第2章 第1节 植物细胞工程-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第三册教师用书（苏教版2019）

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的原理和过程。 一、植物组织培养技术 1．概念 2．具体步骤 3．流程图(以某种植物茎尖为外植体的组织培养为例) 4．天竺葵的组织培养 判断正误 (1)已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程叫作再分化(　　) (2)愈伤组织由一些具有特定结构的细胞组成(　　) (3)在生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值高的情况下，有利于芽的形成(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 提示　(1)已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程叫作脱分化。(2)愈伤组织是一团没有特定形态、结构和功能的薄壁细胞。(3)在生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值高的情况下，有利于根的形成。 任务一：植物组织培养的原理与过程分析 1．植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，植物细胞具有全能性的原因是含有生物生长发育所需的全套遗传信息。来自同一植物体的分化程度不同的体细胞所含遗传信息是否相同？全能性大小是否相同？ 提示　所含遗传信息相同；全能性大小一般不相同，分化程度低的细胞的全能性大于分化程度高的细胞。 2．如图是植物组织培养的基本过程图，回答下列问题： (1)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 提示　避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 (2)②⑤培养基中生长素和细胞分裂素的浓度关系是怎样的？ 提示　②培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值相当；⑤培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值较低。 (3)⑤愈伤组织分化出芽之后应如何操作？ 提示　应更换生根培养基，给予适宜光照诱导生根。 (4)⑥培养基中的试管苗能不能直接移栽到大田土壤中？应如何操作？目的是什么？ 提示　不能；应炼苗后再移栽；目的是使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移栽到大田能顺利成活。 1．不同细胞全能性的大小 (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．体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 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：诱导愈伤组织脱分化时一般不需要光照，再分化时需要光照 1．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　) A．种子萌发成幼苗，不能体现植物细胞的全能性 B．在生物的生长发育过程中，所有的细胞都表现出全能性 C．用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有全能性 D．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，原因是所含基因不同 答案　A 解析　在生物的生长发育过程中，由于基因选择性表达，大部分的细胞都不能表现出全能性，需要特定条件才能表现，B错误；花粉发育成植株体现了花粉细胞具有全能性，C错误；植物体内的体细胞所含基因相同，某些体细胞没有表现出全能性，原因是基因的选择性表达，D错误。 2．科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述错误的是(　　) 茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/株 小于0.3 mm 20 1 0.3 ～0.5 mm 20 10 大于0.5 mm 20 13 A.培养基中需要添加蔗糖，其目的是为植物细胞提供营养，同时调节渗透压 B．根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例 C．外植体接种时，在酒精灯火焰旁将茎段任意方向插入培养基 D．“大于0.5 mm”大小的茎尖有利于培养分化甘薯苗 答案　C 解析　不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，B正确；外植体接种时，在酒精灯火焰旁应将茎段基部插入培养基，利于吸收水分和养分，C错误；由表格数据分析可知，“大于0.5 mm”大小的茎尖产生的分化苗数量最多，有利于培养分化甘薯苗，D正确。 二、植物体细胞杂交技术 1．概念：植物体细胞杂交技术主要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。 2.过程 (1)去壁：用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，获得原生质体。 (2)原生质体的融合 ①自发融合 缺点：效率比较低。 ②诱导融合 a．优点：效率高且对原生质体伤害小。 3．原理 (1)原生质体融合的过程利用了细胞质膜的流动性。 (2)杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。 