2.1 植物细胞工程（第1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1课时）　 植物细胞工程的基本技术 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、细胞工程的概念和分类 对概念的理解 理论基础 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等 操作水平 细胞器、细胞或组织水平 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类, 植物细胞工程 植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术 动物细胞工程 动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等技术 二、植物细胞工程的基本技术 1．细胞的全能性及表现 (1)细胞全能性概念：细胞经过 分裂和分化 后，仍然具有产生 完整生物体 或分化成其他 各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。 (2)原因：一般来说，生物体每个细胞中都含有发育成为 完整个体 所需的全部遗传信息。 (3)体内细胞不能表现全能性 ①实例：芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 ②原因：在特定的 时间和空间 条件下，细胞中的基因会 选择性地表达 。 2．植物组织培养技术 (1)概念：将 离体的植物器官、组织、细胞 等，培养在 人工配制的培养基 上，给予适宜的 培养条件 ，诱导其产生 完整植株 的技术。这些离体的植物器官、组织或细胞称为 外植体 。 (2)原理：植物细胞具有 全能性 。 (3)前提： 离体的 植物器官、组织或细胞。 (4)条件：人工配制的培养基， 适宜的 培养条件。 三、菊花的组织培养 1．原理依据 (1)在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过 脱分化 ，即失去其特有的结构和功能，转变成 未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，称为愈伤组织。 (2)愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为 再分化 。 (3)植物激素中 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激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 2．植物组织培养流程 接种外植体 →诱导 愈伤组织 →诱导 生芽 →诱导 生根 →移栽成活 3．菊花的组织培养 (1)理论基础：植物细胞具有 全能性 。 (2)基本过程 ―→ ①愈伤组织：在一定的 激素和营养等条件 的诱导下，已经分化的细胞可以经过 脱分化 ，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞，进而形成不定形的 薄壁组织 团块，这称为 愈伤组织 。 ②脱分化：是由 已经分化 的植物组织或细胞产生 愈伤组织 的过程。 ③再分化：愈伤组织 重新分化 成 根或芽等器官 的过程。 (3)植物激素的作用：关键性激素是 生长素 和 细胞分裂素 ，启动细胞分裂、 脱分化 和 再分化 ，二者的浓度、使用的 先后顺序 及用量的 比例 等都会影响植物细胞的 发育方向 。 (4)菊花培养的方法步骤 四、植物体细胞杂交技术 1．概念：是指将 不同来源 的植物体细胞，在一定条件下融合成 杂种细胞 ，并把杂种细胞培育成 新植物体 的技术。 2．原理：细胞膜的 流动性 和植物细胞一般具有 全能性 。 3．植物体细胞杂交技术流程图 (1)去除细胞壁：用 纤维素酶 和 果胶酶 去除植物细胞壁，获得 原生质体 。 (2)诱导原生质体融合的方法 ①物理法： 电融合法 、 离心法 等。 ②化学法：用 聚乙二醇(PEG) 融合法、 高Ca2＋—高pH 融合法等。 4．意义：植物体细胞杂交技术打破 生殖隔离 ，实现 远缘杂交育种 ，培育植物新品种。 一、　细胞的全能性的内涵与外延 1、原因：一般来说，生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 完整个体或 分化成各种细胞 所必需的全部遗传信息。 2、不同细胞的全能性大小比较 ①体细胞的全能性：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＞ 干细胞 ＞ 生殖细胞 ＞体细胞。 ③不同生物细胞的全能性：植物细胞＞动物细胞。 3、具有全能性不等于体现全能性 ①具有全能性：理论上，活细胞都具有全能性。 ②体现全能性：只有发育成 完整个体 或 分化成各种细胞 ，才能说明体现了细胞的全能性；种子发育成完整植株， 不能 体现细胞的全能性。因为种子中的 已完成了早期发育，相当于 新植物体的幼体 ，没有体现出细胞具有发育成 完整植株 或分化成 其他各种细胞 的潜能。　　 