第2章 第二节 植物细胞工程的应用（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（苏教版2019）

第二节 植物细胞工程的应用 学习目标 1.通过对植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用涉及的技术流程和应用的优势。 2.认同植物细胞工程在生产实践中具有重要的应用价值。 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 1 2 3 知识点(一)　植物组织培养技术的应用 知识点(二)　植物细胞培养技术的应用 课堂小结与随堂训练 4 NO.1 知识点(一)　植物组织培养 技术的应用 1.人工种子 教材知识梳理 概念 是指将在植物组织培养中得到的________和具有养分的__________包埋在具有保护功能的__________中，在适宜的条件下能够生根发芽的颗粒体 结构 胚状体 人工胚乳 人工种皮 胚状体 无机盐 蛋白质 制备 外植体 愈伤组织 胚状体 包裹人工种皮和胚乳 人工种子 优点 制种快且_______________；人工胚乳可提供更好的__________，还可提供相应成分增强__________的能力 不受季节限制 营养供应 抵抗疾病 续表 6 2.快速繁殖 概念 用于快速繁殖优良植物品种的植物组织培养技术， 又称“_______________” 特点 ①保持优良植物品种的遗传特性； ②繁殖速度_____； ③不受季节和恶劣天气的影响； ④可以进行全年连续生产，大大提高了___________ 实例 批量生产蔬菜、果树、林木和花卉等的种苗 微型繁殖技术 快 生产效率 3.培育脱毒植物 取材 植物________部位或花药(该部位病毒浓度很低甚至无病毒) 优点 可以________________病毒的感染 实例 马铃薯、甘蔗、草莓、百合等脱毒苗 生长点 降低或者去除 4.种质保存 材料 可以是植物的__________，也可以是__________或胚状体，还包括__________、花粉、幼胚、芽或茎尖分生组织等 原理 在-196 ℃的条件下，活细胞内的物质代谢和生命活动_____ ___________，细胞、组织、器官在超低温保存过程中不会引起___________的改变，也不会丧失__________的潜能 优点 比保存植物的种子更为_____________，还能在需要的时候______________地繁殖植物 悬浮细胞 愈伤组织 原生质体 几乎 完全停止 遗传性状 形态发生 有利和经济 迅速且大量 两种植物繁殖新途径比较 核心要点点拨 繁殖新途径 取材 优点 技术 快速繁殖 (微型繁殖) 取材广泛 ①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②保持优良品种的遗传特性 植物 组织 培养 作物脱毒 生长点部 位或花药 获得高产、优质的无病毒植物 [典例]　(2024·甘肃高考)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图。下列叙述正确的是 (　　) A.①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块 B.②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组 C.3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1 D.百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体 √ [解析]　在脱分化过程中，1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的、不定形的薄壁组织团块，A错误；愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，而基因重组一般发生在减数分裂过程中，愈伤组织细胞的分化过程进行的是有丝分裂，所以不会发生基因重组，B错误；3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值应该小于1，C错误；百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此可以作为该研究中的外植体，D正确。 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)茎尖培养可用于植物脱除病毒。 ( ) (2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。 ( ) (3)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。 ( ) 层级训练评价 √ × × (4)用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子。 ( ) (5)作物脱毒后不再感染病毒。 ( ) (6)植物生长点部位没有维管束，病毒难以进入，因此这些部位病毒浓度很低甚至无病毒。 ( ) × × √ (二)落实知能 2.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化生产，这是利用了该项技术的哪些特点(　　) A.操作简单 B.使优良性状组合在一起 C.培育新的性状 D.高效性和保持种苗的优良遗传特性 √ 解析：植物微型繁殖即植物组织培养，具有高效、快速及保持种苗的优良遗传特性的特点，D正确。 3.(2024·淮安月考)通常人工种子包括胚状体、人工胚乳和人工种皮三部分，可用于大量、快速繁殖优良品种。下列叙述错误的是 (　　) A.