毒苗过程的原理是细胞的全能性 解析：选B。由题意“病毒能借助胞间连丝进行扩散”可知，植株茎尖分生组织的细胞中不含病毒的原因可能是该组织细胞间胞间连丝不发达，病毒未扩散到此部位，A正确；细胞壁具有全透性，在抵御病原体侵害方面有一定的作用，B错误；胞间连丝是细胞间物质运输和信息交流的通道，C正确；分生组织细胞经组织培养生产出脱毒苗过程的原理是细胞的全能性，D正确。 单倍体 纯合子 育种年限 体细胞诱变育种 遗传突变 1.作物新品种的培育 (1)单倍体育种 ①取材： 。 ②过程： 花药(或花粉) 植株 植株。 ③优点： a．极大地缩短了 ，节约了大量的人力和物力。 b．进行 和研究 的理想材料。 c．后代都是纯合子，能稳定遗传。 花药(花粉) 突变体 新品种 生命活动 抗病、抗虫 (2)突变体的利用 ①产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于 的状态而易受到 和 (如射线、化学物质等)的影响而产生突变。 ②利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的 ，进而培育成 。 2.细胞产物的工厂化生产 (1)次生代谢物 ①概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的 所必需的产物。 ②作用：在植物 等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 不断增殖 培养条件 诱变因素 紫草宁 紫杉醇 (2)生产技术手段： 技术。 在 条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 (3)优点：生产速度快；不占用耕地，几乎不受 等的限制。 (4)实例：利用紫草细胞培养生产 ；利用红豆杉细胞培养生产 。 植物细胞培养 离体 季节、天气 【深挖教材·P41】 初生代谢物和次生代谢物的区别 项目 初生代谢物 次生代谢物 概念 生物生长和生存所必需的物质 不是生物基本生命活动所必需的物质 种类 糖类、脂质、蛋白质和核酸等 酚类、萜类和含氮化合物等 特性 不同种类的生物细胞中，初生代谢产物的种类基本相同 一般在特定的组织或器官中存在 合成 在整个生命过程中一直进行 在一定的环境和时间条件下进行 3.植物细胞培养和植物组织培养的区别 项目 植物细胞培养 植物组织培养 原理 目的 获得细胞产物 获得植物体 过程 应用 细胞工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷等 快速繁殖、作物脱毒等 细胞增殖 植物细胞的全能性 【点拨】　(1)细胞产物一般是细胞的次生代谢物，不一定是蛋白质。 (2)细胞培养一般是使细胞增殖，也可能会利用组织培养技术，先脱分化然后再分化获得所需的特定细胞后再进行培养。 1.作物新品种的培育除传统的杂交育种外，还有单倍体育种、人工诱变育种、基因工程育种等。在单倍体育种领域，科学家成功地培育出中花8号、11号水稻和京花1号小麦等作物新品种。 (1)完善单倍体育种的流程： (2)单倍体育种的原理是什么？ 提示：生殖细胞的全能性(花药离体培养得到单倍体植株)和染色体数目的变异(人工诱导单倍体幼苗染色体数目加倍)。 (3)单倍体育种过程中如何诱导染色体加倍？作用原理是什么？ 提示：用秋水仙素处理，原理是秋水仙素抑制纺锤体的形成，使细胞不能正常分裂，从而使染色体数目加倍。 (4)完善突变体育种的流程 愈伤组织 (5)突变体育种的原理是什么？ 提示：基因突变或染色体变异。 (6)在植物组织培养过程中，为什么培养的细胞容易产生突变？ 提示：因为培养的细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。 2.植物组织培养技术除了在农业上的应用外，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产。 (1)完善细胞产物工厂化生产的流程： 提示：若要培养新个体，应培育到试管苗阶段；若要提取细胞产物，则应培养到愈伤组织阶段。 (2)根据生产的目的不同，植物组织培养的阶段也不同。若要培养新个体和提取细胞产物，应分别培养到什么阶段？ 愈伤组织 1.(2023·山东高考)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 解析：选A。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，可大量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；一般认为次生代谢物不是植物基本生命活动所必需的，虽然其含量少，但可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，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。 