2.1 植物细胞工程（第2课时）-【晨读晚练】2024-2025学年高二生物知识速记与提升（人教版2019选择性必修3）

2．1 植物细胞工程（第2课时）　 植物细胞工程的应用 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、植物繁殖的新途径 1．快速繁殖 (1)概念：用于 快速繁殖 优良品种的 植物组织培养 技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫作 微型繁殖 技术。 (2)实质： 植物组织培养 。 (3)原理：植物细胞的 全 能性 。 (4)微型繁殖技术的优点及应用范围 ① 无性 繁殖，能保持 优良品种 的遗传特性。 ② 高效、快速 繁殖，选材少，培养周期短，繁殖率高。 ③不受 自然生长季节的限制 ，便于 自动化 管理，有利于进行工厂化培养。 ④实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 (5)微型繁殖的条件：培养基中加入细胞生命活动所需要的 水、矿质元素 和 小分子有机物 ，还有 植物激素 ，所有加入的物质必须是 无菌的 ， 操作过程 也必须在无菌条件下进行。 2．作物脱毒 (1)进行作物脱毒的原因：进行 无性 繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代；病毒在作物体内逐年积累，导致作物 产量降低 ， 品质变差 。 (2)材料的选取原理：植物的 顶端分生组织 附近(茎尖)的病毒极少，甚至 无病毒 。 (3)解决方法：切取 一定大小的茎尖 进行组织培养，再生植株就有可能 不带病毒 ，从而获得脱毒苗。 (4)理论基础：植物细胞具有 全能性 。 (5)特点：繁殖速度快；不受季节和地域的限制，提高作物 产量和品质 。 (6)成果：已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等经济作物。 二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)原理：整个单倍体育种的原理是 染色体变异，其中花药培养的原理是植物 细胞的全能性 。 (2)过程：花药(或花粉) 愈伤组织 单倍体幼苗纯合子植株 注意：单倍体育种的目的不是获得单倍体植株，单倍体植株一般是高度不育的，在生产上没有推广应用的价值。 (3)优点 ①通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株，染色体加倍后，培育出遗传性状相对稳定的 纯合 二倍体植株，这极大地 缩短 了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 ②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，因此它也是进行 体细胞诱变育种 和研究 遗传突变 的理想材料。 (4)缺点：技术相对复杂，需要与 杂交育种 结合，花药培养需要组织培养技术的支持，多限于植物。 (5)成果：早在1974年就成功地培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草，后来，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。 2．突变体的利用 (1)突变体产生的原理： 基因突变 和植物细胞的 全能性 。 (2)突变体的来源：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件 和 诱变因素 (如射线、化学物质等)的影响而产生 突变 。 (3)体细胞诱变育种的过程 (4)优点：通过人工诱变提高愈伤组织的 突变率 ，从而筛选获得抗病、抗盐、高产、优质的新品种，加快育种进程。 (5)缺点：突变具有 不定向性 和 低频性 等特点，因此需要处理大量突变材料 ，并从中选出符合人们需要的品种。 (6)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等 三、细胞产物的工厂化生产 1．次生代谢物 (1)概念：植物代谢产生的一些一般认为 不是 植物基本的生命活动所必需的产物。 (2)本质：一类 小分子有机化合物 (如酚类、萜类和含氮化合物等)。 (3)作用：在植物 抗病、抗虫 等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等重要来源。 (4)技术基础： 植物细胞培养 技术，在离体条件下对 单个植物细胞 或 细胞团 进行培养使其增殖。 (5)缺点 ①植物细胞的次生代谢物 含量很低 ； ②有些产物不能或难以通过 化学合成途径 得到。 2．细胞产物的工厂化生产 (1)概念：通过大规模人工培养植物细胞，从中提取 细胞代谢 过程中的产物。目前获得的细胞产物主要有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 (2)过程： 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物 说明：利用植物组织培养技术生产细胞产物时，并不需要获得相应个体，只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中提取细胞产物。 (3)优点：细胞产物的工厂化生产不占用耕地，几乎 不受季节、天气 等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 (4)实例 ①紫草宁是从 紫草细胞 中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。 ②紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种 次生代谢物 ，具有高抗癌活性。 ③利用人参 细胞培养 来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。 一、植物繁殖的新途径 1、两种植物繁殖新途径的比较 项目 快速繁殖 作物脱毒 概念或原理 用于快速繁殖优良品种的植物组 织培养技术 植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒 特点 ①高效、快速实现种苗大量繁殖 ②保持优良品种的遗传特性 获得高产、优质的植株 联系 都是无性生殖 [易错易混]　脱毒苗≠抗毒苗 (1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成，不含有 病毒 )进行 组织培养 而获得的，属于 细胞工程 的范畴。 (2)抗毒苗是把 某抗病毒基因 导入到受体植株中，并通过一定的方法培养形成的，属于 基因工程的范畴。 2、知识拓展——人工种子 (1)概念：人工种子是 以植物组织培养 得到的 胚状体 、 不定芽 、 顶芽 和 腋芽 等为材料，经过 人工薄膜 包装得到的种子。人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。 (2)人工种子的组成及作用 (3)人工种子的制备过程 外植体―→―→ (4)人工种子的主要优点 ①可使在自然条件下 繁殖能力差 、 结籽困难 或 发芽率低 的植物得以繁殖。 ②固定杂种优势。天然种子是通过 有性繁殖 的方式产生的，因而会造成某些遗传性状的改变；而人工种子的产生在本质上属于 无性繁殖 ，一旦获得具有 杂种优势 的品种，可以一直 保持杂种优势 。 ③是一种快捷高效的繁殖方式，可以产业化生产，提高 农业自动化 程度。 ④可人为控制植物的 生长发育 与 抗逆性 ，使种子的生产 不受季节 、 气候 和 地域 的限制。 ⑤用人工种子播种可以节约粮食。 (5)实例：我国的科学工作者已成功制备出芹菜、花椰菜、桉树和水稻的人工种子，并得到了较高的发芽率。 二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 1、单倍体育种的注意事项 (1)培育作物新品种时，单倍体育种的流程不仅包括 花药(花粉)离体培养 ，还包括 人工诱导染色体加倍 ，所以单倍体育种得到的一般是 纯合的二倍体植株 ，而不是 单倍体植株 。 (2)花药(花粉)离体培养是以花药(花粉)作为 外植体 的植物组织培养，从技术层面上看，属于 无性繁殖(组织培养) 的技术；但从生殖方式上看，属于 有性生殖(单性生殖) 。 (3)体细胞诱变育种的原理是 突变 ，包括 基因突变 和 染色体变异 。　　　　　　　　　　　　　 [易错易混]　单倍体育种得到的后代不一定都是纯合子 (1)如果单倍体植株由二倍体(假设基因型为AaBb)植株 配子发育 而来，则基因型为ab、Ab、aB、AB的单倍体植株，经 秋水仙素处理 后基因型分别变为aabb、AAbb、aaBB、AABB，得到的全是 二倍体 ，均为纯合子。 (2)如果单倍体植株由四倍体(假设基因型为AAaaBBbb)植株配子发育而来：①若单倍体植株的基因型为 aabb、AAbb、AABB、aaBB ，经秋水仙素处理后基因型分别为aaaabbbb、AAAAbbbb、AAAABBBB、aaaaBBBB，得到的全是 四倍体 ，均为 纯合子 ；②若单倍体植株的基因为 AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb ，经秋水仙素处理后基因型分别变为AAaaBBbb、AAaaBBBB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是 四倍 体，但均不是纯合子。 2、初生代谢和次生代谢的比较 3、植物组织培养与植物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 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、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 （限时：15min） 一、单选题 1．（2022·上海·高考真题）地钱具有重要的药用价值，若要利用叶片快速人工繁育，可用的技术是（　　） A．单倍体育种技术 B．干细胞技术 C．细胞核移植技术 D．植物组织培养技术 2．研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．马铃薯的茎尖经过灭菌后才能用于脱毒苗培育 B．利用组织培养技术获得的脱毒苗，是具有抗病毒的新品种 C．茎尖和脱分化形成的愈伤组织细胞中核酸种类相同 D．兼顾成苗率和脱毒率，马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27mm 3．