胚状体可用植物组织培养产生的芽代替 B.人工种子在适宜条件下发芽成苗，属于脱分化 C.人工胚乳中含有胚状体萌发所需要的矿质元素、植物激素等 D.人工种皮具备透气性，有利于胚状体进行有氧呼吸 √ 解析：可用植物组织培养产生的芽代替胚状体，A正确；人工种子在适宜条件下发芽成苗，不属于脱分化，B错误；人工胚乳应该含有植物激素、矿质元素和糖等物质，以保证胚状体的正常生长，C正确；人工种皮具备透气性，可以保证胚状体进行有氧呼吸时对氧的需求，以保持胚状体的活力，D正确。 (三)迁移应用 4.(2024·无锡高二测评)束顶病毒是香蕉的严重病害之一，生产上常用感病植株的茎尖作外植体以获得脱毒苗。“茎尖脱毒”是清除植物体内病毒有效的生物技术，但其深层机理一直未被揭示。我国科学家研究发现植物茎尖无法被病毒侵染，是因为存在于茎尖的植物干细胞内免疫病毒关键因子——WUS蛋白的作用，其作用机制如图所示。请分析回答： (1)“茎尖脱毒”技术属于植物细胞工程中_______________技术在生产实践上的应用。  解析：“茎尖脱毒”技术属于植物组织培养技术在生产实践上的应用。 植物组织培养 (2)培养前，需对茎尖进行_______处理。写出培育香蕉脱毒苗的基本步骤____________________________________________________ _______(用文字和箭头表示)。  解析：获得脱毒苗需对培养的茎尖进行消毒处理。培育香蕉脱毒苗的基本步骤：取茎尖组织经脱分化培养获得愈伤组织，接种在再分化培养基上，经分化长出芽、根等，获得试管苗，再经筛选、鉴定，炼苗后获得脱毒苗。 消毒 茎尖组织 愈伤组织 芽、根等→试管苗 脱毒苗 (3)为提高香蕉脱毒苗培育的成功率，科研人员进行了相关实验，结果如表所示。该实验对香蕉脱毒苗培育的启示是________________ __________________________________________________________。  解析：分析题中表格可知，对茎尖超低温保存，可提高脱毒率，因此为获得较好的脱毒效果，培育香蕉脱毒苗时，可以先将离体的茎尖进行超低温保存，然后再进行组织培养。 时，可以先将离体的茎尖进行超低温保存，然后再进行组织培养　 培育香蕉脱毒苗 (4)当植物受到病毒侵染时，植物干细胞内的WUS蛋白表达量会______。WUS蛋白的作用机制显示，它可以_____________________ ______________________________________________，从而减少病毒的增殖和传播。  解析：根据题中图示可知，当植物受到病毒侵染时，植物干细胞内的WUS蛋白表达量会增加。WUS因子可以抑制病毒蛋白质的合成(或抑制病毒的mRNA与宿主细胞的核糖体的结合)，从而导致病毒颗粒不能组装。 增加 抑制病毒蛋白质的合成 (或抑制病毒的mRNA与宿主细胞的核糖体的结合) NO.2 知识点(二)　植物细胞培养 技术的应用 教材知识梳理 (一)植物细胞代谢产物的工厂化生产 1.细胞代谢产物：植物生长到一定阶段后，会通过代谢合成一些物质，它们可能对该植物无明显生理功能，也不是该植物______________所必需的，但这些植物细胞代谢产物可能是珍贵的_______等。 生长和繁殖 药物 2.应用与实例 获得许多重要的细胞代谢产物 治疗疟疾的药物——_____；抗肿瘤药物——_______ 成为工业化生产相关植物产品的有效途径 药物——人参皂苷；食品添加剂——___________、甜味剂 用于农副业生产 大规模培养桑叶的叶肉细胞，可制作成家蚕的饲料 3.优点：不仅______、______，而且不受季节、__________等条件的限制。 奎宁 紫杉醇 食用色素 快速 高效 外部环境 [微提醒] 植物细胞代谢产物工厂化生产实质上是植物组织培养的过程，在生产中通常要培养到愈伤组织阶段。　 (二)单倍体育种 1.育种思路 2.过程 离体培养 单倍体 染色体数目加倍 二倍体 选择 过程分析： (1)成熟的花药由_________和________及其中的_____等结构组成。 (2)经过适当的诱导，花粉囊中的花粉可发育成_______性的胚状体或愈伤组织，最终形成_________植株。 (3)用质量分数为0.02%~0.4%的___________溶液诱导单倍体植株的某些阶段(如形成__________时期或_____时期)，可获得___________加倍的，能正常生长发育并开花、结果的_________植株。 花药壁 花粉囊 花粉 单倍 单倍体 秋水仙素 愈伤组织 幼胚 染色体数目 二倍体 3.优点：可以大大__________________，且可以获得具有稳定___________的优良品种，节约了人力物力。 4.实例：小麦、黑麦、玉米单倍体植株。 缩短育种的年限 遗传特性 核心要点点拨 (一)图示法理解植物细胞代谢产物的工厂化生产 1.过程 2.实例：工厂化生产人参皂苷干粉 3.优点：提高生产速度、便于操作管理。 (二)植物组织培养技术和植物细胞培养技术的比较 比较项目 植物组织培养技术 植物细胞培养技术 目的 获得植物体 获得细胞产物 原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 过程 应用 快速繁殖、培育脱毒植物、种质保存等 植物细胞代谢产物的工厂化生产等 续表 (三)几种育种方法的比较 育种方法 原理 过程 优点 快速繁殖 细胞的全能性 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性 单倍 体育种 细胞的全能性、染色体变异 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 明显缩短育种年限 植物体 细胞杂交 细胞质膜的流动性、细胞的全能性 原生质体融合、杂种细胞组织培养 打破生殖隔离，实现远缘杂交 层级训练评价 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)工厂化生产的细胞产物来自愈伤组织细胞。 ( ) (2)工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。 ( ) (3)单倍体育种的过程就是花药离体培养的过程。 ( ) (4)植物细胞、组织等在超低温保存过程中不会引起遗传性状的改变，也不会丧失形态发生的潜能。 ( ) √ × × √ (二)落实知能 2.(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：有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，但可利用植物细胞培养技术得到，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；一般认为次生代谢物不是植物基本的生命活动所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；该技术主要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总含量，而不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 3.紫杉醇是红豆杉树皮产生的细胞代谢产物，可阻碍肿瘤细胞的分裂。下图为通过植物组织培养生产紫杉醇的途径，下列有关叙述正确的是 (　　) A.红豆杉的树皮作外植体更容易获得紫杉醇 B.过程①表示脱分化，基因发生选择性表达 C.过程②需在高浓度蔗糖溶液中用酶处理 D.过程③表示再分化，遗传物质未发生改变 √ 解析：树皮中很多是死细胞，故选取红豆杉树皮做外植体不易获得紫杉醇，应选择幼嫩的茎尖、芽尖等部位作为外植体，A错误；过程①表示脱分化，脱分化过程中基因发生选择性表达，B正确；高浓度蔗糖溶液易使细胞过度脱水而死亡，过程②需在等渗蔗糖溶液中用酶处理，C错误；过程③未发生再分化，D错误。 4.(2024·徐州质检)用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下： 下列有关此育种方法的叙述，正确的是 (　　) A.这种育种方法叫杂交育种 B.过程④必须使用生长素处理 C.这种方法的最大优点是缩短育种年限 D.③过程必须经过受精作用 √ 解析：据图分析可知，该育种方法为单倍体育种，可以明显缩短育种年限，A错误，C正确。过程①是杂交，过程②是减数分裂产生配子，过程③是花药离体培养，过程④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍，B错误。③过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗，D错误。 (三)迁移应用 5.利用基因型为HhRr的玉米(2n=20)的幼苗芽尖细胞进行下列实验，相关分析错误的是(　　) A.植株A的体细胞内最多有4个染色体组 B.植株A和植株B的基因型相同 C.获得植株B的过程为单倍体育种，该过程涉及染色体变异和基因重组 D.获得幼苗1、2的过程都体现了植物细胞的全能性 √ 解析：植株A是芽尖细胞经组织培养获得的个体，体细胞中有两个染色体组，在有丝分裂后期染色体数目加倍，有4个染色体组，A正确；植株B是经单倍体育种获得的纯合子，与A的基因型不同，B错误；亲本产生花粉的过程中会发生基因重组，秋水仙素处理导致染色体数目发生变异，C正确；获得幼苗1、2的过程都应用了植物组织培养技术，体现了植物细胞的全能性，D正确。 课堂小结与随堂训练 NO.4 一、知识体系构建 二、关键语句必背 1.植物生长点部位没有维管束，病毒难以进入；采用植物芽尖组织培养的方法，可以大量繁殖脱毒植物种苗。 2.超低温保存植物材料的原理：在-196 ℃的条件下，活细胞内的物质代谢和生命活动几乎完全停止，细胞、组织、器官在超低温保存过程中不会引起遗传性状的改变，也不会丧失形态发生的潜能。 3.单倍体的育种思路是，先通过培育小孢子，获得单倍体植株幼苗，再诱导其染色体数目加倍，从而获得纯合二倍体植株。 三、素养好题训练 1.紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种细胞代谢产物，具有高抗癌活性，利用植物细胞培养生产紫杉醇是扩大紫杉醇来源的重要途径，紫杉醇工厂化生产的主要过程为红豆杉→愈伤组织→筛选稳定高产紫杉醇细胞系→细胞悬液→生物反应器进行培养→细胞破碎→提取紫杉醇，下列有关叙述正确的是 (　　) A.以红豆杉叶为原料获得愈伤组织过程中发生了细胞分裂和细胞分化 B.在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是保证O2 供应充足，使细胞与培养液充分接触 C.工厂化生产紫杉醇是植物组织培养技术的应用 D.紫杉醇的工厂化生产利用了植物细胞的全能性　 √ 解析：以红豆杉叶为原料获得愈伤组织过程中只发生了细胞分裂，没有细胞分化，A错误；为保证O2供应充足，在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌，使细胞与培养液充分接触，从而可获得更多的培养物，B正确；工厂化生产紫杉醇属于植物细胞培养技术的应用，C错误；紫杉醇的工厂化生产只培养到愈伤组织，没有体现植物细胞的全能性，D错误。 2.紫草素具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述，错误的是 (　　) A.工业化生产过程包括细胞的脱分化 B.在紫草素生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官 C.紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破 D.紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外　 √ 解析：根据题意可知，工业化生产过程中利用紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织的过程为细胞的脱分化，A正确；题干信息中工业化生产的流程为“取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素”，显然该过程中不必将愈伤组织培养出根、芽等器官且紫草素在细胞内合成后不会被分泌到细胞外，B正确，D错误；紫草的愈伤组织细胞含有细胞壁，因此其在低渗溶液中不会涨破，C正确。 3.如图表示利用高秆抗锈病玉米(基因型为AaBb，两对基因独立遗传)的花粉细胞生产人工种子的过程。下列有关叙述错误的是 (　　) A.花粉细胞融合前需用酶处理形成原生质体 B.①过程获得的融合细胞中纯合子占1/4 C.②过程获得的愈伤组织的全能性高于融合细胞 D.③过程改变植物激素的浓度和比例不影响结果　 解析：花粉细胞具有细胞壁，融合前需用纤维素酶和果胶酶处理形成原生质体，A正确； √ 高秆抗锈病玉米的基因型为AaBb，产生的花粉细胞的基因型为1/4AB、1/4Ab、1/4aB、1/4ab，因此①过程获得的融合细胞中纯合子(基因型为AABB、AAbb、aaBB、aabb)占1/4×1/4+1/4×1/4+1/4×1/4+1/4 ×1/4=1/4，B正确；分化程度越低，全能性越高，②过程通过脱分化获得愈伤组织，故愈伤组织的全能性高于融合细胞，C正确；③表示再分化过程，当生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成，因此③过程改变植物激素的浓度和比例会影响结果，D错误。 4.(2024·无锡高二期末)茎尖超低温疗法是一种马铃薯脱毒方法。科学家以单病毒PLRV(马铃薯卷叶病毒)、PVS(马铃薯S病毒)感染的马铃薯试管苗为实验材料，对不同大小的茎尖进行超低温处理后，再生培养，选取培养18周的20棵植株进行检测以获得病毒保存率，实验结果如下表所示。 病毒感染类型 茎尖大小/mm 病毒保存率/% PLRV 0.5 0(0/20) 1.5 35(7/20) PVS 0.5 100(20/20) 1.5 100(20/20) 注：括号内数字表示检测阳性样本量/检测总样本量 结合以上实验结果分析，下列说法不正确的是 (　　) A.超低温处理后的再生培养利用了植物组织培养技术 B.PLRV和PVS必须在宿主细胞内才能进行增殖 C.1.5 mm的茎尖超低温脱毒效果优于0.5 mm的茎尖 D.应设置一组超低温处理未受病毒感染的马铃薯试管苗作对照组　 √ 解析：超低温处理后的再生培养利用了植物组织培养技术，A正确。PLRV和PVS没有细胞结构，没有独立的新陈代谢能力，必须在宿主细胞内才能进行增殖，B正确。PLRV感染的试管苗经超低温处理后，1.5 mm的茎尖脱毒效果不如0.5 mm的茎尖(病毒保存率为0，说明效果好)；PVS感染的试管苗两样品均无脱毒效果，C错误。应设置一组超低温处理未受病毒感染的马铃薯试管苗作对照组，可以减小误差，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A级——基础综合练 1.植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述错误的是(　　) A.已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程叫作植物细胞再分化 B.用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性 C.植物组织培养使用的MS培养基中并不都需添加植物激素 D.制备脱毒种苗时，脱毒苗比率与剥离的茎尖大小密切相关　 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：已经分化的植物细胞形成愈伤组织的过程为脱分化，A错误；植物组织培养时通常使用酒精和氯化汞溶液对外植体进行消毒处理，要兼顾消毒效果和植物的耐受性，B正确；植物组织培养常用的MS培养基是固体培养基，该培养基配制时并不都需添加植物激素，如菊花茎段的组织培养不必添加植物激素，其自身内源激素即可调节其生长，C正确；制备脱毒种苗时，脱毒苗比率与剥离的茎尖大小密切相关：如对不超过0.1 mm的茎尖或几十微米的茎尖进行的培养可获无病毒苗，但操作困难，成苗时间长，若对几毫米至几十毫米长的茎尖、芽尖及侧芽进行培养，则易成活，但脱毒效果相对较差，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.下列关于植物细胞工程应用的说法，错误的是 (　　) A.脱毒苗、人工种子的制备都应用了植物组织培养技术 B.采用植物组织培养技术培养茎尖等得到的脱毒作物可提高作物产量和品质 C.应用植物组织培养技术得到人参植株，然后从其细胞中提取细胞产物，可实现细胞产物的工厂化生产 D.在植物的组织培养过程中，经化学或物理诱变处理可得到有用的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗等　 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：脱毒苗、人工种子的制备都运用了植物组织培养技术，A正确；由于植物的生长点部位含病毒极少，甚至不含病毒，所以可对植物茎尖等生长点部位进行组织培养获得脱毒作物，以提高作物的产量和品质，B正确；细胞产物的工厂化生产，一般并不需要培养出完整的植株，只需要将离体细胞、组织或器官培养到愈伤组织阶段，利用细胞的分裂增殖扩增细胞数量，即可获得大量的细胞产物，C错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 由于植物组织培养过程中，培养细胞一直处于不断的分生状态，容易受到培养条件和外界压力的影响产生突变，所以植物的组织培养过程中经化学或物理的诱变处理可得到有用的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗等，D正确。 