二、　植物组织培养探究实践——菊花组织培养 1、植物过程组织培养 2、正确区分脱分化与再分化 项目 脱分化 再分化 过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→胚状体(长出芽和根) 形成体特点 不定形的薄壁组织团块 有根和芽 不同条件 一般不需要光照 需要光照 3、明确植物组织培养的四个条件 (1)离体：即离体的植物细胞、组织、器官，即需要 外植体 。 (2)无菌、无毒的环境：①外植体的消毒(流水冲洗→酒精消毒→无菌水清洗→次氯酸钠溶液处理→无菌水清洗)；②灭菌处理(培养基及相关器械都要 灭菌 ，接种操作在 酒精灯火焰旁 进行)。 (3)适宜的培养基：一定的营养物质、植物激素。 生长素用量/细胞分裂素用量 植物细胞的发育方向 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 促进愈伤组织的形成 ①营养物质：植物组织培养中所需的碳源一般为 蔗糖 ，少数为 葡萄糖 和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的 碳源 ，又可维持相对适中的 渗透压 ，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，可能造成渗透压过高。 ②关键激素：生长素和细胞分裂素。 (4)植物激素在组织培养中的作用 ①在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。植物激素中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。 ②当同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的 比例 影响植物细胞的发育方向 (5)适宜的环境条件：温度和pH。 三、植物体细胞杂交技术 1、植物体细胞杂交技术原理 2、植物体细胞杂交技术过程 3、有关植物体细胞杂交的7点说明 (1)植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用 纤维素酶 和 果胶酶 去除。 (2)植物体细胞融合成功的标志：产生新的 细胞壁 。在此过程中 高尔基体 与细胞壁的形成有关，同时该过程还需要 线粒体 提供能量。 (3)植物体细胞杂交的结果：产生新的植株。 (4)融合后的杂种细胞筛选 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： 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。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。 (5)植物体细胞杂交的生殖方式： 无性生殖 。 (6)遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞虽然具有 两种细胞的遗传物质 ，但这些遗传物质并 不一定都表达 ，且遗传物质的传递 不遵循 孟德尔遗传规律。 (7)染色体数的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞，染色体数、染色体组数都采用直接相加的方法。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 ，染色体组数为 4 ，基因型为 AabbccDd 。 说明：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、染色体组数还是基因型都采用直接相加的方法，而植物有性杂交则为先减半再相加。 4、知识拓展 (1)植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 项目 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 选材 根尖、茎尖、具有形成层等易诱导形成愈伤组织的部位 不同来源的植物体细胞 技术操作 脱分化、再分化 脱分化、再分化，酶解法去除细胞壁，诱导原生质体融合 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技术较复杂 (2)植物体细胞杂交与有性杂交的比较 类型 植物体细胞杂交 有性杂交 生殖类型 无性生殖 有性生殖 变异类型 染色体变异 基因重组 染色体数 融合的两个体细胞中染色体数之和 精子与卵细胞中的染色体数之和 遗传规律 不遵循孟德尔遗传规律 遵循孟德尔遗传规律 5．应用 (1)前景：科学家利用植物体细胞杂交技术培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。我国科学家还在木本植物的体细胞杂交方面取得了不少成果，培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。 (2)局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。 （限时：15min） 一、单选题 1．（2022·辽宁·高考真题）蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（　　） A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 2．