中医常说“百病从肝治，养肝如养命”。近年来，我国酒精性肝病的发病率逐年提升，危害仅次于病毒性肝炎。研究发现，雪莲次生代谢物对急性酒精肝损伤具有较好的防治作用，利用植物细胞培养技术生产雪莲次生代谢物的大致流程如下。下列相关叙述错误的是（　　） A．从雪莲中提取的次生代谢物是雪莲生长所必需的 B．经射线处理①后可能获得雪莲培养物高产的细胞 C．切取雪莲茎尖进行组织培养可获得脱毒苗 D．培养细胞获得次生代谢物时使用的是液体培养基 4．2021年5月22日，“杂交水稻之父”袁隆平永远离开了我们，但他的杂交水稻事业仍在继续。杂交育种、航天育种、单倍体育种和多倍体育种等育种方法都在蓬勃开展，造福人类。下列叙述不正确的是（    ） A．杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B．航天育种可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的 C．与正常二倍体水稻相比，单倍体水稻的植株弱小，且产量低 D．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 5．科学家在野外发现了一种耐盐碱、低产的纯合水稻品种甲，用另一种不耐盐碱、高产的纯合水稻品种乙与品种甲杂交，培育出了耐盐碱、高产优良水稻品种丙。下列相关叙述错误的是（　　） A．利用品种甲和乙培育出品种丙的育种原理是基因重组 B．品种丙自交所结的种子第二年不再能够继续留种使用 C．利用丙的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限 D．人工选择能改变水稻变异的方向和基因频率改变的速率 6．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。为培育抗黑腐病杂种植株，研究者设计如下流程，紫外线处理可以使细胞染色体损伤而丧失分裂能力。下列相关叙述正确的是（　　） A．过程①可以使用蜗牛消化道提取液来处理两种细胞 B．过程②后，显微镜下观察到有叶绿体的细胞即为融合细胞 C．③④的培养基中需加入特定含量植物激素，无需更换培养基 D．再生植株可直接移栽入土，进行黑腐病菌接种实验可对杂种植株进行鉴定 7．紫杉醇是一种抗癌药物，主要从红豆杉树皮中分离提取。目前采用物理或化学方法将红豆杉愈伤组织固定在一定空间内，实现紫杉醇的规模化生产是提高紫杉醇产量、保护稀缺资源红豆杉、解决紫杉醇药源紧缺的一种有效方法。下列相关叙述正确的是（　　） A．诱导红豆杉再分化形成愈伤组织时，需生长素和细胞分裂素配合使用 B．采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源的液体培养基 C．大规模培养红豆杉愈伤组织时需要以牛肉膏、蛋白胨等含氮有机物充当氮源 D．用液体培养基培养固定的愈伤组织生产紫杉醇时，不需要通入无菌空气 8．植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并取得了显著的社会效益和经济效益。下列关于植物细胞工程的应用的叙述，错误的是（　　） 选项 应用技术 原理或取材原因 优势 A 快速繁殖 植物细胞的全能性 繁殖快、保持亲本遗传特性 B 作物脱毒 植物顶端分生区几乎不含病毒 提高作物的产量和品质 C 单倍体育种 为适应培养条件发生新的突变 获得自然界没有的新物种 D 生产细胞产物 细胞可产生多种次生代谢产物 不受季节、天气等限制 A．A B．B C．C D．D 9．兰花高贵典雅，但是其种子在自然条件下萌发率很低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。为了让名贵的兰花大量、快速地繁殖，就需要借助植物组织培养技术。下列有关说法错误的是（　　） A．兰花的传统分株繁殖属于无性繁殖 B．兰花植物组织培养过程中，诱导生芽的培养基中不需要添加有机碳源 C．相比于叶肉细胞，利用兰花芽尖的分生区细胞进行植物组织培养更容易成功 D．利用兰花的花粉粒进行单倍体育种也需要用到植物组织培养技术 10．中药藿香长期种植会出现种质退化、易感染病虫害等问题。为解决这些问题，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（如图），以期获得性状优良的突变株。下列叙述不正确的是（　　） A．组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生不定向突变 B．过程①在接种前，外植体常用无水乙醇和次氯酸钠溶液消毒 C．②③④过程添加的植物激素浓度和比例不相同 D．筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术生产药用成分 二、非选择题 11．（2013·天津·高考真题）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。流程如下图。 据图回答下列问题： （1）过程①所需的酶是 。 （2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。 （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。 （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，通过 、 、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。 （5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1~4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1~4中一定是杂种植株的有 。 （6）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。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2．1 植物细胞工程（第2课时）　 植物细胞工程的应用 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、植物繁殖的新途径 1．快速繁殖 (1)概念：用于 快速繁殖 优良品种的 植物组织培养 技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫作 微型繁殖 技术。 (2)实质： 植物组织培养 。 (3)原理：植物细胞的 全能性 。 (4)微型繁殖技术的优点及应用范围 ① 无性 繁殖，能保持 优良品种 的遗传特性。 ② 高效、快速 繁殖，选材少，培养周期短，繁殖率高。 ③不受 自然生长季节的限制 ，便于 自动化 管理，有利于进行工厂化培养。 ④实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 (5)微型繁殖的条件：培养基中加入细胞生命活动所需要的 水、矿质元素 和 小分子有机物 ，还有 植物激素 ，所有加入的物质必须是 无菌的 ， 操作过程 也必须在无菌条件下进行。 2．作物脱毒 (1)进行作物脱毒的原因：进行 无性 繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代；病毒在作物体内逐年积累，导致作物 产量降低 ， 品质变差 。 (2)材料的选取原理：植物的 顶端分生组织 附近(茎尖)的病毒极少，甚至 无病毒 。 (3)解决方法：切取 一定大小的茎尖 进行组织培养，再生植株就有可能 不带病毒 ，从而获得脱毒苗。 (4)理论基础：植物细胞具有 全能性 。 (5)特点：繁殖速度快；不受季节和地域的限制，提高作物 产量和品质 。 (6)成果：已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等经济作物。 二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)原理：整个单倍体育种的原理是 染色体变异，其中花药培养的原理是植物 细胞的全能性 。 (2)过程：花药(或花粉) 愈伤组织 单倍体幼苗纯合子植株 注意：单倍体育种的目的不是获得单倍体植株，单倍体植株一般是高度不育的，在生产上没有推广应用的价值。 (3)优点 ①通过花药(或花粉)培养获得单倍体植株，染色体加倍后，培育出遗传性状相对稳定的 纯合 二倍体植株，这极大地 缩短 了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 ②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，因此它也是进行 体细胞诱变育种 和研究 遗传突变 的理想材料。 (4)缺点：技术相对复杂，需要与 杂交育种 结合，花药培养需要组织培养技术的支持，多限于植物。 (5)成果：早在1974年就成功地培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草，后来，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。 2．突变体的利用 (1)突变体产生的原理： 基因突变 和植物细胞的 全能性 。 (2)突变体的来源：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件 和 诱变因素 (如射线、化学物质等)的影响而产生 突变 。 (3)体细胞诱变育种的过程 (4)优点：通过人工诱变提高愈伤组织的 突变率 ，从而筛选获得抗病、抗盐、高产、优质的新品种，加快育种进程。 (5)缺点：突变具有 不定向性 和 低频性 等特点，因此需要处理大量突变材料 ，并从中选出符合人们需要的品种。 (6)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等 三、细胞产物的工厂化生产 1．次生代谢物 (1)概念：植物代谢产生的一些一般认为 不是 植物基本的生命活动所必需的产物。 (2)本质：一类 小分子有机化合物 (如酚类、萜类和含氮化合物等)。 (3)作用：在植物 抗病、抗虫 等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等重要来源。 (4)技术基础： 植物细胞培养 技术，在离体条件下对 单个植物细胞 或 细胞团 进行培养使其增殖。 (5)缺点 ①植物细胞的次生代谢物 含量很低 ； ②有些产物不能或难以通过 化学合成途径 得到。 2．细胞产物的工厂化生产 (1)概念：通过大规模人工培养植物细胞，从中提取 细胞代谢 过程中的产物。