第10单元 第48讲 植物细胞工程(课件PPT)-【精讲精练】2026年高考生物一轮复习（人教版 单选）

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第十单元　生物技术与工程 谢谢观看 返回目录 高考总复习·生物学 1 第十单元　生物技术与工程 [课标要求]　1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。 考点一　植物细胞工程的基本技术 1．细胞工程的概念 (1)原理和方法：应用_____________、_____________和_____________等多学科的原理和方法。 (2)操作水平：________水平、_____水平或_____水平。 (3)目的：获得特定的______________________________________。 2．植物组织培养技术 (1)理论基础——植物细胞的全能性 概念 细胞经分裂和分化后，仍然具有__________________或____________ ____________潜能 原理 细胞内含有本物种的_______________ 全能性表 达条件 具有完整的细胞结构，处于_____状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件 (2)定义和流程 (3)植物组织培养的条件：①离体的植物细胞、组织、器官(统称外植体)；②无菌；③培养在人工制备的培养基上；④给予适宜的培养条件(相关激素)。 (4)探究实践——菊花的组织培养 取材、 消毒 ①用_____充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用__________溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段 接种 将外植体的1/3～1/2插入诱导__________的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织 转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到__________的培养基上；②长出芽后再转接到__________的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土 3.植物体细胞杂交技术 (1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。 (2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的________，杂种细胞培育成杂种植株利用了____________________。 (3)基本过程 (4)优点和局限性 ①优点：打破__________，实现_______________，培养植物新品种。 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。 1．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。( ) 2．愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的。( ) 3．愈伤组织是一团未分化、不定形的薄壁组织团块。( ) 4．培养基添加生长素和细胞分裂素后，愈伤组织一定能发育成完整的植株。( ) 5．外植体用酒精消毒后，需要用清水冲洗后再用次氯酸钠溶液进行消毒处理。( ) 1．(选择性必修3 P35“正文”)从繁殖方式上看，植物组织培养属于哪种繁殖方式？为什么？ 提示　无性繁殖。植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以属于无性繁殖。 2．(选择性必修3 P38“图2－4”)将两个不同种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方法促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种融合细胞才是符合要求的？下一步该如何处理？ 提示　3种；AB融合细胞是符合要求的；筛选融合细胞，让杂种细胞再生出细胞壁。 3．(选择性必修3 P38“练习与应用”1题拓展)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。 (1)图中a、b、c、d分别表示什么？ 提示　a表示用纤维素酶和果胶酶处理；b表示诱导融合后得到的杂种细胞；c表示培养后得到的具有耐盐性状的幼苗；d表示选择时要将植株种在高盐环境中。 (2)形成愈伤组织需要经过________过程，愈伤组织形成c需要经过________过程，由c形成植株的过程利用了________技术。 提示　脱分化　再分化　植物组织培养 1．生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响 (1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果 使用顺序 实验结果 先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 (2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 生长素/细胞分裂素 植物细胞的发育方向 高 有利于根的分化、抑制芽的形成 低 有利于芽的分化、抑制根的形成 适中 促进愈伤组织的生长 简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 考向一　植物组织培养的过程 1．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，但基因重组发生在减数分裂过程中，而愈伤组织细胞的分化过程是有丝分裂，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。 答案　D 2．(2025·南通模拟)为实现多肉植物的规模化生产，科研人员开展了如下研究。相关叙述正确的是(　　) eq \x(\a\al(①多肉组,织的选择,与处理))→eq \x(\a\al(②愈伤组,织的诱导,与培养))→eq \x(\a\al(③芽、根,的诱导与,培养))→eq \x(\a\al(④炼苗,移植)) A．过程①宜选择成熟叶片，分别用次氯酸钠和70%的酒精浸泡30 s B．过程②应避光培养，防止愈伤组织分化成筛管、维管等 C．过程③应配制2种培养基，其主要目的是满足不同阶段试管苗对营养的需求 D．过程④应在珍珠岩基质中添加适量蔗糖，为幼苗生长提供碳源 解析　过程①选取的叶片应该在70%的酒精浸泡30 s后，立即取出，用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，A错误；愈伤组织是高度液泡化，不定形的薄壁组织团块，过程②诱导愈伤组织期间一般不需要光照，为了防止愈伤组织分化成筛管、维管等，应避光培养，B正确；过程③应配制2种培养基，其主要目的是满足不同阶段试管苗对特定激素的需求，生长素/细胞分裂素比值高有利于根的分化、抑制芽的形成，生长素/细胞分裂素比值低有利于芽的分化、抑制根的形成，C错误；过程④将试管苗移植到消过毒的珍珠岩基质中，是为了使试管苗适应外界环境，再移栽到土壤中。试管苗能进行光合作用合成有机物，不需要在珍珠岩基质中添加适量蔗糖作为碳源，D错误。 答案　B 考向二　植物体细胞杂交技术 3．(2024·北京卷)大豆叶片细胞的细胞壁被酶解后，可获得原生质体。以下对原生质体的叙述错误的是(　　) A．制备时需用纤维素酶和果胶酶 B．膜具有选择透过性 C．可再生出细胞壁 D．失去细胞全能性 解析　大豆叶片细胞是植物细胞，具有细胞壁，其细胞壁的成分是纤维素和果胶，所以制备原生质体，需用纤维素酶和果胶酶进行处理，A正确；生物膜的功能特点是具有选择透过性，所以膜具有选择透过性，B正确；原生质体可以再生出新的细胞壁，C正确；分离出的原生质体具有全能性，可用于植物体细胞杂交，为杂种植株的获得提供了理论基础，D错误。 答案　D 4．(2024·湖北卷)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，过程如下图所示。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　过程①中酶处理的时间不同，可能是由两种亲本的细胞壁结构有差异造成的，A正确；诱导原生质体融合的方法有高Ca2＋—高pH融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、电融合法等，诱导动物细胞融合的方法主要是灭活病毒诱导法，B错误；添加不同浓度和比例的生长素和细胞分裂素能诱导愈伤组织的形成和分化，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。 答案　B 考点二　植物细胞工程的应用 1．植物繁殖的新途径 2．作物新品种的培育 3．细胞产物的工厂化生产 (1)次生代谢物：是一类________有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 (2)细胞产物的工厂化生产：人们利用_______________来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 (3)植物细胞培养：是指在_____条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其_____的技术。 (4)过程：外植体eq \o(――→,\s\up17(脱分化))愈伤组织eq \o(――→,\s\up17(分散开))细胞悬液eq \o(――――→,\s\up17(培养、提取))细胞产物 1．快速繁殖技术能保持亲本的遗传特性。