4．意义：可以克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合，再通过培养便可获得新品种植株。 5．问题：杂种后代遗传性状不够稳定、再生植株寿命较短。 判断正误 (1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(　　) (2)植物体细胞杂交过程利用了植物组织培养技术(　　) (3)若原生质体A和B均为两两融合，则融合的原生质体全为AB(　　) (4)经植物体细胞杂交技术获得杂种植株的过程，发生了染色体数目变异(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 提示　(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株。(3)若原生质体A和B均为两两融合，则融合的原生质体可能为AA、BB和AB。 任务二：植物体细胞杂交问题的分析 1．白菜、甘蓝均为二倍体植物，体细胞染色体数目分别为20、18。科研人员以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗A；取白菜体细胞及甘蓝体细胞经植物体细胞杂交得到杂种幼苗B。请回答下列问题： (1)杂种幼苗A是几倍体？是否可育？为什么？ 提示　杂种幼苗A是(异源)二倍体；不可育；因为没有同源染色体，减数分裂时联会紊乱，不能产生可育配子。 (2)获得杂种幼苗B的过程中要使白菜、甘蓝的原生质体融合，两两融合的细胞中染色体数目是多少？ 提示　染色体数目为40条或38条或36条。 (3)杂种幼苗B是几倍体？是否可育？ 提示　杂种幼苗B是(异源)四倍体；可育。 (4)若白菜基因型为Aabb、甘蓝基因型为ccDd，则杂种幼苗B的基因型是什么？ 提示　杂种幼苗B的基因型是AabbccDd。 2．植物体细胞杂交过程中，培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？ 提示　一方面是为原生质体提供营养，另一方面是维持培养基的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 3．(多选)实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述正确的是(　　) A．获得该杂种植株时需要考虑两种高等植物间的生殖隔离问题 B．可利用聚乙二醇、电融合等方法诱导原生质体融合 C．可利用光学显微镜观察、筛选出杂种原生质体 D．若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目不都为62条 答案　BCD 解析　通过植物体细胞杂交获得杂种植株克服了不同种植物之间杂交的不亲和障碍，故获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题，A错误；诱导植物原生质体融合时，可以采用物理融合法(如电融合法等)和化学融合法(如聚乙二醇法等)，B正确；杂种原生质体同时含有红色液泡和叶绿体，同种原生质体融合得到的细胞仅有红色液泡或叶绿体，所以可利用显微镜筛选得到融合后的杂种原生质体，C正确；若原生质体均为两两融合，则会形成3种细胞，即矮牵牛细胞自身融合的细胞、枸杞细胞自身融合的细胞、杂种细胞，融合后的细胞中染色体数目为28条或96条或62条，D正确。 4．如图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是(　　) A．乙种植物能产生4种不同类型的花粉 B．将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育 C．用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁 D．经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr 答案　B 解析　甲、乙是2个不同物种的植物，杂交得到的植物为(异源)二倍体，没有同源染色体，减数分裂时由于联会紊乱，不能产生可育配子，因此不可育。 课时对点练　[分值：100分] 第1～6题，每题6分；第7～12题，每题7分，共78分。 题组一　细胞的全能性 1．自1902年，哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，就开启了植物细胞工程的探索之路。该理论在农业、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。下列叙述不正确的是(　　) A．斯蒂瓦特的组织培养成功表明植物细胞具有全能性 B．愈伤组织再分化成根、芽等器官后，细胞将失去全能性 C．同一株植物不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同 D．细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体所需的全部遗传信息 答案　B 解析　高度分化的植物细胞仍然具有全能性，据此推测，愈伤组织再分化成根、芽等器官后，细胞仍然具有全能性，B错误。 2．利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，下列相关叙述不正确的是(　　) A．组成花瓣的细胞具有全能性 B．花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质 C．利用花瓣培育出完整植株的过程涉及细胞分裂和细胞分化 D．在生物的生长发育过程中，细胞都能表现出全能性 答案　D 解析　花瓣细胞属于植物的体细胞，因其细胞中具有个体发育所需的全套遗传物质，所以花瓣细胞具有全能性，A、B正确；生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，由花瓣培育出完整植株，其前提是花瓣必须离体培养，且处于适宜的培养条件下，在培养过程中涉及细胞分裂和细胞分化，C正确，D错误。 