目前获得的细胞产物主要有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 (2)过程： 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物 说明：利用植物组织培养技术生产细胞产物时，并不需要获得相应个体，只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中提取细胞产物。 (3)优点：细胞产物的工厂化生产不占用耕地，几乎 不受季节、天气 等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 (4)实例 ①紫草宁是从 紫草细胞 中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。 ②紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种 次生代谢物 ，具有高抗癌活性。 ③利用人参 细胞培养 来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。 一、植物繁殖的新途径 1、两种植物繁殖新途径的比较 项目 快速繁殖 作物脱毒 概念或原理 用于快速繁殖优良品种的植物组 织培养技术 植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒 特点 ①高效、快速实现种苗大量繁殖 ②保持优良品种的遗传特性 获得高产、优质的植株 联系 都是无性生殖 [易错易混]　脱毒苗≠抗毒苗 (1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成，不含有 病毒 )进行 组织培养 而获得的，属于 细胞工程 的范畴。 (2)抗毒苗是把 某抗病毒基因 导入到受体植株中，并通过一定的方法培养形成的，属于 基因工程的范畴。 2、知识拓展——人工种子 (1)概念：人工种子是 以植物组织培养 得到的 胚状体 、 不定芽 、 顶芽 和 腋芽 等为材料，经过 人工薄膜 包装得到的种子。人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。 (2)人工种子的组成及作用 (3)人工种子的制备过程 外植体―→―→ (4)人工种子的主要优点 ①可使在自然条件下 繁殖能力差 、 结籽困难 或 发芽率低 的植物得以繁殖。 ②固定杂种优势。天然种子是通过 有性繁殖 的方式产生的，因而会造成某些遗传性状的改变；而人工种子的产生在本质上属于 无性繁殖 ，一旦获得具有 杂种优势 的品种，可以一直 保持杂种优势 。 ③是一种快捷高效的繁殖方式，可以产业化生产，提高 农业自动化 程度。 ④可人为控制植物的 生长发育 与 抗逆性 ，使种子的生产 不受季节 、 气候 和 地域 的限制。 ⑤用人工种子播种可以节约粮食。 (5)实例：我国的科学工作者已成功制备出芹菜、花椰菜、桉树和水稻的人工种子，并得到了较高的发芽率。 二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 1、单倍体育种的注意事项 (1)培育作物新品种时，单倍体育种的流程不仅包括 花药(花粉)离体培养 ，还包括 人工诱导染色体加倍 ，所以单倍体育种得到的一般是 纯合的二倍体植株 ，而不是 单倍体植株 。 (2)花药(花粉)离体培养是以花药(花粉)作为 外植体 的植物组织培养，从技术层面上看，属于 无性繁殖(组织培养) 的技术；但从生殖方式上看，属于 有性生殖(单性生殖) 。 (3)体细胞诱变育种的原理是 突变 ，包括 基因突变 和 染色体变异 。　　　　　　　　　　　　　 [易错易混]　单倍体育种得到的后代不一定都是纯合子 (1)如果单倍体植株由二倍体(假设基因型为AaBb)植株 配子发育 而来，则基因型为ab、Ab、aB、AB的单倍体植株，经 秋水仙素处理 后基因型分别变为aabb、AAbb、aaBB、AABB，得到的全是 二倍体 ，均为纯合子。 (2)如果单倍体植株由四倍体(假设基因型为AAaaBBbb)植株配子发育而来：①若单倍体植株的基因型为 aabb、AAbb、AABB、aaBB ，经秋水仙素处理后基因型分别为aaaabbbb、AAAAbbbb、AAAABBBB、aaaaBBBB，得到的全是 四倍体 ，均为 纯合子 ；②若单倍体植株的基因为 AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb ，经秋水仙素处理后基因型分别变为AAaaBBbb、AAaaBBBB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是 四倍 体，但均不是纯合子。 2、初生代谢和次生代谢的比较 3、植物组织培养与植物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 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、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 （限时：15min） 一、单选题 1．（2022·上海·高考真题）地钱具有重要的药用价值，若要利用叶片快速人工繁育，可用的技术是（　　） A．单倍体育种技术 B．