2.(2024·吉林长春高二期中)植物细胞培养的基本过程如下图。相关叙述错误的是(　　) A.过程①常选择幼嫩的组织或器官与其具有较强增殖能力有关 B.过程③应定期更换培养基以满足细胞对营养、激素等的需求 C.培养的愈伤组织细胞需要经过再分化产生特定的组织后产生次生代谢物 D.利用植物细胞培养技术可实现次生代谢物的工厂化生产 解析：选C。过程①是选择外植体的过程，该过程中常选择幼嫩的组织或器官与其具有较强增殖能力有关，容易培养，A正确；过程③是细胞培养的过程，该过程中应定期更换培养基以满足细胞对营养、激素等的需求，B正确；根据植物细胞培养过程图，培养的愈伤组织需要经过再分化，不需要形成特定的组织，C错误；利用植物组织培养技术可以实现细胞产物的工厂化生产，在实际生产中有较为广泛的应用，D正确。 3.(2024·重庆渝中高二期中)如图表示植株A(杂合子Aa)和植株B培育植株①②③④⑤的过程，下列说法不正确的是(　　) A.获得的植株②为纯合子，该培育方法能够明显缩短育种年限 B.选择植物的愈伤组织进行诱变处理获得优质的突变体，可体现细胞的全能性 C.需要通过植物组织培养技术获得的植株只有①③④ D.植株①②④⑤与植株A基因型相同的概率分别是0、0、1、0(不考虑基因突变) 解析：选C。对植株A(杂合子Aa)的花粉(A或a)经过离体培养得到的植株①(单倍体植株A或a)，秋水仙素处理单倍体植株①，获得的植株②(AA或aa)为纯合子，单倍体育种能够明显缩短育种年限，A正确。选择植物的愈伤组织进行诱变处理获得优质的突变体，通过组织培养技术获得植株③，体现了细胞的全能性，B正确。图中需要通过植物组织培养技术获得的植株是①③④⑤，该过程中利用了细胞的全能性， 植株②是秋水仙素处理植株①的幼苗得到的，没有用到植物组织培养技术，C错误。植株①是通过花药离体培养获得的单倍体植株(A或a)，秋水仙素处理得到植株②(AA或aa)；植株③④是通过植物组织培养获得的，其基因型为Aa；植株⑤是通过植物体细胞杂交的方法获得的，其遗传物质是由植株A和植株B组成的，与植株A的基因型不同，因此植株①②④⑤与植株A基因型相同的概率分别是0、0、1、0，D正确。 从紫草细胞内提取得到的紫草宁具有抗炎、抑制癌细胞增殖的作用，下图表示获得紫草宁的两种工艺路线。 【命题设计】 1.考查知识迁移与长句表达能力 (1)若要通过植物组织培养技术获得脱毒紫草植株，应优先选择紫草植株的____________部位作为外植体，外植体经消毒处理后，需用无菌水冲洗多次，目的是___________。外植体经愈伤组织形成紫草植株的原理是______________。 2.考查突变体的利用与分离方法 (2)因为愈伤组织细胞有____________特点，从而有利于获得生长迅速的悬浮细胞系。用射线照射悬浮细胞系后，在显微镜下挑取单个细胞分别进行培养得到多个悬浮细胞系，________后收集细胞并称重，通过一定的方法获得___________ _________的比值，选取数值最小的数据作为高产细胞株。 3.考查对图示的分析能力与科学思维 (3)如图表示在发酵培养中接种细胞密度与细胞收获量、紫草宁含有率(培养14 d)关系的实验结果： 根据实验结果可推测当接种细胞密度超过6 g/L时，细胞内紫草宁合成会________，从而导致紫草宁含有率的下降。根据图中数据，在发酵培养中选择接种细胞密度为6 g/L而不是接种细胞密度为4 g/L的原因是___________。 解析：(1)若要通过植物组织培养技术获得脱毒紫草植株，应选择紫草植物的顶端分生区(如茎尖)作为外植体，外植体经消毒处理后，需用无菌水冲洗多次，目的是避免消毒液对外植体的培养过程造成影响。外植体经愈伤组织形成紫草植株的原理是植物细胞的全能性。(2)因为愈伤组织分裂能力强、细胞代谢迅速等特点，从而有利于获得生长迅速、单细胞或细胞团比较小的悬浮细胞系。用射线照射悬浮细胞系后，在显微镜下挑取单个细胞分别进行培养得到多个悬浮细胞系，经过离心后收集细胞并称重，通过一定的方法获得细胞收获量与紫草宁收获量的比值，选取数值最小的数据作为高产细胞株。(3)根据实验结果可推测当接种细胞密度超过6 g/L时，细胞内紫草宁合成会下降，从而导致紫草宁含有率的下降。根据图中数据，在接种细胞密度为6 g/L时，紫草宁含有率和细胞收获量均较高，在接种细胞密度为4 g/L时，紫草宁的含有率虽然较高，但细胞收获量较低。 答案：(1)茎尖(顶端分生组织)　防止消毒剂对细胞产生毒害作用　植物细胞的全能性　(2)分裂旺盛　离心　细胞收获量/紫草宁质量　(3)下降　两种接种细胞密度下紫草宁的含有率相同，但接种细胞密度为6 g/L时，细胞收获量多，获得的紫草宁总量多 【教材答疑】 [练习与应用·P42] 一、概念检测 1.