( ) 2．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。( ) 3．突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也是来自愈伤组织细胞。( ) 4．工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。( ) 5．初生代谢和次生代谢在整个的生命过程中始终进行。( ) 1．(选择性必修3 P40“正文”)作物脱毒时应选取哪个部位的组织进行培养？原因是什么？ 提示　一般选取根尖或茎尖的分生区。植物分生区的病毒极少，甚至无病毒，用分生区细胞进行组织培养，能得到大量的脱毒苗。 2．(选择性必修3 P41“正文”)植物组织培养过程中需培养到愈伤组织才能诱变处理获得突变体，为什么？ 提示　在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直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的影响而产生突变。 考向　植物细胞工程的应用 1．(2024·安徽卷)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(　　) 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 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进行处理愈伤组织，A正确；装置中的充气管应置于液面下方，以利于培养液中的溶氧量的增加，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。 答案　B 2．(2024·吉林卷)迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是(　　) A．迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体 B．诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸 C．悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团 D．茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率 解析　迷迭香顶端幼嫩的茎段，细胞分裂旺盛，且病毒较少，适合用作外植体，A正确。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，NAA(α­萘乙酸)是生长素类调节剂，诱导愈伤组织时可以加入NAA，但不能加入脱落酸，B错误。悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，以提高其与营养物质的接触面积，从而提高迷迭香酸的产量，C正确。由题意可知，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高迷迭香酸的产量，据此推测，茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率，D正确。 答案　B 3．山药在生长过程中易受病毒侵害，导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是(　　) 外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗 A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽 解析　芽尖等植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，故选择芽尖作为外植体可减少病毒感染，A可行。培养基中有大量的营养物质，容易滋生细菌，加入抗生素可抑制杂菌的生长，降低杂菌污染，B可行。将丛生芽切割后转移到新的培养基上继续进行扩大培养属于继代培养，使用此方法可实现快速繁殖，C可行。提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根，D不可行。 答案　D 1．(2024·山东卷，改编)下列关于植物愈伤组织的说法错误的是(　　) A．用果胶酶和纤维素酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体 B．融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织 C．体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的2个细胞核 D．通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖 解析　愈伤组织的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，可用纤维素酶和果胶酶去除愈伤组织的细胞壁，A正确。融合的原生质体再生出细胞壁标志着原生质体融合完成，之后才能形成愈伤组织，B正确。体细胞杂交获得的杂种植株细胞中只有一个细胞核，C错误。通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程没有生殖细胞的参与，属于无性繁殖，D正确。 答案　C 2．(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(　　) A．细胞融合前应去除细胞壁 B．高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合 C．融合的细胞即为杂交细胞 D．杂交细胞可能具有生长快速的优势 解析　在细胞融合前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，再诱导原生质体融合，A正确；人工诱导原生质体融合有物理法和化学法，用高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合，B正确；融合的细胞中有人参根—人参根细胞、人参根—胡萝卜根细胞、胡萝卜根—胡萝卜根细胞，只有人参根—胡萝卜根细胞才是杂交细胞，C错误；杂交细胞含两种细胞的遗传物质，可能具有生长快速的优势，D正确。 答案　C 3．(2023·山东卷)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，故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，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；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢产物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 答案　A 4．(2022·浙江卷)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(　　) A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株 解析　自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精，再用无菌水清洗，然后用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花幼茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根，其发生的途径可形成完整的菊花植株，D正确。 答案　D 5．(2022·重庆卷)植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应(如表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是(　　) 条件 基因表达产物和相互作用 效应 ① WOX5 维持未分化状态 ② WOX5＋PLT 诱导出根 ③ WOX5＋ARR2，抑制ARR5 诱导出芽 A.WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性 B．WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累 C．ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性 D．体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制 解析　WOX5能维持未分化状态，若WOX5失活后，中层细胞可能会丧失干细胞特性，A合理；由题干信息“已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生”，再结合表格信息，WOX5＋PLT能诱导出根，可推测WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累，B合理；由题意可知，生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生，而抑制ARR5能诱导出芽，可知ARR5被抑制时细胞分裂素的生理作用大于生长素的生理作用，故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性，C不合理；由题干信息可知，出芽或出根取决于生长素与细胞分裂素的生理作用大小，故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制，D合理。 答案　C $$