干细胞技术 C．细胞核移植技术 D．植物组织培养技术 【答案】D 【分析】植物组织培养技术：（1）过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）→愈伤组织→胚状体→植株（新植体）；（2）原理：植物细胞的全能性；（3）条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）；（4）植物细胞工程技术的应用：植物繁殖的新途径（包括微型繁殖，作物脱毒、人工种子等）、作物新品种的培育（单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。 【详解】用叶片快速人工繁育，用的技术是植物组织培养，该技术的原理是植物细胞的全能性，D正确， 故选D。 2．研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．马铃薯的茎尖经过灭菌后才能用于脱毒苗培育 B．利用组织培养技术获得的脱毒苗，是具有抗病毒的新品种 C．茎尖和脱分化形成的愈伤组织细胞中核酸种类相同 D．兼顾成苗率和脱毒率，马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27mm 【答案】D 【分析】分析题图：图示表示茎尖外植体大小对苗的脱毒率和成活率的影响，实验的自变量是茎尖大小，因变量是成苗率和脱毒率。 【详解】A、马铃薯茎尖经过灭菌后会死亡，用于脱毒苗培育之前需要经过消毒处理，A错误； B、利用组织培养技术获得的脱毒苗，是脱毒苗，而非能抗病毒，B错误； C、核酸包括DNA和RNA，由于基因的选择性表达，茎尖和脱分化形成的愈伤组织细胞中核酸种类不完全相同，C错误； D、据图可知，实验范围内，在茎尖外植体为0.27mm时成苗率和脱毒率均相对较高，是马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小，D正确。 故选D。 3．中医常说“百病从肝治，养肝如养命”。近年来，我国酒精性肝病的发病率逐年提升，危害仅次于病毒性肝炎。研究发现，雪莲次生代谢物对急性酒精肝损伤具有较好的防治作用，利用植物细胞培养技术生产雪莲次生代谢物的大致流程如下。下列相关叙述错误的是（　　） A．从雪莲中提取的次生代谢物是雪莲生长所必需的 B．经射线处理①后可能获得雪莲培养物高产的细胞 C．切取雪莲茎尖进行组织培养可获得脱毒苗 D．培养细胞获得次生代谢物时使用的是液体培养基 【答案】A 【分析】植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。 【详解】A、次生代谢物不是雪莲生长必需的产物，A错误； B、可用射线处理①愈伤组织，促使其发生突变，从中筛选雪莲培养物高产的细胞，B正确； C、茎尖中带毒少或无毒，因而切取一定大小的茎尖进行组织培养可获得脱毒苗，C正确； D、细胞产物的工业化生产是从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，该过程使用的是液体培养基，D正确。 故选A。 4．2021年5月22日，“杂交水稻之父”袁隆平永远离开了我们，但他的杂交水稻事业仍在继续。杂交育种、航天育种、单倍体育种和多倍体育种等育种方法都在蓬勃开展，造福人类。下列叙述不正确的是（    ） A．杂交育种可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上 B．航天育种可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的 C．与正常二倍体水稻相比，单倍体水稻的植株弱小，且产量低 D．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成 【答案】C 【分析】诱变育种：在人为的条件下，利用物理、化学等因素，诱发生物体产生突变，从中选择，培育成动植物和微生物的新品种。 【详解】A、杂交育种的原理是基因重组，可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上，A正确； B、航天育种的原理是基因突变，可以大大提高突变率，但不一定能达到育种目的，因为突变是不定向的，B正确； C、单倍体水稻的植株弱小且高度不育，一般不会结籽粒，C错误； D、在多倍体育种过程中，需用秋水仙素处理，抑制纺锤丝的形成，使细胞中染色体数目加倍，D正确。 故选C。 5．科学家在野外发现了一种耐盐碱、低产的纯合水稻品种甲，用另一种不耐盐碱、高产的纯合水稻品种乙与品种甲杂交，培育出了耐盐碱、高产优良水稻品种丙。下列相关叙述错误的是（　　） A．利用品种甲和乙培育出品种丙的育种原理是基因重组 B．品种丙自交所结的种子第二年不再能够继续留种使用 C．利用丙的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限 D．人工选择能改变水稻变异的方向和基因频率改变的速率 【答案】D 【分析】杂交育种： 方法：杂交→自交→选优； 原理：基因重组 ； 优点：不同个体的优良性状可集中于同一个体上； 缺点：时间长，需要及时发现优良性状。 