(1)√　(2)×　2.D 二、拓展应用 1.F2中的紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米进行连续自交，可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。将F1的花粉进行离体培养获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。 2.积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。 【体系构建】 【核心语句】 1.快速繁殖可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。 2.单倍体育种通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株，染色体加倍后当年便可获得遗传性状相对稳定的优良品种，极大地缩短了育种年限。 3.在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变。 4.植物细胞产物的工厂化生产就是利用植物细胞培养来获得植物代谢物。 【基础巩固练】 一、选择题 1.通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括(　　) A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状 C.培育出无病毒植株 D.改变植物的基因型 解析：选D。植物组织培养取材少，繁殖速度快，A不符合题意；植物组织培养属于无性繁殖，能保持亲本优良性状，B不符合题意；植物的根尖、茎尖几乎没有病毒，故利用植物的根尖、茎尖进行组织培养可以获得脱毒植株，C不符合题意；植物组织培养属于无性繁殖，一般不能改变植物的基因型，D符合题意。 2.植物细胞工程的应用不包括(　　) A.获得突变体培育新品种 B.培育无子西瓜试管苗 C.人参皂苷的工厂化生产 D.培育高产青霉菌株 解析：选D。利用突变体培育新品种、无子西瓜试管苗的培育、人参皂苷的工厂化生产都属于植物细胞工程的应用，A、B、C不符合题意；培育高产青霉菌株的方法是诱变育种，不是植物细胞工程的应用，D符合题意。 3.(2024·安徽合肥高二期中)植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，下列相关叙述正确的是(　　) A.切取一定大小的草莓植株茎尖进行组织培养，可获得抗毒苗 B.用射线处理植物组织培养过程中不断增殖的烟草细胞，培育抗盐碱的烟草 C.在离体条件下对紫草细胞进行培养使其增殖，可以获得初生代谢产物紫草宁 D.玉米花药离体培养获得的单倍体植株都能稳定遗传 解析：选B。切取一定大小的草莓植株茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗，A错误；由于基因突变是不定向的，所以用射线处理植物组织培养过程中不断增殖的烟草细胞，即进行诱变育种并筛选得到抗盐碱的烟草新品种，B正确；在离体条件下对紫草细胞进行培养使其增殖，可以获得次生代谢产物紫草宁，C错误；玉米花药细胞经过脱分化和再分化过程形成单倍体幼苗，经过秋水仙素处理后才能得到能够稳定遗传的纯合体植株，D错误。 4.(2024·江苏南京高二期中)研究者对组织培养过程中不同阶段的藿香进行了辐射处理(如下图)，以期获得性状优良的突变株。下列叙述正确的是(　　) A.愈伤组织细胞分化程度低，辐射处理易发生定向突变 B.过程①中外植体通常用无水乙醇和次氯酸钠溶液进行消毒 C.过程②使细胞失去了特有的结构和功能，降低了细胞的全能性 D.筛选出目标突变株后可利用植物细胞培养技术生产药用成分 解析：选D。植物组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生突变，突变是不定向的，A错误；消毒通常使用体积分数为70%的酒精，不用无水乙醇，B错误；过程②是脱分化过程，使细胞失去了特有的结构和功能，提高了细胞的全能性，C错误；筛选出目标突变株后可利用植物细胞培养技术进行细胞产物的工厂化生产，培养生产药用成分，D正确。 5.《本草纲目》记载，樱桃具有利脾、止泻的功效。樱桃中的槲皮素等酚类化合物具有抗氧化活性。我国已经利用组织培养技术繁育樱桃优良品种，满足人们食用和药用需要。下列叙述正确的是(　　) A.应用微型繁殖技术可获得大量樱桃脱毒苗 B.植物组织培养过程中一般先诱导生根，后诱导生芽 C.外植体用酒精消毒后再立即用次氯酸钠溶液处理 D.应用樱桃细胞培养可工厂化生产初生代谢产物槲皮素 解析：选A。