第2章 第一节 植物细胞工程（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）

细胞工程 第二章 聚焦核心素养·明方向 生命观念 运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观理解细胞工程及其相关技术。 科学思维 通过细胞工程和胚胎工程的原理和操作过程，逐渐建立细胞工程的技术思维和工程思维。 科学探究 通过“天竺葵的组织培养”实践活动，培养学生的实践能力和创新能力。 社会责任 学会利用细胞工程技术解决生产、环境保护及人类健康问题，建立科学技术观，认识到社会的进步离不开科学技术的发展。 第一节 植物细胞工程 学习目标 1.概述植物组织培养的原理和过程。 2.概述植物体细胞杂交技术的原理和过程。 3.尝试进行植物组织培养。 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 1 2 3 知识点(一)　植物组织培养技术 知识点(二)　植物体细胞杂交技术 课堂小结与随堂训练 4 NO.1 知识点(一)　植物组织培养技术 (一)植物组织培养技术 1.概念分析 教材知识梳理 原理 ____________________________________ 对象 ______的植物器官、组织、细胞或原生质体等 条件 ______条件，在适宜的培养基上培养 结果 使其发育成部分或___________ 细胞全能性 离体 无菌 完整植株 8 2.主要步骤 器官、组织、细胞 茎尖、根尖、幼嫩的 叶片、花药 酒精 无菌水 无菌 蔗糖或 葡萄糖 分化 分生 特定形态、结构和 芽和根 完整 新植株 胚状体 适应自然环境 移栽到大田 功能 植株 (二)天竺葵的组织培养 1.实验原理 (1)植物体的每个体细胞都携带了来自受精卵的完整的________。当其处于_______状态时，经过适当处理后，它们在适宜的培养基上，经过脱分化、再分化，可发育成完整的植株。 (2)组织培养得到的试管苗是非常幼嫩的植株。其表面蜡质和角质层等保护组织_______，气孔________，有叶绿体但光合作用_______。这样的试管苗一般要经过______，以逐渐适应自然环境下的生长条件。 基因组 离体 不发达 数目少 能力差 炼苗 2.实验步骤 高压蒸汽 灭菌锅 幼嫩叶片 70% 氯化汞 外植体 6～8 愈伤 生芽 生根　 蛭石或珍珠岩 组织 [微提醒] 诱导愈伤组织、诱导生芽和诱导生根的培养基不同，它们之间最大的差别是生长素和细胞分裂素的相对浓度的不同。 (一)从不同角度归纳细胞全能性 1.全能性大小 (1)体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。 (2)不同细胞的全能性：受精卵>生殖细胞>体细胞。 (3)不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。 2.全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。 核心要点点拨 3.植物体细胞表现细胞全能性的条件 材料 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等 培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定比例的植物激素 外界 条件 ①无菌操作；②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照 (二)图示法理解植物组织培养的过程 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，天竺葵叶片不能放反。 (2)天竺葵的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要给予适当时间和强度的光照。 (3)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。 (4)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。 (三)植物组织培养技术的几个易错点 1.外植体的选择与制备 选择 外植体脱分化的难易程度因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花药和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织脱分化较难 制备 制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化 2.无菌操作 植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。 3.光照的控制 对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞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)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。 4.植物激素的使用 (1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素用量的比例来实现。 (2)生长素和细胞分裂素用量的比例影响植物细胞的发育方向。 生长素用量/细胞分裂素用量 结果 比值高 有利于根的分化，抑制芽的形成 比值低 有利于芽的分化，抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 [典例]　(2024·泰州质检)红豆杉属于珍稀植物，从红豆杉树皮中提取的紫杉醇具有独特的抗癌作用，但产量低、成本高。