3.(2024·泰州月考)植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列相关表述不正确的是 (　　) A.细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中细胞代谢产物的含量 B.单倍体育种可缩短育种年限 C.在紫草宁的工厂化生产过程中使用的是液体培养基 D.对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：取愈伤组织进行细胞产物的工厂化生产时，无法提高单个细胞的细胞代谢产物的含量，但可以通过培养得到更多的细胞从而提高细胞代谢产物的总量，A错误；单倍体育种可缩短育种年限，B正确；在紫草宁的工厂化生产时要进行扩大培养，因此该过程中使用的是液体培养基，C正确；愈伤组织是一团没有特定形态、结构和功能的薄壁细胞，易发生变异，故对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.(2024·常州高二期末)利用植物组织培养技术，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6-BA(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 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 IAA/(mg·) 4 6 8 6-BA/(mg·) 2 紫杉醇含量/(1mol·L-1) 350 360 190 A.植物的愈伤组织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6-BA浓度比为3∶1时利于紫杉醇的合成 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞，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·时，它与6-BA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。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。为保证甘薯的品质和产量，生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒种苗。通常情况下与这一过程无关的是 (　　) ①有丝分裂　②减数分裂　③全能性　④分化　⑤基因突变　 ⑥染色体变异 A.①②③ B.④⑤⑥ C.①③④ D.②⑤⑥ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：分生组织离体培养获得种苗的过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，不会发生减数分裂；该过程采用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性；再分化过程涉及细胞的分化；培育脱毒苗的过程没有涉及基因突变和染色体变异。 6.植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，在快速繁殖、作物育种及提高作物产量等方面有广泛应用。下列叙述错误的是 (　　) A.植物细胞培养技术可以实现人参皂苷、紫杉醇等细胞产物的工厂化生产 B.利用植物组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病的新品种 C.杂种细胞再生细胞壁时，需在与细胞液浓度相当的缓冲液中进行 D.植物体细胞杂交技术可实现远缘杂交育种　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：利用植物细胞培养技术可以实现细胞产物的工厂化生产，这是植物细胞培养技术的应用之一，A正确；利用植物组织培养技术培养脱毒苗，不能获得抗病毒的新品种，B错误；杂种细胞再生细胞壁时，需在与细胞液浓度相当的缓冲液中进行，以免细胞过度吸水或失水，C正确；植物体细胞杂交技术最大的优点就是克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.如图表示马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的 成苗率和脱毒率的影响。相关叙述错误的是(　　) A.培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细 胞全能性 B.培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段 C.在一定范围内，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低 D.自然条件下无性繁殖的作物更容易将病毒传播给后代　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，没有基因突变，A错误；培育脱毒苗的过程中利用了植物组织培养技术，涉及脱分化和再分化两个阶段，B正确；实验结果表明在一定范围内茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确；无性繁殖能保持亲本的遗传特性，因此自然条件下无性繁殖的作物更容易将病毒传播给后代，D正确。 