（9-10高二下·吉林·期中）植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序以及诱导的植物激素分别是（　　） ①体细胞全能性　②离体植物器官、组织或细胞　③根、芽　④生长素和细胞分裂素　⑤生长素和乙烯　⑥愈伤组织　⑦再分化　⑧脱分化　⑨植物体 A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤ C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑤⑥③、④ 3．（24-25高三上·山西朔州·期末）紫花苜蓿是营养价值很高的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁、可与植物蛋白质结合，防止反刍动物采食后发生鼓胀病。科研小组通过植物体细胞杂交技术培育出兼具二者优良性状的杂交种。下列叙述正确的是（　　） A．可用灭活病毒诱导法、PEG融合法等诱导融合 B．为防止杂菌污染，融合的原生质体需放在无菌蒸馏水中 C．诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照，而后续培养需要 D．由愈伤组织到杂种植株需要经过脱分化、再分化过程 4．（23-24高二下·湖北武汉·期末）已知番茄是二倍体植株，马铃薯是四倍体植株，如图为马铃薯和番茄的体细胞杂交过程图。下列分析正确的是（　　） A．过程①应置于等渗溶液中，利用胰蛋白酶处理细胞 B．过程②是诱导原生质体融合，可利用聚乙二醇和灭活的病毒等方法处理 C．过程④⑤一般均需要添加生长素和细胞分裂素，且添加比例相同 D．可通过检测染色体数量鉴定植株A7是否为杂种植株 5．（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。下列说法错误的是（　　） 品种B组织培养阶段 生长素/μmol·L-1 细胞分裂素/μmol·L-1 Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1 Ⅱ诱导形成芽 m2 n2 Ⅲ诱导生根 m3 n3 A．阶段Ⅰ选取植物幼嫩部位比成熟部位容易诱导成功 B．用作植物组织培养的外植体，通常需要先用酒精消毒，再用次氯酸钠灭菌 C．若要改良品种A的蛋白质含量，可以用γ射线照射Ⅰ愈伤组织 D．生长素和细胞分裂素的配比是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键因素 6．（2024·山东青岛·模拟预测）在植物组织培养过程中，外植体经诱导产生丛芽和不定根，将幼苗转移至蛭石或珍珠岩等环境中，经炼苗和壮苗后再移栽入土。下列说法正确的是（　　） A．植物组织培养过程使用的培养基均需加入琼脂 B．对外植体消毒需要用次氯酸钠和体积分数95%的酒精 C．脱分化形成愈伤组织的过程，与基因的选择性表达无关 D．启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和赤霉素 7．（23-24高二下·湖北·期中）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。丧失再生能力后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。下列叙述错误的是（　　）    A．杂交过程中的一个关键环节就是②，除了使用聚乙二醇，还可用高Ca2+—高pH等方法 B．在显微镜下可通过观察融合细胞中有无供体的叶绿体来初步筛选杂种细胞 C．融合后的原生质体经过再分化形成愈伤组织，该过程不需要光照条件 D．用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异 8．（2024·江苏南通·二模）摇摆式间歇浸没生物反应器通过摆动架的倾斜摆动，使培养液周期性间歇浸没组培苗，实现组培苗的快速生长。相关叙述正确是（　　） A．获得组织苗的培养基含有水、无机盐、蔗糖、琼脂和激素等多种营养物质 B．获得组培苗的步骤：外植体→脱分化形成胚状体→再分化形成试管苗 C．间歇摆动提高培养液溶氧量，有利于组培苗进行有氧呼吸，提高生长速度 D．经过间歇浸没培养获得的植株需要消毒后炼苗再移栽到经灭菌处理的土壤中 9．（23-24高二下·广东梅州·期末）科研人员利用野生型清水紫花苜蓿（2n=32）和里奥百脉根（2n=12）为材料培育抗鼓胀病的新型牧草，研究主要流程如下图。下列说法正确的是（　　） 注:IOA 可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R-6G可阻止线粒体的功能 A．用酶解法获得原生质体，需控制处理时间，以免酶破坏细胞膜 B．②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织 C．③过程诱导生芽的培养基中细胞分裂素与生长素的浓度比值高于②过程 D．图示技术可克服远缘杂交不亲和的障碍，③过程产生的再生植株是不可育的多倍体 二、非选择题 10．（22-23高二下·江苏扬州·期中）下图是科学家利用滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆进行体细胞杂交，培育“耐盐-高产大豆”新品种的过程，请回答下列问题： (1)图中①过程使用了 酶去除细胞壁，获得植物原生质体。此过程利用了酶的 性。 (2)过程②一般用 作为化学诱导剂，使两种细胞的原生质体融合。若过程②形成的细胞均为2个细胞融合而来，则经过该过程后，产生的融合细胞最多有 种。过程③与 （填细胞器名称）活动直接相关。 (3)图中④⑤过程运用的技术是 ，体现出植物细胞具有 性，其中步骤⑤是 过程。 (4)科学家在甲瓶的培养基中加入了0.6%的NaCl，发现仅有部分细胞转变为愈伤组织，未转变为愈伤组织的细胞是 （填“滩涂野耐盐大豆细胞”“普通高产大豆细胞”或“杂种细胞”）。 (5)上述体细胞杂交方法克服了滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆远缘杂交的障碍。除了上述办法，还可以采用其他思路获得上述新品种，请简要列举一种思路 。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2．1 植物细胞工程（第1课时）　 植物细胞工程的基本技术 （必背要点+必知重难+知识检测） 一、细胞工程的概念和分类 对概念的理解 理论基础 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等 操作水平 细胞器、细胞或组织水平 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类, 植物细胞工程 植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术 动物细胞工程 动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等技术 二、植物细胞工程的基本技术 1．细胞的全能性及表现 (1)细胞全能性概念：细胞经过 分裂和分化 后，仍然具有产生 完整生物体 或分化成其他 各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。 (2)原因：一般来说，生物体每个细胞中都含有发育成为 完整个体 所需的全部遗传信息。 (3)体内细胞不能表现全能性 ①实例：芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 ②原因：在特定的 时间和空间 条件下，细胞中的基因会 选择性地表达 。 2．植物组织培养技术 (1)概念：将 离体的植物器官、组织、细胞 等，培养在 人工配制的培养基 上，给予适宜的 培养条件 ，诱导其产生 完整植株 的技术。这些离体的植物器官、组织或细胞称为 外植体 。 (2)原理：植物细胞具有 全能性 。 (3)前提： 离体的 植物器官、组织或细胞。 (4)条件：人工配制的培养基， 适宜的 培养条件。 三、菊花的组织培养 1．原理依据 (1)在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过 脱分化 ，即失去其特有的结构和功能，转变成 未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，称为愈伤组织。 (2)愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程称为 再分化 。 (3)植物激素中 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激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 2．植物组织培养流程 接种外植体 →诱导 愈伤组织 →诱导 生芽 →诱导 生根 →移栽成活 3．菊花的组织培养 (1)理论基础：植物细胞具有 全能性 。 (2)基本过程 ―→ ①愈伤组织：在一定的 激素和营养等条件 的诱导下，已经分化的细胞可以经过 脱分化 ，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞，进而形成不定形的 薄壁组织 团块，这称为 愈伤组织 。 ②脱分化：是由 已经分化 的植物组织或细胞产生 愈伤组织 的过程。 ③再分化：愈伤组织 重新分化 成 根或芽等器官 的过程。 (3)植物激素的作用：关键性激素是 生长素 和 细胞分裂素 ，启动细胞分裂、 脱分化 和 再分化 ，二者的浓度、使用的 先后顺序 及用量的 比例 等都会影响植物细胞的 发育方向 。 (4)菊花培养的方法步骤 四、植物体细胞杂交技术 1．概念：是指将 不同来源 的植物体细胞，在一定条件下融合成 杂种细胞 ，并把杂种细胞培育成 新植物体 的技术。 2．原理：细胞膜的 流动性 和植物细胞一般具有 全能性 。 3．植物体细胞杂交技术流程图 (1)去除细胞壁：用 纤维素酶 和 果胶酶 去除植物细胞壁，获得 原生质体 。 (2)诱导原生质体融合的方法 ①物理法： 电融合法 、 离心法 等。 ②化学法：用 聚乙二醇(PEG) 融合法、 高Ca2＋—高pH 融合法等。 4．意义：植物体细胞杂交技术打破 生殖隔离 ，实现 远缘杂交育种 ，培育植物新品种。 一、　细胞的全能性的内涵与外延 1、原因：一般来说，生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 完整个体或 分化成各种细胞 所必需的全部遗传信息。 2、不同细胞的全能性大小比较 ①体细胞的全能性：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＞ 干细胞 ＞ 生殖细胞 ＞体细胞。 ③不同生物细胞的全能性：植物细胞＞动物细胞。 3、具有全能性不等于体现全能性 ①具有全能性：理论上，活细胞都具有全能性。 ②体现全能性：只有发育成 完整个体 或 分化成各种细胞 ，才能说明体现了细胞的全能性；种子发育成完整植株， 不能 体现细胞的全能性。因为种子中的胚已完成了早期发育，相当于 新植物体的幼体 ，没有体现出细胞具有发育成 完整植株 或分化成 其他各种细胞 的潜能。　　 二、　植物组织培养探究实践——菊花组织培养 1、植物过程组织培养 2、正确区分脱分化与再分化 项目 脱分化 再分化 过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→胚状体(长出芽和根) 形成体特点 不定形的薄壁组织团块 有根和芽 不同条件 一般不需要光照 需要光照 3、明确植物组织培养的四个条件 (1)离体：即离体的植物细胞、组织、器官，即需要 外植体 。 (2)无菌、无毒的环境：①外植体的消毒(流水冲洗→酒精消毒→无菌水清洗→次氯酸钠溶液处理→无菌水清洗)；②灭菌处理(培养基及相关器械都要 灭菌 ，接种操作在 酒精灯火焰旁 进行)。 (3)适宜的培养基：一定的营养物质、植物激素。 生长素用量/细胞分裂素用量 植物细胞的发育方向 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 促进愈伤组织的形成 ①营养物质：植物组织培养中所需的碳源一般为 蔗糖 ，少数为 葡萄糖 和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的 碳源 ，又可维持相对适中的 渗透压 ，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，可能造成渗透压过高。 ②关键激素：生长素和细胞分裂素。 (4)植物激素在组织培养中的作用 ①在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。植物激素中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。 ②当同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的 比例 影响植物细胞的发育方向 (5)适宜的环境条件：温度和pH。 三、植物体细胞杂交技术 1、植物体细胞杂交技术原理 2、植物体细胞杂交技术过程 3、有关植物体细胞杂交的7点说明 (1)植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用 纤维素酶 和 果胶酶 去除。 (2)植物体细胞融合成功的标志：产生新的 细胞壁 。在此过程中 高尔基体 与细胞壁的形成有关，同时该过程还需要 线粒体 提供能量。 (3)植物体细胞杂交的结果：产生新的植株。 (4)融合后的杂种细胞筛选 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： 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。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。 (5)植物体细胞杂交的生殖方式： 无性生殖 。 (6)遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞虽然具有 两种细胞的遗传物质 ，但这些遗传物质并 不一定都表达 ，且遗传物质的传递 不遵循 孟德尔遗传规律。 (7)染色体数的变化：经植物体细胞杂交形成的杂种细胞，染色体数、染色体组数都采用直接相加的方法。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 ，染色体组数为 4 ，基因型为 AabbccDd 。 说明：体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、染色体组数还是基因型都采用直接相加的方法，而植物有性杂交则为先减半再相加。 4、知识拓展 (1)植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 项目 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 选材 根尖、茎尖、具有形成层等易诱导形成愈伤组织的部位 不同来源的植物体细胞 技术操作 脱分化、再分化 脱分化、再分化，酶解法去除细胞壁，诱导原生质体融合 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技术较复杂 (2)植物体细胞杂交与有性杂交的比较 类型 植物体细胞杂交 有性杂交 生殖类型 无性生殖 有性生殖 变异类型 染色体变异 基因重组 染色体数 融合的两个体细胞中染色体数之和 精子与卵细胞中的染色体数之和 遗传规律 不遵循孟德尔遗传规律 遵循孟德尔遗传规律 5．应用 (1)前景：科学家利用植物体细胞杂交技术培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等杂种植株。我国科学家还在木本植物的体细胞杂交方面取得了不少成果，培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。 (2)局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。 （限时：15min） 一、单选题 1．（2022·辽宁·高考真题）蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是（　　） A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体 【答案】D 【分析】根据题干信息：在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。减少褐变的措施有：减少氧化剂的浓度，如勤换培养基，或添加抗氧化剂。在植物组织培养的过程中，一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体。 【详解】A、液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正确； B、适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可减少代谢积累的氧化剂的浓度，从而减少褐变，B正确； C、根据题干信息：在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变，可知在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确； D、一般选用代谢旺盛、再生能力强的器官或组织为材料制备外植体，D错误。 故选D。 2．（9-10高二下·吉林·期中）植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序以及诱导的植物激素分别是（　　） ①体细胞全能性　②离体植物器官、组织或细胞　③根、芽　④生长素和细胞分裂素　⑤生长素和乙烯　⑥愈伤组织　⑦再分化　⑧脱分化　⑨植物体 A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B．①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤ C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑤⑥③、④ 【答案】A 【分析】植物组织培养依据的原理为植物体细胞的全能性，即已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能；培养过程的顺序是离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化形成愈伤组织，再分化形成根、芽等器官进而形成新的植物体。 【详解】组织培养是利用体细胞全能性的原理，将植物的细胞、组织或器官进行离体培养，使这些已分化的细胞脱分化形成愈伤组织，再分化成植物的根、芽等器官，这个过程是在无菌条件下，用生长素、细胞分裂素激发而完成的，A正确。 故选A。 3．（24-25高三上·山西朔州·期末）紫花苜蓿是营养价值很高的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁、可与植物蛋白质结合，防止反刍动物采食后发生鼓胀病。科研小组通过植物体细胞杂交技术培育出兼具二者优良性状的杂交种。下列叙述正确的是（　　） A．可用灭活病毒诱导法、PEG融合法等诱导融合 B．为防止杂菌污染，融合的原生质体需放在无菌蒸馏水中 C．诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照，而后续培养需要 D．由愈伤组织到杂种植株需要经过脱分化、再分化过程 【答案】C 【分析】植物体细胞杂交技术：将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。 【详解】A、植物体细胞杂交可用电融合、PEG融合等诱导融合，不可用灭活病毒诱导法，A错误； B、放在无菌水中，融合的原生质体因为缺乏细胞壁会吸水涨破，B错误； C、脱分化诱导形成愈伤组织期间一般不需要光照，而后续再分化的过程需要光照，C正确； D、愈伤组织到杂种植株需要经过再分化过程，不需要脱分化的过程，D错误。 故选C。 4．（23-24高二下·湖北武汉·期末）已知番茄是二倍体植株，马铃薯是四倍体植株，如图为马铃薯和番茄的体细胞杂交过程图。下列分析正确的是（　　） A．过程①应置于等渗溶液中，利用胰蛋白酶处理细胞 B．过程②是诱导原生质体融合，可利用聚乙二醇和灭活的病毒等方法处理 C．过程④⑤一般均需要添加生长素和细胞分裂素，且添加比例相同 D．可通过检测染色体数量鉴定植株A7是否为杂种植株 【答案】D 【分析】据图分析可知，①②③④⑤过程依次分别是：去除细胞壁、原生质体的融合、诱导产生新的细胞壁、脱分化、再分化过程。 【详解】A、过程①中，获得原生质体A1和A2主要利用了纤维素酶和果胶酶的专一性，A错误； B、过程②诱导原生质融合的方法是聚乙二醇，灭活的病毒用于诱导动物细胞融合，B错误； C、生长素和细胞分裂素的浓度和比例不同，可以调控④⑤过程中细胞的脱分化和再分化，C错误； D、已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，A7属于六倍体，可通过检测染色体数量鉴定植株A7是否为杂种植株，D正确。 