科学家利用植物组织培养的方法解决了这一问题，培养红豆杉的流程如图。 (1)图中红豆杉组织被称为_________，①过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的__________________而转变成具有分生能力的细胞，该过程叫_________。②③过程的名称是_________，实质是________ ____________。  外植体 形态、结构和功能 脱分化 再分化 基因 选择性表达 [解析]　图中红豆杉组织被称为外植体，①过程表示脱分化，目的是让已经分化的细胞失去其特有的形态、结构和功能而转变成具有分生能力的细胞。②③过程表示再分化，实质是基因的选择性表达。 (2)愈伤组织的特点是______________________________________ ______________________。从脱分化到再分化需要更换新的培养基，原因是______________________________________________________ ___________________________。  [解析]　愈伤组织是没有特定形态、结构和功能的薄壁细胞，一般处于旺盛分裂状态。从脱分化到再分化需要更换新的培养基，原因是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。 没有特定形态、结构和功能的薄壁细胞， 一般处于旺盛分裂状态 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 (3)植物组织培养的过程一般可以归结为 (　　) A. B. C. D. √ 26 [解析]　植物组织培养的过程是将离体的细胞、组织或器官等即外植体通过脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化形成胚状结构，经发育形成植物体，因此A正确，B、C、D错误。 (4)①过程中培养基中生长素与细胞分裂素的比值_______。(填“较大”“适中”或“较小”)  [解析]　①过程为脱分化形成愈伤组织的过程，培养基中生长素与细胞分裂素的比值适中。 适中 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。 ( ) (2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。( ) (3)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样。 ( ) 层级训练评价 √ × × (4)脱分化过程一般不需要光照，再分化过程需要光照。 ( ) (5)在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。 ( ) (6)植物组织培养消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害。 ( ) √ × √ (二)落实知能 2.不同细胞的全能性高低不同，下列有关细胞全能性大小的比较，正确的是(　　) A.一般细胞分裂能力越弱，细胞全能性越高 B.一般情况下，干细胞的全能性高于体细胞 C.韧皮部细胞的全能性高于形成层细胞 D.衰老细胞的全能性高于幼嫩细胞　 √ 解析：一般细胞分裂能力越强，其全能性越高，A错误；韧皮部细胞属于成熟细胞，形成层细胞为幼嫩细胞，因此，韧皮部细胞的全能性低于形成层细胞，C错误；一般情况下，干细胞的全能性高于体细胞，幼嫩细胞的全能性高于衰老细胞，B正确、D错误。 3.下列有关天竺葵组织培养的叙述，错误的是 (　　) A.外植体一般选自于未开花植株的茎上部新萌生的嫩叶 B.为充分利用培养条件，每个锥形瓶可接种多个外植体 C.培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株 D.外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施　 √ 解析：天竺葵未开花植株的茎上部新萌生的嫩叶是最为常用的外植体，因为该处细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，A正确；为充分利用培养条件，每个锥形瓶可接种6~8个外植体，接种后，将封口膜重新扎好，B正确；培养形成的愈伤组织需要转移到分化培养基中才能再分化形成植株，C错误；外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施，最后为了避免消毒液的危害，需要用无菌水清洗多次，D正确。 4.(2024·盐城月考)下图表示植物组织培养的大致过程，据此判断下列说法正确的是 (　　) ① ② ③ ④ A.脱分化过程中一定要有光照 B.生长素和细胞分裂素的浓度、比例会影响细胞的发育方向 C.④形成过程只有细胞的分裂没有细胞的分化 D.实验操作中使用的培养基和器械都要消毒　 √ 解析：脱分化过程往往需要避光培养，A错误；生长素和细胞分裂素的浓度、比例会影响细胞的发育方向，当生长素含量偏高时有利于生根，而生长素含量偏低时，可促进生芽，B正确；④形成过程是从根芽或胚状体发育到试管苗的过程，此过程发生了细胞的分裂、分化，C错误；为避免杂菌污染，实验操作中使用的培养基和器械都要灭菌，D错误。 (三)迁移应用 5.下表为研究人员利用某植物茎段，研究在不同的激素浓度下，进行组织培养形成愈伤组织的情况。茎段外植体的生理特性基本相同，接种数均为21，培养时的光照、温度等条件基本相同。 