题组二　植物组织培养技术 3．下列有关植物组织培养技术的操作，正确的是(　　) A．培养基在使用之前要放在烤箱中高温干热灭菌 B．接种操作可在普通房间的酒精灯火焰旁进行 C．解剖刀在火焰上灼烧后需冷却后才能用于切割外植体 D．外植体用化学试剂消毒后需经自来水多次冲洗后才可用于接种 答案　C 解析　培养基在使用之前应进行高压蒸汽灭菌，A错误；接种操作应在接种室或接种台的酒精灯火焰旁进行，B错误；解剖刀在火焰上灼烧后需冷却后才能用于切割外植体，避免高温导致细胞死亡，C正确；外植体用化学试剂消毒后需经无菌水漂洗4～6次后才可用于接种，D错误。 4．(2024·泰州高二质检)粉美人萱草形态优美、色彩艳丽，具有极大的栽培价值。剪取健壮、无病虫害的单株粉美人萱草的新鲜花茎进行离体培养，下列相关说法错误的是(　　) A．首选花序轴作为外植体，脱分化后形成具有特定结构和功能的愈伤组织 B．取样时间会影响粉美人萱草无菌材料的获得 C．不同种类植物对培养基的成分如激素浓度、比例要求不同，再生能力也存在差异 D．为防止一些代谢产物的积累等因素影响培养物生长，一般需要在2～4周后将培养物转移至新鲜培养基中继续培养 答案　A 解析　愈伤组织没有特定结构和功能，A错误。 5．某学校生物研究小组以蝴蝶兰为材料开展了植物组织培养实验，过程如图。下列相关叙述错误的是(　　) A．取带芽花梗作外植体，是因为芽可产生生长素而更易成活 B．过程c、d和e使用的培养基中所含的物质种类及比例存在差异 C．花梗插入培养基前要用无水酒精和氧化汞溶液进行消毒处理 D．过程f “炼苗”是由于试管苗长得弱小、光合能力弱、适应性差 答案　C 解析　芽属于幼嫩部位，能产生生长素，因此取带芽花梗作外植体更易成活，A正确；过程c、d和e属于脱分化、再分化和幼苗的生长发育，使用的培养基中所含的物质如激素的种类及比例存在差异，B正确；花梗插入培养基前消毒时使用的是体积分数为70%的酒精，而不是无水酒精，C错误。 6．用MS培养基培养紫杉愈伤组织时需加入IAA和6-BA，两种物质对细胞内紫杉醇含量的影响如表所示。下列说法正确的是(　　) IAA/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 紫杉醇含量/(10－6mol·L－1) 4 2 350 6 360 8 190 A.愈伤组织有分裂能力，但无分化能力 B．愈伤组织是一种高度液泡化的呈固定形态的薄壁细胞 C．紫杉醇的合成只受IAA浓度变化的影响 D．相比而言，IAA和6-BA的浓度比为3∶1时更利于紫杉醇的合成 答案　D 题组三　植物体细胞杂交技术 7．下列关于利用中华猕猴桃和狗枣猕猴桃进行植物体细胞杂交的叙述，错误的是(　　) A．中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，不宜使用杂交育种方法培育新品种 B．常采用酶解法制备原生质体，且原生质体的产量和活力与酶解时间呈正相关 C．发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，以形成新的细胞壁 D．利用这种方法培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异 答案　B 解析　获得原生质体的方法是酶解法，但原生质体的产量和活力与酶解时间不呈正相关，随着酶解时间的延长，原生质体的产量会下降，B错误。 8．图示为用草木樨状黄芪(2n＝32)和木本霸王(2n＝22)培育抗盐新品种的过程。下列有关叙述正确的是(　　) A．过程①需在低渗溶液中用相应的酶处理 B．植物体细胞杂交的最大优点在于能够定向改变生物的遗传性状 C．过程③完成的标志是两个细胞核完全融合 D．经过过程④所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组 答案　D 解析　题图中过程①是用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，需在等渗或略高渗溶液中进行，从而保证原生质体的活性，A错误；植物体细胞杂交的最大优点在于能够打破生殖隔离，实现不同物种之间的杂交，B错误；过程③完成的标志是融合细胞再生出细胞壁，C错误；过程④是植物组织培养中的脱分化形成愈伤组织，草木樨状黄芪(2n＝32)和木本霸王(2n＝22)均为二倍体，经过过程④所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组，D正确。 9．设计植物体细胞杂交实验是为了获得性状优良的新品种作物，通常不需要考虑的是(　　) A．选择具有优良性状的亲本 B．选择去除细胞壁的酶 C．亲本间存在的生殖隔离 D．培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例 答案　C 解析　植物体细胞杂交技术可打破生殖隔离，实现不同生物间远缘杂交育种，故通常不需要考虑亲本间存在的生殖隔离，C符合题意。 10．在天竺葵的组织培养操作完成了3～4 d后，观察同一温室中的外植体，发现有的外植体正常生长，有的外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是(　　) A．外植体来自衰老的植物组织，其中的细胞活性低或结构不完整 B．接种时培养基灭菌不彻底，接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体 C．培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激素的比例 D．愈伤组织形成初期没有给予充足的光照 答案　D 解析　愈伤组织形成过程中，细胞还没有开始再分化，也不可能进行光合作用，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照，D符合题意。 