故选D。 5．（23-24高二下·内蒙古赤峰·期中）某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。下列说法错误的是（　　） 品种B组织培养阶段 生长素/μmol·L-1 细胞分裂素/μmol·L-1 Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1 Ⅱ诱导形成芽 m2 n2 Ⅲ诱导生根 m3 n3 A．阶段Ⅰ选取植物幼嫩部位比成熟部位容易诱导成功 B．用作植物组织培养的外植体，通常需要先用酒精消毒，再用次氯酸钠灭菌 C．若要改良品种A的蛋白质含量，可以用γ射线照射Ⅰ愈伤组织 D．生长素和细胞分裂素的配比是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键因素 【答案】B 【详解】A、植物幼嫩部位富含分生组织，细胞分化程度比成熟部位低，因此Ⅰ阶段选取植物幼嫩部位比成熟部位容易诱导成功，A正确； B、用作植物组织培养的外植体，通常将流水充分冲洗后的外植体用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2-3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2-3次，B错误； C、愈伤组织处于分生状态，易受外界环境因素影响，发生突变，因此若要大幅度改良品种A的蛋白质含量，可以用 γ 射线照射阶段Ⅰ的愈伤组织，C正确； D、生长素和细胞分裂素的配比是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键因素，D正确。 故选B。 6．（2024·山东青岛·模拟预测）在植物组织培养过程中，外植体经诱导产生丛芽和不定根，将幼苗转移至蛭石或珍珠岩等环境中，经炼苗和壮苗后再移栽入土。下列说法正确的是（　　） A．植物组织培养过程使用的培养基均需加入琼脂 B．对外植体消毒需要用次氯酸钠和体积分数95%的酒精 C．脱分化形成愈伤组织的过程，与基因的选择性表达无关 D．启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和赤霉素 【答案】A 【分析】1、植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 2、在植物组织培养时，通过调节生长素和细胞分裂素的比值能影响愈伤组织分化出根或芽．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；比值适中时，促进愈伤组织的生长。 【详解】A、植物组织培养过程中，使用的是固体培养基，固体培养基需加入琼脂作为凝固剂，A正确； B、对外植体消毒一般用体积分数为70%的酒精和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液，不是95%的酒精，B错误； C、脱分化形成愈伤组织的过程，细胞的形态、结构和功能发生改变，其实质是基因的选择性表达，C错误； D、启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素是生长素和细胞分裂素，而不是赤霉素，D错误。 故选A。 7．（23-24高二下·湖北·期中）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。丧失再生能力后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。下列叙述错误的是（　　）    A．杂交过程中的一个关键环节就是②，除了使用聚乙二醇，还可用高Ca2+—高pH等方法 B．在显微镜下可通过观察融合细胞中有无供体的叶绿体来初步筛选杂种细胞 C．融合后的原生质体经过再分化形成愈伤组织，该过程不需要光照条件 D．用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异 【答案】C 【分析】题图分析：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。 【详解】A、杂交过程中的一个关键环节就是②（诱导原生质体融合），除了使用聚乙二醇，还可用高Ca2+—高pH等方法，A正确； B、叶肉细胞有叶绿体，根细胞无叶绿体，在显微镜下可通过观察融合细胞中有无供体的叶绿体来初步筛选杂种细胞 ，B正确； C、融合后的原生质体经过脱分化形成愈伤组织，该过程一般不需要光照条件，C错误； D、该育种方法为植物体细胞杂交技术，杂种植株融合了两种植株的遗传物质，故用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异，D正确。 故选C。 8．（2024·江苏南通·二模）摇摆式间歇浸没生物反应器通过摆动架的倾斜摆动，使培养液周期性间歇浸没组培苗，实现组培苗的快速生长。相关叙述正确是（　　） A．获得组织苗的培养基含有水、无机盐、蔗糖、琼脂和激素等多种营养物质 B．获得组培苗的步骤：外植体→脱分化形成胚状体→再分化形成试管苗 C．间歇摆动提高培养液溶氧量，有利于组培苗进行有氧呼吸，提高生长速度 D．