编号 激素浓度/(mg/L) 茎段 形成愈伤组 织的茎段数 愈伤组织 形成率/% ① KT1.0 0 0 ② KT2.0 1 4.8 ③ KT4.0 2 9.5 ④ KT2.0+NAA0.02 2 9.5 ⑤ KT2.0+NAA0.2 11 52.4 ⑥ KT2.0+NAA2.0 17 81.0 续表 回答下列问题： (1)配制的MS培养基中含有蔗糖、大量元素、微量元素、_______和植物激素的母液等，为了固定外植体，培养基中还需要加入的成分是_______。  解析：配制的MS培养基中含有蔗糖、大量元素、微量元素以及有机物等，为了固定外植体，需要用固体培养基，需向培养基中加入琼脂。 有机物 琼脂 39 (2)表中的KT相当于植物体内的____________。  解析：NAA为萘乙酸，属于生长素类生长调节剂，当KT与NAA浓度适中时利于形成愈伤组织，说明KT相当于细胞分裂素。 细胞分裂素 (3)由表中①②③④可知，在一定的浓度范围内，适当提高KT的浓度，可以替代_______在诱导愈伤组织形成中的作用；④⑤⑥三组实验形成了相互对照，其中的自变量是____________。  解析：由①②③④组实验可知，在一定的浓度范围内，适当提高KT的浓度，可以替代NAA在诱导愈伤组织形成中的作用。④⑤⑥三组实验中，KT浓度相同，但NAA浓度不同，因此该实验的自变量是NAA的浓度。 NAA NAA的浓度 (4)形成的愈伤组织如果要再分化形成植株，需要换瓶培养，换瓶的主要目的是____________________________________。  解析：形成的愈伤组织如果要再分化形成植株，需要更换营养物质，改变激素的浓度比例，故需要换瓶培养。(5)离体的细胞能够培养形成完整的植株，说明细胞具有全能性，即植物茎段细胞具有该植物的全套遗传信息。 更换营养物质，改变激素的浓度比例 (5)形成的愈伤组织在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，原因是植物茎段细胞具有该植物的全套___________。  解析：离体的细胞能够培养形成完整的植株，说明细胞具有全能性，即植物茎段细胞具有该植物的全套遗传信息。 遗传信息 NO.2 知识点(二)　植物体细胞杂交技术 教材知识梳理 (一)植物体细胞杂交技术的概念、过程和原理 1.概念 将自发或_________________细胞培育成新品种植物体的技术。 2.过程 人工融合的杂种 AB (1)去壁：用____________________去除植物细胞壁，然后用___________等方法分离纯化得到原生质体。 (2)诱导原生质体融合的常用方法 ①物理法：___________。 ②化学法：___________________。 3.原理 (1)原生质体融合的过程利用了细胞质膜的________。 (2)杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的_________。 纤维素酶和果胶酶 低速离心 电融合法 聚乙二醇法(PEG) 流动性 全能性 46 (二)植物体细胞杂交技术的意义和实例 1.意义：应用于植物育种，可以克服不同种植物之间_______________障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的_____融合，再通过培养便可获得新品种植株。 2.实例：白菜—甘蓝、马铃薯—番茄等。 杂交的不亲和 核质 [微提醒] 植物体细胞杂交的易错点 (1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。 (2)植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株。 (3)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度，不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 核心要点点拨 (一)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 细胞质膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 过程 选材 选取根尖、茎尖、幼嫩的叶片、花药等部位容易诱导脱分化 不同植物细胞融合形成杂种细胞 续表 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 续表 (二)植物体细胞杂交过程中产生细胞的类型及检测方法的分析 1.诱导结果(设杂交的两种植物细胞分别为A、B) (1)未融合的细胞：A和B。 (2)两两融合的细胞：AA、BB和AB。 (3)多细胞融合体。 2.检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。 植物性状 结论 若只表现出一种植物的性状 未融合细胞 若得到的是具有两种亲本性状的植物 杂种植株 若得到的是两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强 多细胞融合体 若得到的是一种植物的性状，但是效果得到加强 同种细胞融合 [典例]　(2024·湖北高考)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异 B.过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合 C.过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素 D.