【详解】A、根据题中信息，“科学家用另一种不耐盐碱、高产的纯合水稻品种乙与品种甲杂交”可知育种方法是杂交育种，原理是基因重组，A正确； B、甲、乙都是纯合子，品种丙是杂合子，品种丙自交所结的种子即F2自交子代会出现性状分离，不能全部保持耐盐碱、高产的优良性状，故品种丙自交所结的种子第二年不能继续留种使用，B正确； C、如果为了缩短育种年限，通常利用F1即丙的花粉进行单倍体育种，C正确； D、变异是不定向的，人工选择不能改变变异的方向，D错误。 故选D。 6．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。为培育抗黑腐病杂种植株，研究者设计如下流程，紫外线处理可以使细胞染色体损伤而丧失分裂能力。下列相关叙述正确的是（　　） A．过程①可以使用蜗牛消化道提取液来处理两种细胞 B．过程②后，显微镜下观察到有叶绿体的细胞即为融合细胞 C．③④的培养基中需加入特定含量植物激素，无需更换培养基 D．再生植株可直接移栽入土，进行黑腐病菌接种实验可对杂种植株进行鉴定 【答案】A 【分析】分析题图：图示为采用植物体细胞杂交技术获得抗黑腐病杂种植株的流程图，其中①表示采用酶解法（纤维素酶和果胶酶）去除细胞壁的过程；②表示诱导原生质体融合的过程；③是脱分化形成愈伤组织的过程。 【详解】A、蜗牛消化道的提取液中含有纤维素酶和果胶酶，过程①是去除细胞壁，可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，故过程①可以使用蜗牛消化道提取液来处理两种细胞，A正确； B、过程②表示诱导原生质体融合的过程，显微镜下观察有无叶绿体作为初步筛选的标志，还需要鉴定是否具有抗黑腐病特性来确定融合细胞，B错误； C、过程③是脱分化形成愈伤组织的过程，④是再分化过程，两者所需的植物激素比例不同，故需要更换培养基，C错误； D、再生植株不可直接移栽入土，需要经过练苗方可移栽，D错误。 故选A。 7．紫杉醇是一种抗癌药物，主要从红豆杉树皮中分离提取。目前采用物理或化学方法将红豆杉愈伤组织固定在一定空间内，实现紫杉醇的规模化生产是提高紫杉醇产量、保护稀缺资源红豆杉、解决紫杉醇药源紧缺的一种有效方法。下列相关叙述正确的是（　　） A．诱导红豆杉再分化形成愈伤组织时，需生长素和细胞分裂素配合使用 B．采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源的液体培养基 C．大规模培养红豆杉愈伤组织时需要以牛肉膏、蛋白胨等含氮有机物充当氮源 D．用液体培养基培养固定的愈伤组织生产紫杉醇时，不需要通入无菌空气 【答案】B 【分析】植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽最终形成植物体。影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素。植物激素中细胞分裂素和生长素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。生长素和细胞分裂素的比值高时，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；比值适中时，促进愈伤组织的生长。 【详解】A、通过植物组织培养诱导红豆杉脱分化形成愈伤组织，A错误； B、采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源的液体培养基，便于收集表达产物，B正确； C、大规模培养红豆杉愈伤组织时需要以含氮无机盐充当氮源，C错误； D、用液体培养基培养固定在一定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，需要通入无菌空气，利于细胞进行有氧呼吸，D错误。 故选B。 8．植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并取得了显著的社会效益和经济效益。下列关于植物细胞工程的应用的叙述，错误的是（　　） 选项 应用技术 原理或取材原因 优势 A 快速繁殖 植物细胞的全能性 繁殖快、保持亲本遗传特性 B 作物脱毒 植物顶端分生区几乎不含病毒 提高作物的产量和品质 C 单倍体育种 为适应培养条件发生新的突变 获得自然界没有的新物种 D 生产细胞产物 细胞可产生多种次生代谢产物 不受季节、天气等限制 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】利用植物组织培养技术培育脱毒苗，获得的不是抗病毒的新品种，还是原来的品种，不过没有病毒，仍然有可能感染病毒。快速繁殖，用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖，微型繁殖技术可以使作物保持优良品种的遗传特性，可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 【详解】A、快速繁殖，用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖，微型繁殖技术可以使作物保持优良品种的遗传特性，可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，其原理是植物细胞的全能性，A正确； B、由于植物顶端分生区几乎不含病毒，利用植物组织培养技术培育脱毒苗可以提高作物的产量和品质，B正确； C、单倍体育种花药离体培养环节涉及植物组织培养技术，体现了植物细胞具有全能性，其优点是能明显缩短育种年限，C错误； D、细胞的工厂化生产利用的是细胞次生代谢产物的产生，不受季节、天气等限制，D正确。 