经过间歇浸没培养获得的植株需要消毒后炼苗再移栽到经灭菌处理的土壤中 【答案】C 【分析】植物组织培养中生长素和细胞分裂素使用比例对植物细胞发育的影响：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。比值适中时，促进愈伤组织的形成。 【详解】A、琼脂是凝固剂，不提供营养，A错误； B、外植体脱分化可以形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成胚状体，B错误； C、间歇摆动提高培养液溶氧量，有利于组培苗进行有氧呼吸，有氧呼吸能为组培苗的生长发育提供能量，因此可以提高生长速度，C正确； D、植物组织培养是在无菌条件下进行的，经过间歇浸没培养获得的植株不需要消毒处理，D错误。 故选C。 9．（23-24高二下·广东梅州·期末）科研人员利用野生型清水紫花苜蓿（2n=32）和里奥百脉根（2n=12）为材料培育抗鼓胀病的新型牧草，研究主要流程如下图。下列说法正确的是（　　） 注:IOA 可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R-6G可阻止线粒体的功能 A．用酶解法获得原生质体，需控制处理时间，以免酶破坏细胞膜 B．②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织 C．③过程诱导生芽的培养基中细胞分裂素与生长素的浓度比值高于②过程 D．图示技术可克服远缘杂交不亲和的障碍，③过程产生的再生植株是不可育的多倍体 【答案】C 【分析】植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 【详解】A、细胞壁成分是纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶获得原生质体，细胞膜无纤维素和果胶，由于酶具有专一性，不会破坏细胞膜，A错误； B、②过程是脱分化形成愈伤组织，不需要选择培养基筛选，B错误； C、②过程是脱分化形成愈伤组织，细胞分裂素与生长素的浓度比值低，③过程诱导生芽的培养基中细胞分裂素与生长素的浓度比值高，C正确； D、图示技术是植物体细胞杂交技术，该技术可克服远缘杂交不亲和的障碍，使远缘杂交成为可能，其原理是染色体变异，③过程产生的再生植株是可育的多倍体，D错误。 故选C。 二、非选择题 10．（22-23高二下·江苏扬州·期中）下图是科学家利用滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆进行体细胞杂交，培育“耐盐-高产大豆”新品种的过程，请回答下列问题： (1)图中①过程使用了 酶去除细胞壁，获得植物原生质体。此过程利用了酶的 性。 (2)过程②一般用 作为化学诱导剂，使两种细胞的原生质体融合。若过程②形成的细胞均为2个细胞融合而来，则经过该过程后，产生的融合细胞最多有 种。过程③与 （填细胞器名称）活动直接相关。 (3)图中④⑤过程运用的技术是 ，体现出植物细胞具有 性，其中步骤⑤是 过程。 (4)科学家在甲瓶的培养基中加入了0.6%的NaCl，发现仅有部分细胞转变为愈伤组织，未转变为愈伤组织的细胞是 （填“滩涂野耐盐大豆细胞”“普通高产大豆细胞”或“杂种细胞”）。 (5)上述体细胞杂交方法克服了滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆远缘杂交的障碍。除了上述办法，还可以采用其他思路获得上述新品种，请简要列举一种思路 。 【答案】 (1)纤维素酶和果胶 专一 (2)聚乙二醇（或PEG） 3 高尔基体 (3)植物组织培养 全能性 再分化 (4)普通高产大豆细胞 (5)提取普通高产大豆的高产基因，转入滩涂野耐盐大豆中培育“耐盐-高产”大豆品种（或提取滩涂野耐盐大豆的耐盐基因，转入普通高产大豆）；（或诱导滩涂野耐盐大豆染色体数目加倍，形成多倍体） 【分析】植物体细胞杂交技术是指将来源不同的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 【详解】（1） 植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此图中①过程使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得植物原生质体。此过程利用了酶的专一性。 （2）过程②一般用聚乙二醇（PEG）作为化学诱导剂（与诱导动物细胞融合相同的方法），使两种细胞的原生质体融合。若过程②形成的细胞均为2个细胞融合而来，则产生的融合细胞有：滩涂野耐盐大豆-滩涂野耐盐大豆型、滩涂野耐盐大豆-普通高产大豆型、普通高产大豆-普通高产大豆型3种。过程③表示再生出细胞壁，细胞壁的形成与高尔基体活动直接相关。 （3）杂种细胞要变成杂种植株，还需要运用植物组织培养技术获得，该技术体现出植物细胞具有全能性，其中步骤④是脱分化，步骤⑤是再分化。 （4）普通高产大豆不具有耐盐性，因此在加入0.6%的NaCl的培养基中未转变为愈伤组织的细胞是普通高产大豆。 （5）上述体细胞杂交方法克服了滩涂野耐盐大豆和普通高产大豆远缘杂交的障碍。除了上述办法，还可以采用基因工程的方法获得，即提取普通高产大豆的高产基因，转入滩涂野耐盐大豆中培育“耐盐-高产”大豆品种或提取滩涂野耐盐大豆的耐盐基因，转入普通高产大豆等。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$