应用微型繁殖技术采用茎尖作为外植体可获得大量樱桃脱毒苗，A正确；植物组织培养一般先诱导生芽后诱导生根，因为芽可以产生生长素，利于植物的长成，B错误；植物组织培养时外植体用流水充分清洗后用体积分数为70%的酒精消毒30 s，用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min，立即用无菌水清洗2～3次，C错误；应用樱桃细胞培养可工厂化生产次生代谢产物槲皮素，D错误。 6.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是(　　) A.该途径体现了植物细胞的全能性 B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例 C.经过程①细胞的形态和结构未发生变化 D.过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖 解析：选B。细胞全能性以细胞发育成个体为标志，而图中并没有形成完整植物体，A错误；过程①是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，B正确，C错误；过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖，D错误。 7.银杏的次生代谢物如银杏黄酮、银杏内酯等对人体健康有重要作用，一般从叶片中取得，但效率低。研究表明低氧胁迫条件下，培养银杏细胞能提高银杏黄酮、银杏内酯产量。利用植物细胞培养技术生产银杏的次生代谢物具有一定的研究意义与应用前景。下列说法正确的是(　　) A.用通气不良的介质封口，可以提升银杏黄酮和银杏内酯的产量 B.为获得次生代谢物，需要将外植体脱分化和再分化培养成植株 C.扩大培养细胞提取次生代谢物，一般使用固体培养基 D.次生代谢是细胞生长和生存必需的代谢活动 解析：选A。由题意“低氧胁迫条件下，培养银杏细胞能提高银杏黄酮、银杏内酯产量”可知，用通气不良的介质封口，可以提升银杏黄酮和银杏内酯的产量，A正确；为获得次生代谢产物，需要将外植体培养成特定的组织细胞即可，B错误；扩大培养细胞提取次生代谢物，一般使用液体培养基，C错误；次生代谢不是生物生长所必需的代谢活动，D错误。 8.(2024·辽宁大连高二期中)下图为玉米组织培养的相关研究，亲本植物的基因型为Aa，A、B、C表示以亲本植物为材料进行的三种人工繁殖过程，图中融合细胞只考虑两两融合。下列叙述正确的是(　　) A.B过程离体细胞需将其先用体积分数为70%的酒精消毒30 s后，再用次氯酸钠处理30 min，最后用无菌水清洗2～3次 B.A过程获得的植株可以显著提高变异频率，是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 C.B过程中，与形成薄壁细胞不同，在配制分化芽培养基时需降低2，4­D的浓度 D.若让C过程获得的植株和亲本植株杂交，其后代中基因纯合的类型所占比例为1/3 解析：选C。B过程离体细胞需要用体积分数为70%的酒精消毒30 s后，用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，A错误；由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，因此它是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料，提高变异频率需要物理、化学等因素的处理，B错误；2，4­D为生长素类调节剂，为促进愈伤组织(由薄壁细胞组成)再分化，在配制分化芽培养基时需降低2，4­D的浓度，C正确；C植株是亲本细胞Aa经过体细胞杂交形成的，细胞中含有同源染色体，且同源染色体可以联会，所以是可育的，其基因型是AAaa，产生的配子AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，当其与亲本Aa(产生的配子为A∶a＝1∶1)杂交时，后代纯合子AAA和aaa所占的比例为1/6×1/2＋1/6×1/2＝1/6，D错误。 二、非选择题 9.(2024·黑龙江哈尔滨高二期中)科学家利用植物体细胞杂交技术，将番茄叶片细胞制成的原生质体和马铃薯块茎细胞制成的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了图2所示的三组实验。据图回答下列问题： (1)图1的过程②中，所用的方法可以分为两大类，其中化学方法有_____________________(写两种)等；过程④⑤中，培养基中生长素和细胞分裂素的____________会影响植物细胞的发育方向。 (2)图2过程Ⅰ培育植物体A的过程主要应用的原理是___________；培育植物体B的育种方法Ⅱ称为单倍体育种，其优点是________________。 (3)番茄是二倍体，体细胞中共24条染色体，马铃薯是四倍体，体细胞中共48条染色体。则图1中的杂种植株细胞有丝分裂后期含有______个染色体组，图2的幼苗A、幼苗B、植物体A、植物体B、植物体C的叶肉细胞中，染色体数目不是24的有______。 解析：(1)图1的过程②中，所用的化学方法除PEG融合法外，还有高Ca2＋—高pH融合法。过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④⑤中，培养基中生长素和细胞分裂素的浓度和比例会影响植物细胞的发育方向，若是生长素和细胞分裂素的比值大于1，则有利于根的分化，若该比值小于1，有利于芽的分化，若该比值等于1，可促进愈伤组织生长。(2)Ⅰ是植物组织培养，应用的原理是植物细胞的全能性。Ⅱ方法用到了花药的离体培养，并用秋水仙素处理使其细胞内染色体加倍，是单倍体育种过程，单倍体育种极大缩 短了育种的年限，能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。(3)图1是植物体细胞杂交，杂种植株中含有番茄和马铃薯的所有染色体，因此共有6个染色体组，有丝分裂后期着丝粒分裂，染色体数加倍，因此细胞内有12个染色体组。图2的幼苗A和植物体A，都是有丝分裂来的，染色体数目与番茄韧皮部细胞一致，都是24条；幼苗B是花粉有丝分裂发育而来，染色体数目只有番茄体细胞的一半(12条)，随后用秋水仙素处理，染色体数目加倍，所以植物体B染色体数是24条；植物体C是两个花粉融合后培养而来，所以体细胞中含有24条染色体。因此染色体数目不是24的为幼苗B。 答案：(1)PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法　浓度和比例　(2)植物细胞的全能性　极大缩短了育种的年限，能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株　(3)12　幼苗B 【综合提升练】 一、选择题 1.为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述正确的是(　　) 茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/苗 脱毒苗数/苗 小于0.3 20 1 1 0.3～0.5 20 10 7 大于0.5 20 13 4 A.在不同的培养阶段，培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同 B.脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用 C.培育脱毒苗时依据的原理有基因突变和细胞的全能性 D.0.3～0.5 mm的茎尖最有利于获得抗病毒的特性 解析：选A。在不同的培养阶段，培养基中激素比例不同，生长素和细胞分裂素的比例高时，利于根的分化，比例低时，利于芽的分化，A正确；脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；培育脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；0.3～0.5 mm的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。 2.(2024·四川成都高二期中)人参皂苷具有抗肿瘤等作用，科研人员设计图1所示流程制备人参皂苷Rg3，并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。下列相关叙述正确的是(　　) A.人参皂苷属于次级代谢物，为人参细胞生命活动所必需 B.过程①②体现了植物细胞的全能性 C.过程③采用静置培养，并加入适量蔗糖有利于维持渗透压 D.由图2可知，人参细胞的数量和培养时间等因素会影响人参皂苷Rg3产量 解析：选D。人参皂苷属于次级代谢物，次生代谢物不是植物生命活动所必需的，A错误；图1中①表示脱分化，②表示细胞增殖为细胞株，该过程没有发育为完整植株，也没有分化为各种细胞，故没有体现植物细胞的全能性，B错误；过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞，除有利于增加溶解氧外，还能防止细胞聚集，C错误；由图2可知，生物反应器中人参细胞的数量和人参皂苷Rg3产量增加趋势基本一致，因而可推测，影响人参皂苷Rg3产量的因素有人参细胞数量和培养时间，D正确。 3.豆科植物苦参能产生苦参碱，苦参碱具有调节免疫、抗癌等作用。