可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株 √ [解析]　利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁时，可能因植物细胞壁结构差异而调整酶处理的时间，A正确；灭活的仙台病毒不能诱导(植物)原生质体融合，B错误；植物组织培养过程中的脱分化(④)和再分化(⑤)过程均需要添加生长素和细胞分裂素，但过程④和⑤中两者比例不同，C正确；可对植物丙的染色体进行分析，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。 [方法规律] 体细胞杂交后细胞内染色体数目、染色体组数及基因型的判断 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体数目、基因型还是染色体组数都是两亲本之和。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，其体细胞中染色体为(2x+2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。 层级训练评价 (一)澄清概念 1.判断下列叙述的正误 (1)植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。 ( ) (2)植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。 ( ) (3)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。 ( ) √ √ × (4)植物体细胞杂交过程利用了植物组织培养技术。 ( ) (5)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性。 ( ) (6)若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型。 ( ) (7)将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，可用聚乙二醇法和电融合法诱导原生质体融合。 ( ) √ × √ √ (二)落实知能 2.(2023·江苏高考)研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(　　) A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁 B.原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡 C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色 D.聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 √ 解析：植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此，去除植物细胞细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，A错误；原生质体无细胞壁的支持和保护，若将其置于低渗溶液中，则会导致原生质体吸水涨破，B错误；改良苯酚品红染液和甲紫溶液均可使染色体着色，检测原生质体活力时可用台盼蓝染液进行染色，活的原生质体不能被染色，死的原生质体可被染色，C错误；不同种细胞的叶绿体颜色有差异，聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞，D正确。 3.(2024·徐州高二期末)人参皂苷和丹参皂苷都能增强机体的抵抗力及调节能力，但二者又各自具有特定功能。人参和丹参均是二倍体，人参皂苷和丹参皂苷都是在一定的环境和时间条件下才能合成的。某科学工作者欲利用植物体细胞杂交技术培育出人参—丹参杂种植株，希望能够同时产生人参皂苷和丹参皂苷。下列叙述正确的是 (　　) A.置于含纤维素酶和果胶酶的清水中去除人参和丹参的细胞壁 B.杂种细胞经生长素和赤霉素的诱导脱分化为人参—丹参杂种植株 C.培育人参—丹参杂种植株的过程中只需利用植物体细胞杂交技术 D.植物体细胞杂交的突出优点是能打破生殖隔离而实现远缘杂交育种 √ 解析：置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中去除人参和丹参的细胞壁，保证原生质体的完整性，A错误；杂种细胞经生长素和细胞分裂素的诱导，先脱分化为愈伤组织，然后再分化为人参—丹参杂种植株，B错误；培育人参—丹参杂种植株的过程中需利用植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术，C错误；植物体细胞杂交的突出优点是能打破生殖隔离，克服不同生物远缘杂交不亲和障碍，D正确。 (三)迁移应用 4.(2024·无锡月考)科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄叶肉细胞的原生质体和马铃薯块茎细胞的原生质体融合，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，英文字母表示细胞、组织、原生质体或植株。育种工作者还利用番茄进行了三组实验如图2。据图回答下列问题： (1)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有_______存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为六倍体，则此杂种植株______ (填“可育”或“不可育”)。(已知番茄为二倍体、马铃薯为四倍体)  叶绿体 可育　 解析：过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有叶绿体存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。