8.(2024·安徽高考)植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素，设计了以下实验流程和培养装置(如图)，请同学们进行评议。下列评议不合理的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织，制备悬浮细胞 B.装置中的充气管应置于液面上方，该管可同时作为排气管 C.装置充气口需要增设无菌滤器，用于防止杂菌污染培养液 D.细胞培养需要适宜的温度，装置需增设温度监测和控制设备 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，欲利用愈伤组织制备悬浮细胞，可用纤维素酶和果胶酶对愈伤组织进行处理，A正确；装置中的充气管应置于液面下方，以利于增加培养液中的溶氧量，该管不能同时作为排气管，B错误；为了防止杂菌污染培养液，装置充气口需要增设无菌滤器，C正确；细胞培养时需要保证适宜的温度，因此装置需增设温度监测和控制设备，D正确。 9.人工种子是由体细胞胚、人工种皮以及提供胚发育的营养(人工胚乳)三部分组成。人工种子在农业、林业生产中具有重要的作用。某研究人员利用体细胞胚作为材料制作人工种子，体细胞胚选用的是胚状体。回答下列问题： (1)胚状体是由植物茎、叶等外植体经过________________技术获得的一种类似于自然胚的结构。该技术的原理是__________________，包括的两个重要过程是__________________。  1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 植物组织培养 植物细胞的全能性 脱分化和再分化 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：胚状体是通过植物组织培养技术获得的。植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，该技术包括脱分化和再分化两大过程。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)制备体细胞胚常出现细胞不能同步发育的现象，同一外植体上常出现不同发育时期的体细胞胚，给制作人工种子带来麻烦。为使体细胞胚达到同步化，研究人员在细胞培养时常采用一定低温处理外植体一段时间，再将温度提升到正常培养温度。这种做法的原理是 ________________________________________________________________________________________________________________________ ________。  在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，细胞周期延长，相应地延长了分裂期的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同　 步分裂 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，导致细胞周期延长，相应地延长了分裂期的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同步分裂，达到同步化，故为使体细胞胚达到同步化，可在细胞培养时采用一定低温处理外植体一段时间。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)植物激素是调节体细胞胚发育的重要因素，培养体细胞胚的培养基中需要加入的两种关键植物激素是______________________。  解析：培养体细胞胚的培养基中需要加入生长素和细胞分裂素这两种关键激素。 生长素和细胞分裂素 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (4)目前常选用一些胶质化合物薄膜制作人工种皮，理想的人工种皮应该具备一定封闭性和良好的透气性，原因是_________________ ________________________________________________________________________________。  封闭性保证人工 胚乳的营养成分不易流失；透气性有利于体细胞胚进行呼吸作用维持体细胞胚的生理活性 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：人工种子的胚状体在进行细胞呼吸时，需要从外界环境吸收O2，并将产生的CO2释放到外界环境中，因此人工种皮具备透气性的作用是有利于体细胞胚进行呼吸作用，以维持体细胞胚的生理活性；为保证人工胚乳的营养成分不易流失，以维持体细胞胚的正常生长发育，人工种皮应该具备一定的封闭性。 B级——应用创新练 10.[多选]植物组织培养和植物细胞培养技术被广泛应用于育种、人工种子的培育及获得植物细胞代谢产物等生产生活实践中。下列叙述错误的是(　　) A.植物组织培养得到试管苗的过程中只需要更换一次培养基 B.该技术生产的人工种子长成的植株都具有可育的能力 C.液体培养有利于获得植物细胞代谢产物 D.若取菊花茎段进行组织培养，可不必添加植物激素　 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：在植物组织培养过程中需要在不同时期，根据培养对象的需求添加或减少一些物质，尤其是植物激素的比例；由植物组织培养得到试管苗的过程中不止一次更换培养基(如生根培养基和出芽培养基)，A错误。