故选C。 9．兰花高贵典雅，但是其种子在自然条件下萌发率很低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题。为了让名贵的兰花大量、快速地繁殖，就需要借助植物组织培养技术。下列有关说法错误的是（　　） A．兰花的传统分株繁殖属于无性繁殖 B．兰花植物组织培养过程中，诱导生芽的培养基中不需要添加有机碳源 C．相比于叶肉细胞，利用兰花芽尖的分生区细胞进行植物组织培养更容易成功 D．利用兰花的花粉粒进行单倍体育种也需要用到植物组织培养技术 【答案】B 【分析】植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，其过程为：离体的植物组织，器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织（高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织），愈伤组织经过再分化过程形成胚状体，进一步发育成为植株。 【详解】A、兰花的传统分株繁殖不涉及精卵结合过程，属于无性繁殖，A正确； B、兰花植物组织培养过程中一般需要添加碳源,B错误； C、由于茎尖分裂能力强，全能性高，故利用茎尖分生区比利用叶肉细胞进行植物组织培养更容易成功，C正确； D、植物组织培养可将外植体培育为完整植株，利用兰花的花粉粒进行单倍体育种也需要用到植物组织培养技术，D正确。 故选B。 10．中药藿香长期种植会出现种质退化、易感染病虫害等问题。为解决这些问题，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（如图），以期获得性状优良的突变株。下列叙述不正确的是（　　） A．组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生不定向突变 B．过程①在接种前，外植体常用无水乙醇和次氯酸钠溶液消毒 C．②③④过程添加的植物激素浓度和比例不相同 D．筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术生产药用成分 【答案】B 【分析】植物组织培养是指将离体的植物器官、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，主要包括脱分化和再分化两个步骤。 【详解】A、植物组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生突变，但突变是不定向的，A正确； B、消毒通常使用体积分数为70%的酒精，不用无水乙醇，B错误； C、②③④过程添加的植物激素种类相同，但浓度和比例不同，C正确； D、筛选出目标突变株后可利用植物组织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。 故选B。 二、非选择题 11．（2013·天津·高考真题）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。流程如下图。 据图回答下列问题： （1）过程①所需的酶是 。 （2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。 （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。 （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，通过 、 、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。 （5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1~4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1~4中一定是杂种植株的有 。 （6）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。 【答案】 （1）纤维素酶和果胶酶 （2）叶绿体 （3）保持原生质体完整性 细胞壁 （4）双亲（或花椰菜和黑芥 ） 解离 漂洗 （5）1、2、4 （6）黑腐病菌 【详解】（1）要得到植物细胞的原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶处理细胞，使细胞壁分解。 （2）由于要培养的是抗黑腐病的花椰菜，所以需要供体含有黑腐病抗性基因，供体是由光照培养的黑芥苗提供的，所以供体一定含有叶绿体。 （3）原生质体培养液中加入甘露醇其作用是避免原生质体吸水涨破，原生质体经过细胞壁再生，才能进行分裂分化。 （4）要看再生植株染色体变异类型需要观察再生植株与双亲的染色体差异，观察染色体需要经过解离、漂洗、染色和制片几个过程。 （5）再生植株1、2、4同时含有花椰菜和黑芥的基因组，所以一定是杂种植株。 （6）黑腐病菌的抗性基因进入到杂种植物体内，杂种植株能抗黑腐病，所以对杂种植株进行病菌接种实验，是筛选杂种植株的方法。 4 / 4 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