“番茄—马铃薯”细胞是由番茄叶肉细胞和马铃薯块茎细胞经过融合而成的，因此具有番茄和马铃薯的全部遗传物质，由于番茄为二倍体、马铃薯为四倍体，则杂种植株细胞内有2+4=6个染色体组，存在各自的同源染色体，能够进行减数分裂产生正常的配子，因此杂种植株是可育的。 (2)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到多倍体番茄植株的处理方法是__________________________________。  解析：如果形成c细胞的a、b原生质体都来自番茄细胞，则c细胞内具有番茄细胞两倍的染色体，即发生了染色体数目的加倍。那么更简单的得到多倍体番茄植株的处理方法是可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，可以使细胞中染色体数目加倍。 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (3)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，培育植物体B的育种方法(Ⅱ)称为_______________。植物体C的基因型有_________________________。(细胞A为两两融合细胞，写出具体的基因型)  解析：花粉经组织培养直接长成的幼苗是单倍体，再用秋水仙素处理幼苗，得纯合的植物体B，该过程(Ⅱ过程)属于单倍体育种。植物体C利用基因型为Yymm的植株的花粉两两融合后形成的细胞A，以植物组织培养技术得到。 单倍体育种 YYmm或Yymm或yymm 依据基因分离定律可知，亲本为 Yymm的植物的花粉基因型为Ym、ym。这样融合细胞A可能是Ym与Ym的花粉融合得到，也可能是ym与ym的花粉融合得到，还可能是Ym与ym的花粉融合得到。即融合细胞A的基因型可能是YYmm、 yymm、Yymm，植物组织培养技术得到的植物体C是细胞A全能性的体现，故植物体C的基因型取决于细胞A，所以植物体C的基因型是YYmm或yymm或Yymm。 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.植物组织培养技术是利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。 2.植物体细胞杂交技术是指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。 3.植物体细胞杂交技术克服了远缘杂交不亲和的障碍，是培育植物新品种的一种有效途径。 三、素养好题训练 1.百合中含有甾体皂苷等多种药用成分。以兰州百合不同部位进行组织培养，探究外植体对丛芽诱导的影响(如表)。下列叙述正确的是 (　　) 外植体 外植体数/个 诱导数/个 鳞茎 100 83 茎 100 1 叶片 100 0 A.配制植物组织培养的培养基应先灭菌再倒平板 B.在外植体接种和培养过程中都要预防杂菌污染 C.外植体用75%酒精消毒后需用蒸馏水漂洗多次 D.表中数据表明兰州百合叶片细胞不具有全能性 解析：配制好的培养基用锥形瓶分装后再灭菌，植物组织培养不用培养皿，A错误；植物组织培养过程应注意无菌操作，故在外植体接种和培养过程中都要预防杂菌污染，B正确；外植体用70%酒精消毒后需用无菌水冲洗2~3次，C错误；全能性是指发育为完整个体或分化为各种细胞的能力，表中数据不能确定兰州百合叶片细胞是否具有全能性，D错误。 √ 2.(2024·江苏高考)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是 (　　) A.步骤①添加盐酸以去除细胞壁 B.步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗 C.原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间 D.台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养 √ 解析：步骤①需添加纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，其原理是酶的专一性，而盐酸会使细胞死亡，A错误；步骤②吸取原生质体放入等渗液中清洗，放入无菌水会导致原生质体吸水涨破，B错误；结合图示可知，经密度梯度离心后的原生质体处于0.6 mol·L-1甘露醇和0.75 mol·L-1蔗糖溶液之间，因而可推测原生质体的密度介于题图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间，C正确；台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，被染成蓝色的原生质体活性差或已死亡，D错误。 3.为拓宽白菜育种的基因资源，改良白菜品质，研究人员以白菜(2n=20，AA)和甘蓝(2n=18，CC)为材料进行植物体细胞杂交，得到杂种植物。对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量的检测，结果如图。下列说法错误的是 (　　) A.DNA相对含量为50的白菜细胞可能为间期细胞 B.只能用PEG诱导原生质体融合 C.由图中DNA相对含量推测甘蓝的细胞分裂期可能比白菜的短 D.待检测植株可能为融合的甘蓝—甘蓝植株或白菜—甘蓝植株 √ 解析：DNA相对含量为50的白菜细胞可能为间期细胞，A正确；诱导植物细胞融合可以采用物理法和化学法，B错误；根据不同时期的细胞数目可以推测每个时期的相对时间，据图分析可知，甘蓝分裂期(DNA含量150)占比比白菜(DNA含量100)的少，因此推测甘蓝的细胞分裂期可能比白菜的短，C正确；待检测植株DNA含量为150~200，可能为融合的甘蓝—甘蓝植株或白菜—甘蓝植株，D正确。 