11．(多选)如图表示研究人员以幼嫩的菊花茎段为材料，利用植物组织培养技术繁殖菊花过程中出现的不同结果。下列叙述正确的是(　　) A．植物组织培养技术是植物细胞工程中的基本技术，属于无性生殖 B．甲组经脱分化得到乙组，乙组经再分化得到丙组 C．乙组细胞的全能性最低 D．不同结果的出现与植物激素如生长素和细胞分裂素的浓度和比例有关 答案　AD 解析　植物细胞工程的基本技术主要包括植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，而植物组织培养技术是植物细胞工程中的基本技术，属于无性生殖，A正确；植物组织培养过程是先脱分化形成愈伤组织，再分化形成芽、根等器官，B错误；乙组细胞为脱分化后的愈伤组织，其细胞全能性高于甲组和丙组细胞，C错误；不同结果的出现与植物激素如生长素和细胞分裂素的浓度和比例有关，若培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值高时，有利于根的形成，若生长素和细胞分裂素浓度比值低时，有利于芽的形成，D正确。 12．(多选)(2021·江苏，5改编)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述正确的是(　　) A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 答案　ABC 解析　植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；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，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。 13．(10分)甲、乙两位同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题： (1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)甲、乙同学在诱导愈伤组织形成所用的培养基中均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到____________________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________________(填“具有完整的细胞核”或“具有叶绿体”)。 (3)若该种植物是一种名贵花卉的杂合子，要快速获得与原植株基因型和表型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时__________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株　(2)葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核　(3)不能　对杂合子的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株 解析　(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整的细胞核，才具有发育为完整个体所需的一整套遗传信息。 14．(12分)图示亲本植株体细胞染色体数为2n，A、B、C、D表示以亲本植株为材料进行的四种人工繁殖过程。请据图回答下列问题： (1)四种人工繁殖过程都用到的植物细胞工程技术是______________________。 (2)过程B中①需经过的生理过程有__________________。在此过程中起关键作用的两种激素分别是__________________________。 (3)过程D中②表示原生质体融合，其原理是________________。要获得原生质体，必须先利用____________________去除细胞壁。 (4)利用植物体细胞杂交技术，我国科学家培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。与杂交育种相比，此技术具有的优点是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)植物组织培养技术　(2)脱分化和再分化　生长素和细胞分裂素　(3)细胞质膜的流动性　纤维素酶和果胶酶　(4)可以克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节 第二章 细胞工程 <<< 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的原理和过程。 内容索引 一、植物组织培养技术 二、植物体细胞杂交技术 课时对点练 植物组织培养技术 一 4 梳理　教材新知 1.概念 细胞全能性 离体 无菌 完整植株 2.具体步骤 原生质体 氯酸钠溶液 次 无菌水 生长、分化 无菌 氮源 植物激素 发育途径 分化 分生 薄壁 分裂 诱导分化 胚状体 相对浓度 pH 3.流程图(以某种植物茎尖为外植体的组织培养为例) 生根 接种 愈伤组织 生芽 4.天竺葵的组织培养 母液 1/5~1/4 或瓶壁上 瓶口 高压蒸汽灭菌锅 彻底灭菌 幼嫩 70％ 氯化汞 叶脉 外植体 6~8 灼烧 交叉污染 蛭石或珍珠岩 生芽 生根 光照 (1)已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程叫作再分化(　　) 提示　已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程叫作脱分化。 (2)愈伤组织由一些具有特定结构的细胞组成(　　) 提示　愈伤组织是一团没有特定形态、结构和功能的薄壁细胞。 (3)在生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值高的情况下，有利于芽的形成(　　) 提示　在生长素浓度/细胞分裂素浓度的比值高的情况下，有利于根的形成。 × × × 判断正误 13 任务一：植物组织培养的原理与过程分析 1.植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，植物细胞具有全能性的原因是含有生物生长发育所需的全套遗传信息。来自同一植物体的分化程度不同的体细胞所含遗传信息是否相同？全能性大小是否相同？ 探究　核心知识 提示　所含遗传信息相同；全能性大小一般不相同，分化程度低的细胞的全能性大于分化程度高的细胞。 2.如图是植物组织培养的基本过程图，回答下列问题： 提示　避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 (1)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 提示　②培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值相当；⑤培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值较低。 (2)②⑤培养基中生长素和细胞分裂素的浓度关系是怎样的？ 提示　应更换生根培养基，给予适宜光照诱导生根。 (3)⑤愈伤组织分化出芽之后应如何操作？ 提示　不能；应炼苗后再移栽；目的是使幼苗逐渐适应自然环境，以保证幼苗移栽到大田能顺利成活。 (4)⑥培养基中的试管苗能不能直接移栽到大田土壤中？应如何操作？目的是什么？ 核心归纳 1.不同细胞全能性的大小 (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。 核心归纳 2.体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 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：诱导愈伤组织脱分化时一般不需要光照，再分化时需要光照 1.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是 A.种子萌发成幼苗，不能体现植物细胞的全能性 B.在生物的生长发育过程中，所有的细胞都表现出全能性 C.用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有全能性 D.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，原因是所含基因不同 √ 落实　思维方法 在生物的生长发育过程中，由于基因选择性表达，大部分的细胞都不能表现出全能性，需要特定条件才能表现，B错误； 花粉发育成植株体现了花粉细胞具有全能性，C错误； 植物体内的体细胞所含基因相同，某些体细胞没有表现出全能性，原因是基因的选择性表达，D错误。 2.科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗的影响，结果如表所示，下列相关叙述错误的是 A.培养基中需要添加蔗 糖，其目的是为植物 细胞提供营养，同时 调节渗透压 B.根据培养阶段的不同 要调整培养基中激素比例 C.外植体接种时，在酒精灯火焰旁将茎段任意方向插入培养基 D.“大于0.5 mm”大小的茎尖有利于培养分化甘薯苗 √ 茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/株 小于0.3 mm 20 1 0.3 ～0.5 mm 20 10 大于0.5 mm 20 13 不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，B正确； 外植体接种时，在酒精灯火焰旁应将茎段基部插入培养基，利于吸收水分和养分，C错误； 由表格数据分析可知，“大于0.5 mm”大小的茎尖产生的分化苗数量最多，有利于培养分化甘薯苗，D正确。 茎尖大小/mm 外植体数/个 分化苗数/株 小于0.3 mm 20 1 0.3 ～0.5 mm 20 10 大于0.5 mm 20 13 植物体细胞杂交技术 二 24 1.概念：植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的 培育成新品种 的技术。 2.过程 梳理　教材新知 杂种细胞 植物体 细胞壁 细胞壁 杂种细胞AB (1)去壁：用 去除植物细胞壁，获得原生质体。 (2)原生质体的融合 ①自发融合 缺点：效率比较 。 ②诱导融合 a.优点：效率 且对原生质体伤害 。 纤维素酶和果胶酶 低 高 小 3.原理 (1)原生质体融合的过程利用了细胞质膜的 性。 (2)杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的 。 4.意义：可以克服不同种植物之间杂交的 障碍，打破 ，实现远缘物种之间的 ，再通过培养便可获得新品种植株。 5.问题：杂种后代遗传性状 、再生植株寿命 。 流动 全能性 不亲和 生殖隔离 核质融合 不够稳定 较短 (1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(　　) 提示　植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株。 × (2)植物体细胞杂交过程利用了植物组织培养技术(　　) (3)若原生质体A和B均为两两融合，则融合的原生质体全为AB(　　) 提示　若原生质体A和B均为两两融合，则融合的原生质体可能为AA、BB和AB。 (4)经植物体细胞杂交技术获得杂种植株的过程，发生了染色体数目变异(　　) √ × √ 判断正误 28 任务二：植物体细胞杂交问题的分析 1.