若所选外植体为花药，则经花药离体培养获得人工种子长成的植株为单倍体，一般不可育，B错误。液体培养有利于对细胞进行扩大培养，可增加细胞代谢产物的产量，C正确。由于菊花茎段组织细胞的再生能力强，组织培养比较容易且有内源激素存在，因此不必添加植物激素，D正确。 11.[多选](2023·常州高二阶段练)花粉植株是体细胞遗传研究和突变育种的理想材料。下图是培育四季柑橘(2N=18)花粉植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.花粉植株培育的原理是花粉细胞具有全能性，其技术是植物组织培养 B.过程③是细胞再分化，诱导丛芽产生时应适当提高细胞分裂素的比例 C.四种培养基均为固体培养基，②③过程除培养基成分与含量不同外，其他条件相同 D.观察处于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖细胞，可观察到18条染色体　 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：花粉细胞培育成单倍体植株，培育的原理是花粉细胞具有全能性，其技术是植物组织培养，A正确；过程③是细胞再分化，诱导丛芽产生时应适当提高细胞分裂素的比例，B正确；图中四种培养基均为固体培养基，②③过程除培养基成分与含量不同外，对光照的需求也不同，C错误；观察处于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖细胞，其染色体数和体细胞染色体数目相同均为9条，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.Ⅰ.利用体细胞杂交技术获得了“番茄—马铃薯”杂种植株，实验过程如图1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”。 图1 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)材料中所用到的植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养和原生质体融合技术，植物组织培养技术的理论基础_________________。  解析：植物细胞具有全能性是植物组织培养技术的理论基础。 植物细胞的全能性 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)图1中②过程细胞两两融合时，可出现____种融合细胞，要促进杂种细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________两类激素。  解析：图1中②过程为植物体细胞杂交过程，若只考虑该过程中细胞两两融合的情况，可出现3种融合细胞，即马铃薯—马铃薯融合细胞、番茄—番茄融合细胞、马铃薯—番茄融合细胞；马铃薯—番茄融合细胞为杂种细胞，因此需要设法将杂种细胞筛选出来，为促进杂种细胞的分裂生长，培养基中应加入生长素和细胞分裂素。 3 细胞分裂素 生长素 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)由杂种细胞培育成试管苗，需要经过细胞的④________和⑤_________过程。  解析：杂种细胞高度分化，要使其变成植株，需先经④脱分化，然后再经过⑤再分化过程。 脱分化 再分化 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (4)利用马铃薯和番茄杂种植株进行_______________得到单倍体植株，然后取单倍体植株的细胞进行体细胞杂交，再用___________处理之后也可得到可育的“番茄—马铃薯”杂种植株。  Ⅱ.马铃薯、草莓等都是无性生殖的作物，它们感染的病毒容易传给后代，最终导致作物产量降低，品质变差。图2是利用草莓外植体(即离体的器官、组织或细胞)经植物组织培养技术培育脱毒草莓苗的过程。据图2回答下列问题： 花药离体培养 秋水仙素 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 图2 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：单倍体是配子发育来的，利用马铃薯和番茄的花药进行花药离体培养可得到单倍体植株，然后取单倍体植株的细胞进行体细胞杂交，用秋水仙素处理，由于秋水仙素能抑制纺锤体的形成，因而可以使单倍体的杂种细胞染色体数目加倍，可得到可育的“番茄—马铃薯”杂种植株。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (5)切取草莓的一定大小的茎尖作为外植体进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，原因是________________________________ _____________________________________。  解析：由于植物生长点部位的病毒浓度很低，甚至无病毒，因此切取草莓的一定大小的茎尖作为外植体进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，进而获得脱毒苗。 植物茎尖处于生长点部位，植物 生长点部位的病毒浓度很低甚至无病毒 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (6)图2中①②③阶段细胞的分裂方式是__________，②③阶段除了细胞分裂外，还进行细胞的_______等。  解析：图2中①是脱分化，②是再分化，③是培育形成脱毒苗，过程①②③阶段细胞的分裂方式是有丝分裂，②③阶段除了细胞分裂外，还进行细胞的分化等。 有丝分裂 分化 $$