4.(2024·扬州高二阶段练)研究者探索了利用清水紫花苜蓿和里奥百脉根进行植物体细胞杂交过程中，酶解时间对原生质体产量和活力的影响，结果如下图。下列说法正确的是 (　　) A.可以用能否发生质壁分离来判断原生质体活力 B.可用清水稀释，然后在血细胞计数板中统计原生质体数量 C.可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶酶解获得原生质体 D.随酶解时间延长，两种原生质体产量均先增加后减少 解析：原生质体已经去除细胞壁，不能发生质壁分离，A错误；原生质体制成的悬浮液不可用清水稀释，否则原生质体会吸水涨破，B错误；植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，所以可用纤维素酶和果胶酶酶解获得原生质体，C错误；据图分析，随酶解时间延长，两种原生质体产量均先增加后减少，D正确。 √ 5.研究人员利用植物组织培养技术提高甜叶菊的繁殖效率，请回答有关问题： (1)选用甜叶菊芽尖细胞组织培养的核心步骤包括_______和______　　　　两步，前者就是让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特定的_________ ______从而转变为具有分生能力的细胞的过程。  解析：植物组织培养的核心步骤包括脱分化和再分化两步。已经分化的细胞经过诱导后，失去其特定的结构和功能而转变成具有分生能力的细胞的过程叫作脱分化。 脱分化 再分化 结构和 功能 __ 84 (2)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_________ ________________，另外，植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中_________的含量，才能有效地操作组织培养中的“激素杠杆”。  细胞分裂素 生长素和 内源激素 解析：图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是细胞分裂素和生长素。另外，植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中内源激素的含量。 (3)在植物组织培养的过程中，______________________处于不断分裂的状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而发生__________，研究人员用化学诱变剂处理大量细胞，然后对其进行筛选得到具有抗叶斑病的突变体，进而培育成为新品种。  解析：在植物的组织培养过程中，培养细胞一直处于不断分裂的状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。用化学诱变剂处理大量细胞，然后对其进行筛选得到具有抗叶斑病的突变体，进而培育成为新品种。 生长素和细胞分裂素 内源激素　 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.下列关于细胞分化和全能性的叙述，错误的是(　　) A.细胞分化具有稳定性、持久性和不可逆性 B.细胞全能性是植物组织培养技术的理论基础 C.细胞分化的程度越高，遗传物质的区别越大 D.一般情况下，分化程度低的细胞，全能性相对较高 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析：细胞分化过程其实质是基因的选择性表达，遗传物质没有改变，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.下面有关植物组织培养基本程序的叙述，正确的是 (　　) A.需要用盐酸和酒精混合液对外植体消毒 B.植物组织培养获得的试管苗可直接移栽 C.外植体脱分化过程需要一定强度的光照和适宜的温度条件 D.调整培养基中植物激素的比例可改变愈伤组织的分化方向 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：外植体消毒常用到的消毒药剂主要有两种：一是体积分数为70%的酒精，二是质量分数为0.1%的氯化汞溶液，不能用盐酸和酒精混合液，会杀死外植体组织细胞，A错误。利用植物组织培养技术得到的试管苗要炼苗后移栽，B错误。外植体脱分化过程需要适宜的温度条件，不需要光照，在光照条件下，往往会形成维管组织，而不形成愈伤组织，C错误。生长素比较多，倾向于生根；细胞分裂素比较多，倾向于发芽；两者比例相当时倾向于形成愈伤组织，因此调整培养基中植物激素的比例可改变愈伤组织的分化方向，D正确。 3.下列关于影响植物组织培养的因素的叙述，错误的是 (　　) A.幼嫩组织较成熟组织易培养成功 B.给离体幼茎消毒需要用到氯化汞溶液 C.植物组织培养需要适宜的温度环境 D.生长素与细胞分裂素的含量比值较高时，有利于芽的形成 解析：生长素与细胞分裂素的含量比值较高时，有利于根的形成，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 4.(2024·常州高二阶段练)下面是植物组织培养过程示意图，下列相关说法正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.上述植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性 B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染 C.外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照 D.