白菜、甘蓝均为二倍体植物，体细胞染色体数目分别为20、18。科研人员以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗A；取白菜体细胞及甘蓝体细胞经植物体细胞杂交得到杂种幼苗B。请回答下列问题： (1)杂种幼苗A是几倍体？是否可育？为什么？ 探究　核心知识 提示　杂种幼苗A是(异源)二倍体；不可育；因为没有同源染色体，减数分裂时联会紊乱，不能产生可育配子。 (2)获得杂种幼苗B的过程中要使白菜、甘蓝的原生质体融合，两两融合的细胞中染色体数目是多少？ 提示　染色体数目为40条或38条或36条。 (3)杂种幼苗B是几倍体？是否可育？ 提示　杂种幼苗B是(异源)四倍体；可育。 (4)若白菜基因型为Aabb、甘蓝基因型为ccDd，则杂种幼苗B的基因型是什么？ 提示　杂种幼苗B的基因型是AabbccDd。 2.植物体细胞杂交过程中，培养基中往往加入蔗糖且浓度略大于原生质体内的浓度，试分析其原因是什么？ 提示　一方面是为原生质体提供营养，另一方面是维持培养基的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 3.(多选)实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述正确的是 A.获得该杂种植株时需要考虑两种高等植物间的生殖隔离问题 B.可利用聚乙二醇、电融合等方法诱导原生质体融合 C.可利用光学显微镜观察、筛选出杂种原生质体 D.若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目不都为62条 √ 落实　思维方法 √ √ 通过植物体细胞杂交获得杂种植株克服了不同种植物之间杂交的不亲和障碍，故获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题，A错误； 诱导植物原生质体融合时，可以采用物理融合法(如电融合法等)和化学融合法(如聚乙二醇法等)，B正确； 杂种原生质体同时含有红色液泡和叶绿体，同种原生质体融合得到的细胞仅有红色液泡或叶绿体，所以可利用显微镜筛选得到融合后的杂种原生质体，C正确； 若原生质体均为两两融合，则会形成3种细胞，即矮牵牛细胞自身融合的细胞、枸杞细胞自身融合的细胞、杂种细胞，融合后的细胞中染色体数目为28条或96条或62条，D正确。 4.如图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是 A.乙种植物能产生4种不同类型的花粉 B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为二倍体，可育 C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁 D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr √ 甲、乙是2个不同物种的植物，杂交得到的植物为(异源)二倍体，没有同源染色体，减数分裂时由于联会紊乱，不能产生可育配子，因此不可育。 网络构建 课时对点练 三 37 题组一　细胞的全能性 1.自1902年，哈伯兰特提出了细胞全能性的理论，就开启了植物细胞工程的探索之路。该理论在农业、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。下列叙述不正确的是 A.斯蒂瓦特的组织培养成功表明植物细胞具有全能性 B.愈伤组织再分化成根、芽等器官后，细胞将失去全能性 C.同一株植物不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同 D.细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体所需的全部遗传 信息 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 高度分化的植物细胞仍然具有全能性，据此推测，愈伤组织再分化成根、芽等器官后，细胞仍然具有全能性，B错误。 对点训练 2.利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，下列相关叙述不正确的是 A.组成花瓣的细胞具有全能性 B.花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质 C.利用花瓣培育出完整植株的过程涉及细胞分裂和细胞分化 D.在生物的生长发育过程中，细胞都能表现出全能性 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 花瓣细胞属于植物的体细胞，因其细胞中具有个体发育所需的全套遗传物质，所以花瓣细胞具有全能性，A、B正确； 生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，由花瓣培育出完整植株，其前提是花瓣必须离体培养，且处于适宜的培养条件下，在培养过程中涉及细胞分裂和细胞分化，C正确，D错误。 对点训练 题组二　植物组织培养技术 3.下列有关植物组织培养技术的操作，正确的是 A.培养基在使用之前要放在烤箱中高温干热灭菌 B.接种操作可在普通房间的酒精灯火焰旁进行 C.解剖刀在火焰上灼烧后需冷却后才能用于切割外植体 D.外植体用化学试剂消毒后需经自来水多次冲洗后才可用于接种 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 培养基在使用之前应进行高压蒸汽灭菌，A错误； 接种操作应在接种室或接种台的酒精灯火焰旁进行，B错误； 解剖刀在火焰上灼烧后需冷却后才能用于切割外植体，避免高温导致细胞死亡，C正确； 外植体用化学试剂消毒后需经无菌水漂洗4～6次后才可用于接种，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 4.