科研人员利用苦参下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如图。下列说法正确的是(　　) A.过程①所需的培养基中生长素与细胞分裂素的比例大于1 B.过程①和过程②分别发生了细胞的脱分化和再分化 C.过程③所得苦参无毒幼苗具有抗病毒的遗传特性 D.通过植物细胞培养获得苦参碱的过程不需要实现细胞的全能性 解析：选D。当生长素与细胞分裂素的比值较高时，这有利于根的分化，并抑制芽的形成；而当比值较低时，则有利于芽的分化，并抑制根的形成。当两者的比例适中时，有利于愈伤组织的生长，过程①发生的是细胞的脱分化，因此所需的培养基中生长素与细胞分裂素的比例等于1，A错误；过程①发生的是细胞的脱分化，过程②是愈伤组织的扩大培养，不是再分化过程，B错误；由无毒下胚轴经组织培养获得的苦参无毒幼苗只是不带病毒，并不是能抵抗病毒的侵染，C错误；通过植物细胞培养获得苦参碱的过程不需要形成完整的苦参植株，只需要得到苦参细胞即可，因此不需要实现细胞的全能性，D正确。 4.利用植物细胞培养技术，可从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇。用MS培养基培养红豆杉愈伤组织时需加入IAA和6­BA(细胞分裂素)，两种激素对细胞内紫杉醇含量的影响如下表。下列说法错误的是(　　) IAA/(mg·L－1) 4 6 8 6­BA/(mg·L－1) 2 紫杉醇含量/(10－6mol·L－1) 350 360 190 A.植物的愈伤组织细胞是具有分生能力的薄壁细胞 B.外植体经脱分化和再分化形成愈伤组织 C.紫杉醇通常取自愈伤组织细胞的液泡内 D.相对而言，IAA和6­BA浓度比为3∶1时利于紫杉醇的合成 解析：选B。愈伤组织细胞是具有分生能力的薄壁细胞，A正确；由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，B错误；紫杉醇通常取自愈伤组织细胞的液泡内，C正确；由表格数据分析可知，IAA浓度为6 mg·L－1时，它与6­BA浓度比为3∶1，此时紫杉醇含量最高，由此说明，相对而言该浓度比例更利于紫杉醇的合成，D正确。 二、非选择题 5.(2024·山东枣庄高二期中)人参和西洋参是五加科人参属的药用植物，它们含有的人参皂苷具有抗肿瘤等作用。科研人员选用人参和西洋参有性杂交获得的杂种胚细胞以及人参种子胚、西洋参种子胚的愈伤组织进行悬浮细胞培养，建立其单细胞株系并对三者的部分特性进行比较研究，图1是主要流程： (1)过程④优化悬浮细胞培养体系，最重要的条件是蔗糖浓度的筛选，蔗糖浓度过低和过高均不利于悬浮细胞的培养，原因是__________________。 (2)科研人员研究了三种愈伤组织中的人参皂苷Re、Rg3、Rb1和M－Rb1含量，结果见图2，其中Re具有治疗心肌缺血的功能，Rg3具有抗癌作用。若要获得具有抗癌作用的药物应优先选择__________的愈伤组织。 (3)科研人员继续研究了Rg3和常见的化疗药物5－FU对肿瘤的抑制效果： ①首先培养胃癌细胞，培养液中加入胎牛血清的目的是_________。培养条件中5%CO2的作用是_________。将准备好的胃癌细胞悬浊液皮下接种小鼠裸鼠，每只裸鼠接种0.1 mL细胞悬浊液。接种后2周可见背部长出肿块，证明接种成功。 ②将上述40只裸鼠随机分为四组，生理盐水组(对照组)、5－FU组、Rg3组和5－FU＋Rg3组(联合给药组)。各组均采用腹腔注射给药，给药前测定肿瘤的体积，给药后每2日测量1次肿瘤体积。请根据图3写出计算肿瘤体积变化的公式：______________。根据实验结果可以得出的结论有______________。 解析：(1)过程④优化悬浮细胞培养体系，最重要的条件是蔗糖浓度的筛选，蔗糖浓度过低不能给细胞提供足够的碳源和能源，过高会造成渗透压过高细胞失水死亡。(2)由题干可知，Rg3具有抗癌作用，若要获得具有抗癌作用的药物应优先选择人参(种子胚)的愈伤组织。(3)①首先培养胃癌细胞，培养液中加入胎牛血清的目的是补充未知的营养物质。培养条件中5%CO2的作用是维持培养液的pH。②将上述40只裸鼠随机分为四组，生理盐水组(对照组)、5－FU组、Rg3组和5－FU＋Rg3组(联合给药组)。各组均采用腹腔注射给药，给药前测定肿瘤的体积，给药后每2日测量1次肿瘤体积。根据图3计算肿瘤体积变化的公式：给药后肿瘤体积/给药前肿瘤的体积。根据实验结果，分析图像，可以得出的结论有5－FU和Rg3均能抑制肿瘤生长，5－FU和Rg3联合给药效果更好。 答案：(1)蔗糖浓度过低不能给细胞提供足够的碳源和能源，过高会造成渗透压过高细胞失水死亡　(2)人参(种子胚)　(3)①补充未知的营养物质　维持培养液的pH　②给药后肿瘤体积/给药前肿瘤的体积　5－FU和Rg3均能抑制肿瘤生长，5－FU和Rg3联合给药效果更好 $$