外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且应避光培养，当愈伤组织分化出芽和叶时才需要光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.天竺葵的组织培养过程中体现无菌操作的有 (　　) ①用体积分数为70%的酒精擦拭超净工作台台面 ②自来水冲洗天竺葵幼嫩叶片　③无菌水冲洗外植体　④将外植体在氯化汞溶液中处理5 min　⑤无菌滤纸处理　⑥培养基灭菌　⑦不经灭菌的培养基 A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤⑥ C.①②④⑤⑥ D.①②④⑤⑦ 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：用体积分数为70%的酒精擦拭超净工作台台面，避免接种过程中感染杂菌；自来水冲洗是为了冲掉天竺葵幼嫩叶片上的灰尘、泥土等，而自来水中含有杂菌；无菌水清洗是为了洗去外植体上的酒精等，不用自来水是为了防止自来水中的杂菌污染外植体；在氯化汞溶液中处理5 min是为了给外植体消毒；使用无菌滤纸的目的是在吸干外植体表面水分的同时防止杂菌污染；培养基灭菌是为了防止培养基上长出杂菌。 6.植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是 (　　) A.细胞壁阻碍了原生质体的融合 B.细胞壁使原生质体失去活力 C.植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁 D.细胞壁不是原生质体的组成部分 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 解析：植物细胞质膜外有细胞壁，具有支持和保护的作用，细胞壁阻碍了原生质体的融合，因此在进行植物体细胞杂交之前，需去除细胞壁，A正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源稀少，其繁殖主要通过植物组织培养技术实现。下列有关叙述正确的是 (　　) A.培养基中添加蔗糖的主要目的是提供营养和维持渗透压 B.用花粉和叶片做外植体获得的植株基因型相同 C.外植体经再分化形成不定形的薄壁组织团块，称为愈伤组织 D.愈伤组织一旦形成就一定能分化形成根、芽等器官 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：植物组织培养的培养基中需添加蔗糖，目的是提供营养，同时调节渗透压，A正确；以一株植物的叶片和花粉为外植体培育的植株基因型不相同，原因是花粉是经过减数分裂形成的，其所含核基因只有体细胞的一半，B错误；外植体经脱分化形成不定形的薄壁组织团块，称为愈伤组织，C错误；愈伤组织形成后若想形成根、芽等器官，还需要适当的培养条件，D错误。 8.(2024·盐城高二阶段练)甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交，成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中。下列相关叙述错误的是 (　　) 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.在适当的培养条件下，愈伤组织再分化后可发育为新植株或形成胚状体 B.细胞融合成功的标志是杂种细胞再生成细胞壁 C.杂种细胞经过外源生长素和赤霉素的诱导，直接再分化成为杂种植株 D.杂种植株含有控制甲品种青花菜优良性状的基因，并能通过父本进行传递 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导，先经过脱分化形成愈伤组织，然后再分化成为杂种植株，也可诱导形成胚状体，A正确，C错误；杂种细胞再生出细胞壁是细胞融合成功的标志，B正确；甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，杂种植株细胞核内含有控制甲品种青花菜优良性状的基因，其精子中具备一半核基因，并可通过父本(精子)进行传递，D正确。 9.科研人员以不耐盐的小麦组织细胞为原料，利用组织培养技术获得耐盐小麦植株突变体(甲)，培育过程如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　) 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.培育耐盐小麦的原理有基因突变和植物细胞的全能性 B.X为愈伤组织，该细胞分裂旺盛，更易发生基因突变 C.MRS选择培养基中可加入一定浓度的NaCl溶液以筛选耐盐植株 D.培育获得的耐盐小麦植株的耐盐性状都可以稳定遗传 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：图示用射线处理X所依据的原理是基因突变，植物组织培养所依据的原理是植物细胞的全能性，A正确；X为离体的小麦组织细胞经脱分化形成的愈伤组织，愈伤组织细胞分裂旺盛，更易发生基因突变，B正确；在个体水平上，可以通过改变培养基的成分筛选抗盐的植物新品种，即在MRS选择培养基中加入一定浓度的NaCl溶液，C正确；若控制植株耐盐的性状为显性性状，培育获得的耐盐小麦植株的耐盐性状不一定能稳定遗传，D错误。 B级——应用创新练 10.[多选](2024·徐州高二期中)将基因型为AAaa的四倍体植株的花药经植物组织培养获得植株的过程如图所示，下列相关叙述正确的是(　　) 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.①是外植体消毒，②是脱分化，③是再分化，其中②③过程要进行严格的无菌操作，防止杂菌污染 B.秋水仙素作用于细胞分裂末期抑制纺锤体形成 C.