(2024·泰州高二质检)粉美人萱草形态优美、色彩艳丽，具有极大的栽培价值。剪取健壮、无病虫害的单株粉美人萱草的新鲜花茎进行离体培养，下列相关说法错误的是 A.首选花序轴作为外植体，脱分化后形成具有特定结构和功能的愈伤组织 B.取样时间会影响粉美人萱草无菌材料的获得 C.不同种类植物对培养基的成分如激素浓度、比例要求不同，再生能力也存在 差异 D.为防止一些代谢产物的积累等因素影响培养物生长，一般需要在2～4周后将培 养物转移至新鲜培养基中继续培养 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 愈伤组织没有特定结构和功能，A错误。 对点训练 5.某学校生物研究小组以蝴蝶兰为材料开展了植物组织培养实验，过程如图。下列相关叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A.取带芽花梗作外植体，是因为芽可产生生长素而更易成活 B.过程c、d和e使用的培养基中所含的物质种类及比例存在差异 C.花梗插入培养基前要用无水酒精和氧化汞溶液进行消毒处理 D.过程f “炼苗”是由于试管苗长得弱小、光合能力弱、适应性差 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 芽属于幼嫩部位，能产生生长素，因此取带芽花梗作外植体更易成活，A正确； 过程c、d和e属于脱分化、再分化和幼苗的生长发育，使用的培养基中所含的物质如激素的种类及比例存在差异，B正确； 花梗插入培养基前消毒时使用的是体积分数为70%的酒精，而不是无水酒精，C错误。 对点训练 6.用MS培养基培养紫杉愈伤组织时需加入IAA和6-BA，两种物质对细胞内紫杉醇含量的影响如表所示。下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 IAA/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 紫杉醇含量/(10－6mol·L－1) 4 2 350 6 360 8 190 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A.愈伤组织有分裂能力，但无分化能力 B.愈伤组织是一种高度液泡化的呈固定形态的薄壁细胞 C.紫杉醇的合成只受IAA浓度变化的影响 D.相比而言，IAA和6-BA的浓度比为3∶1时更利于紫杉醇的合成 IAA/(mg·L－1) 6-BA/(mg·L－1) 紫杉醇含量/(10－6mol·L－1) 4 2 350 6 360 8 190 √ 对点训练 题组三　植物体细胞杂交技术 7.下列关于利用中华猕猴桃和狗枣猕猴桃进行植物体细胞杂交的叙述，错误的是 A.中华猕猴桃和狗枣猕猴桃存在生殖隔离，不宜使用杂交育种方法培育 新品种 B.常采用酶解法制备原生质体，且原生质体的产量和活力与酶解时间呈 正相关 C.发生融合后的原生质体中高尔基体的活动比较旺盛，以形成新的细胞壁 D.利用这种方法培育猕猴桃新品种的原理属于染色体变异 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 获得原生质体的方法是酶解法，但原生质体的产量和活力与酶解时间不呈正相关，随着酶解时间的延长，原生质体的产量会下降，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 8.图示为用草木樨状黄芪(2n＝32)和木本霸王(2n＝22)培育抗盐新品种的过程。下列有关叙述正确的是 A.过程①需在低渗溶液中用相应的酶处理 B.植物体细胞杂交的最大优点在于能够定 向改变生物的遗传性状 C.过程③完成的标志是两个细胞核完全融合 D.经过过程④所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 题图中过程①是用纤维素酶和果胶酶 去除植物细胞壁，需在等渗或略高渗 溶液中进行，从而保证原生质体的活 性，A错误； 植物体细胞杂交的最大优点在于能够打破生殖隔离，实现不同物种之间的杂交，B错误； 过程③完成的标志是融合细胞再生出细胞壁，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 过程④是植物组织培养中的脱分化形成愈伤组织，草木樨状黄芪(2n＝32)和木本霸王(2n＝22)均为二倍体，经过过程④所得的愈伤组织细胞含有4个染色体组，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 9.设计植物体细胞杂交实验是为了获得性状优良的新品种作物，通常不需要考虑的是 A.选择具有优良性状的亲本 B.选择去除细胞壁的酶 C.亲本间存在的生殖隔离 D.培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 植物体细胞杂交技术可打破生殖隔离，实现不同生物间远缘杂交育种，故通常不需要考虑亲本间存在的生殖隔离，C符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 10.在天竺葵的组织培养操作完成了3～4 d后，观察同一温室中的外植体，发现有的外植体正常生长，有的外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是 A.外植体来自衰老的植物组织，其中的细胞活性低或结构不完整 B.接种时培养基灭菌不彻底，接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体 C.培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激 素的比例 D.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 愈伤组织形成过程中，细胞还没有开始再分化，也不可能进行光合作用，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照，D符合题意。 综合强化 11.(多选)如图表示研究人员以幼嫩的菊花茎段为材料，利用植物组织培养技术繁殖菊花过程中出现的不同结果。下列叙述正确的是 A.植物组织培养技术是植物细胞工程中的基本技术，属于无性生殖 B.甲组经脱分化得到乙组，乙组经再分化得到丙组 C.乙组细胞的全能性最低 D.不同结果的出现与植物激素如生长素和细胞分裂素的浓度和比例有关 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 植物细胞工程的基本技术主要包括植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术，而植物组织培养技术是植物细胞工程中的基本技术，属于无性生殖，A正确； 植物组织培养过程是先脱分化形成愈伤组织，再分化形成芽、根等器官，B错误； 乙组细胞为脱分化后的愈伤组织，其细胞全能性高于甲组和丙组细胞，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 不同结果的出现与植物激素如生长素和细胞分裂素的浓度和比例有关，若培养基中生长素和细胞分裂素浓度比值高时，有利于根的形成，若生长素和细胞分裂素浓度比值低时，有利于芽的形成，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 12.(多选)(2021·江苏，5改编)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述正确的是 A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构 C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根 D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ √ 综合强化 植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确； 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，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确； 用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.甲、乙两位同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题： (1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是_________________________________ ____________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株 植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)甲、乙同学在诱导愈伤组织形成所用的培养基中均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到______________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是__________________(填“具有完整的细胞核”或“具有叶绿体”)。 葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整的细胞核，才具有发育为完整个体所需的一整套遗传信息。 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)若该种植物是一种名贵花卉的杂合子，要快速获得与原植株基因型和表型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时______(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。 不能 对杂合子的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株 综合强化 14.图示亲本植株体细胞染色体数为2n，A、B、C、D表示以亲本植株为材料进行的四种人工繁殖过程。请据图回答下列问题： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)四种人工繁殖过程都用到的植物细胞工程技术是_________________。 (2)过程B中①需经过的生理过程有_______________。在此过程中起关键作用的两种激素分别是_________ ___________。 植物组织培养技术 脱分化和再分化 生长素和 细胞分裂素 综合强化 (4)利用植物体细胞杂交技术，我国科学家培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。与杂交育种相比，此技术具有的优点是_________________ _____________________________________________________________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)过程D中②表示原生质体融合，其原理是_________________。要获得原生质体，必须先利用_________ __________去除细胞壁。 细胞质膜的流动性 纤维素酶 和果胶酶 可以克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合 综合强化 第二章 细胞工程 <<< $$