②③过程培养基中的激素种类一般相同，但浓度配比有差异 D.经上述植物组织培养过程获得的植株为二倍体 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由题图信息分析可知，①是外植体消毒，②是脱分化，③是再分化，其中②③过程要进行严格的无菌操作，防止杂菌污染，A正确；秋水仙素作用于细胞分裂前期抑制纺锤体形成，B错误；②是脱分化，③是再分化，②③过程培养基中的激素种类一般相同均为细胞分裂素和生长素，但比例不同，C正确；因用秋水仙素处理，故经题述植物组织培养过程获得的植株为四倍体，D错误。 11.[多选](2024·扬州质检)为获得利福平和链霉素双抗的黄色短杆菌菌株，科研人员用现有的甲、乙两种菌株进行细菌细胞融合(基本过程与植物体细胞杂交一致)。菌株甲抗利福平(Rifr)但对链霉素敏感(StrS)，菌株乙抗链霉素(Strr)但对利福平敏感(RifS)。下列叙述正确的是 (　　) 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.过程①中需要用纤维素酶和果胶酶处理细菌甲和细菌乙 B.为避免原生质体失水而影响融合，应将制备好的原生质体置于低渗环境中 C.若只考虑两两融合，融合子有3种，可用含利福平和链霉素的固体培养基进行筛选 D.过程②体现了细胞膜的流动性，PEG可以诱导植物细胞融合 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：细菌细胞融合与植物体细胞杂交的基本过程一致，首先都是要去除细胞壁，细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，不能使用纤维素酶和果胶酶来处理，A错误；失去细胞壁保护的原生质体更容易受到外界环境的影响，在低渗环境中很容易吸水涨破，B错误；形成的两两融合的融合子共有3种，分别是菌株甲互融、菌株乙互融、菌株甲与菌株乙互融，其中只有菌株甲与菌株乙互融形成的融合子才是所需要的双抗菌株，可用含有利福平和链霉素的固体培养基进行筛选，C正确；过程②是原生质体甲、乙相互融合的过程，该过程体现了细胞膜的流动性，PEG是常用的细胞融合诱导剂，可诱导植物细胞的融合，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如图所示，回答下列问题： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)该过程杂种细胞的培养离不开植物组织培养，避免微生物污染，优化培养条件可提高植物组织培养的成功率，在植物组织培养时，应从________________________________________________(至少答出2点)等方面制订措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制____________________________________ (至少答出3点)等培养条件。  外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作 温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：避免微生物污染，优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时，应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制订措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)等培养条件。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有_________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。  解析：用于融合的两个细胞，一个是黑芥苗的叶肉细胞，一个是花椰菜的根部细胞，因此可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。 叶绿体 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是____________________。原生质体经过_________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。  解析：原生质体没有细胞壁的保护，需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定，避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性；原生质体通过再生细胞壁形成杂种细胞，进而形成愈伤组织。 保持原生质体完整性 细胞壁 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和______ _______________植株的根尖制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。  解析：若观察再生植株的染色体变异类型，可以将其染色体与双亲的染色体进行比较。 双亲 (花椰菜和黑芥) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (5)对杂种植株进行__________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。  解析：对杂种植株接种黑腐病菌，能正常生长的就是具有高抗性的杂种植株，从而可筛选出具有高抗性的杂种植株。 黑腐病菌 $$