第13单元 第1课时 植物细胞工程（课件）-【创新方案】2026年高考生物一轮复习（单选版）

第十三单元 细胞工程 植物细胞工程 第1课时 4.1.1　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 4.1.2　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 4.1.3　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 课标要求 目录 再认再现——教材基础落实 课时跟踪检测 互动课堂——核心深化学习 再认再现——教材基础落实 一、植物组织培养技术 1.基础知识判断 (1)在“菊花的组织培养”实验中，除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌。 ( ) (2)在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖。 ( ) (3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照。 ( ) (4)植物组织培养过程中，生长素和细胞分裂素的比例始终不变。 ( ) × × × × (5)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的。 ( ) (6)植物组织培养中，培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。 ( ) × √ 2.基本概念梳理 (1)细胞工程的概念 原理和方法 细胞生物学、分子生物学和发育生物学等 操作水平 细胞器水平、细胞水平或_________ 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 组织水平 (2)植物组织培养技术 ①细胞全能性 定义 细胞经分裂和分化后，仍然具有_______________或________ __________的潜能 原因 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的_________ 体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株 产生完整生物体 分化成其他各种细胞 全套基因 续表 未表现 及原因 在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 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_______ _______ 表现 条件 离体、无菌、一定的营养物质、激素等 选择性地表达 ②植物组织培养的基本过程 a.脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的___________，转变成_______的细胞，进而形成愈伤组织的过程。 b.愈伤组织：脱分化产生的_______的薄壁组织团块。 c.再分化：愈伤组织重新分化成_______等器官的过程。 植物器官、组织或细胞 愈伤组织 结构和功能 未分化 不定形 芽、根 二、植物体细胞杂交技术及植物细胞工程应用 1.基础知识判断 (1)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合。 ( ) (2)利用酶解法获得的植物原生质体失去了细胞的全能性。 ( ) (3)细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞。 ( ) (4)杂种细胞再生出细胞壁说明植物体细胞诱导融合成功。 ( ) (5)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程。 ( ) √ × √ × × 2.基本概念梳理 (1)植物体细胞杂交过程 Ⅰ.过程①为___________获得原生质体，用到的酶是__________ _______。 Ⅱ.过程②为_______________，人工诱导的物理法包括_________ _______等，化学法包括_____________________、高Ca2+—高pH融合法等。 Ⅲ.过程③为融合的原生质体再生出_______，这是原生质体融合成功的标志。 Ⅳ.过程④为_______，过程⑤为_______。 去除细胞壁 纤维素酶、果胶酶 原生质体的融合 电融合法、离心法 聚乙二醇(PEG)融合法 细胞壁 脱分化 再分化 (2)概念 植物体细胞杂交是指将_________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_________的技术。 (3)意义 植物体细胞杂交技术在打破_________，实现_____杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。 不同来源 新植物体 生殖隔离 远缘 (4)实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。 (5)局限性：目前有许多理论和技术未解决，还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。 融通大概念——建构知识体系 [盘点总结] (1)只考虑两两融合，植物细胞A和B杂交获得的细胞类型有三种：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。 (2)杂种细胞形成的标志：杂种细胞再生出新的细胞壁。 (3)杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体。 (4)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。 互动课堂——核心深化学习 [系统知能] 1.菊花的组织培养过程 核心点(一)　植物组织培养技术 2.脱分化和再分化的比较 比较项目 脱分化 再分化 过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗 形成体 特点 排列疏松、不定形的薄壁组织团块 分化出根、芽 需要条件 ①离体；②适宜的营养；③生长素与细胞分裂素的比例适中 ①离体；②适宜的营养；③生长素与细胞分裂素的比例高诱导生根，比例低诱导生芽；④光照 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 利用原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 培养基 固体培养基 液体培养基 培养对象 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体 由愈伤组织分散得到的悬浮细胞 培养过程 外植体 愈伤组织 胚状体或丛芽→植物幼苗 愈伤组织 悬浮细胞→继代培养→细胞代谢产物 续表 培养目的 植物幼苗 细胞的代谢产物 二者关系 植物细胞培养是植物组织培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴 [题点全练] 1.(2024·浙江1月选考)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(　 ) 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：芽尖所含病毒少或不含病毒，用其进行组织培养可得到脱毒苗，A正确；抗生素具有杀菌作用，培养基中加入抗生素可以抑制杂菌生长，B正确；将丛生芽切割后进行继代培养，可以实现快速繁殖，C正确；降低生长素和细胞分裂素的比值可促进丛生芽的形成，D错误。 [微点拨] 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，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。 (2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。 (3)菊花的组织培养过程中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要一定的光照。 (4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后要注意保温、保湿。 2.(2024·甘肃高考)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、不定形的薄壁组织团块，A错误；愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，而基因重组一般发生在减数分裂过程中，愈伤组织细胞的分化过程进行的是有丝分裂，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。 3.(2024·黑吉辽卷)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：植物顶端幼嫩的茎段分化程度低，分裂和分化能力强，且病毒极少，甚至无病毒，适合用作外植体，A正确；诱导愈伤组织时需加入生长素、细胞分裂素或与它们作用类似的植物生长调节剂，NAA是生长素类植物生长调节剂，可以加入，但不能加入脱落酸，B错误；用培养液进行悬浮培养时，需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，以增大细胞与培养液的接触面积，C正确；结合题意可推知迷迭香酸是植物细胞的次生代谢产物，根据题干信息“加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量”可知，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。 [微点拨]　植物激素对植物组织培养的影响 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 核心点(二)　植物体细胞杂交技术及植物细胞工程应用 [系统知能] 1.杂种细胞的类型及检测方法 (1)诱导产生的杂种细胞类型(假设用于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：对诱导产生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(融合的结果) 结论 只表现出一种植物的性状 未融合的细胞 得到的是具有两种亲本性状的植物 异种细胞融合 得到的是具有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 只表现出一种植物的性状，但是效果得到加强 同种细胞融合 2.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 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性 主要 过程 离体的植物器官、组织或细胞经植物组织培养形成植物体 两种植物的体细胞去壁融合形成的原生质体，经植物组织培养形成杂种植株 选材 选取根尖、茎尖、形成层部位，最容易诱导脱分化 不同种的植物体细胞 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的技术更复杂 3.植物繁殖的新途径 4.单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产的比较 项 目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的 工厂化生产 过 程 续表 原 理 生殖细胞的全能性、染色体数目的变异 基因突变和植物细胞的全能性 植物细胞的增殖及全能性 优 点 与杂交育种相比，单倍体育种明显缩短育种年限，加快育种进程 提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程 可以大量生产细胞产物，工厂化、规模化程度高 [题点全练] 题点1　植物体细胞杂交的原理和过程 1.(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。 [微点拨] 植物体细胞杂交和有性杂交中染色体倍性的变化 2.(2024·山东高考改编)下列关于植物愈伤组织的说法不正确的是 (　 ) 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：植物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获得原生质体，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。 题点2　植物细胞工程的应用 3.(2025年1月·八省联考云南卷)人参皂苷具有重要的药用价值，可通过植物细胞培养生产。下列说法错误的是(　 ) A.外植体消毒需用酒精和次氯酸钠溶液 B.外植体脱分化形成愈伤组织需要光照和氧气 C.可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞 D.人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物 √ 解析：外植体在接种于培养基培养时，需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，A正确；脱分化形成愈伤组织的过程中，不需要光照，B错误；植物细胞的培养一般使用液体培养基，因此可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞，C正确；人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物，D正确。 4.(2025·九江模拟)研究人员利用离体培养的红豆杉细胞生产紫杉醇(易溶于丙酮等有机溶剂，是一种抗癌药)的流程如下图所示。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.生产紫杉醇利用了植物细胞培养，该技术几乎不受季节、天气限制 B.用诱变的方法处理愈伤组织，再经筛选可能获得高产紫杉醇的细胞 C.过程①②中植物细胞发育的方向受激素调控，与环境条件无关 D.可用双层磷脂分子构建的脂质体运送紫杉醇至靶细胞，治疗某些癌症 √ 解析：紫杉醇是红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，利用植物细胞培养生产紫杉醇，该技术几乎不受季节、天气限制，A正确；愈伤组织细胞未分化，处于不断增殖状态，在诱变因素下容易产生突变，用诱变的方法处理愈伤组织，再经筛选可能获得高产紫杉醇的细胞，B正确；过程①②分别为脱分化和扩大培养的过程，受激素调控和环境条件的影响，C错误；紫杉醇具有抗癌作用，易溶于丙酮等有机溶剂，可用双层磷脂分子构建的脂质体运送至靶细胞，D正确。 5.胞质杂种是指两个原生质体融合产生的杂种细胞，其中一个细胞的细胞核消失后，两个原生质体的细胞质杂交得到的个体。科研人员利用雄性不育的品种A与可育的品种B通过植物体细胞杂交技术获得了雄性不育的胞质杂种“华柚2号”，制备过程如图所示，其中GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种A的细胞核基因组中。经检测，“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，下列说法正确的是 (　 ) A.制备原生质体时需用胰蛋白酶或纤维素酶去除细胞壁 B.聚乙二醇可用于诱导原生质体A和B的融合 C.“华柚2号”的获得说明控制雄性不育的基因可能位于细胞核中 D.应筛选发绿色荧光的杂种细胞C经植物组织培养技术获得“华柚2号” √ 解析：制备原生质体时需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，A错误；诱导植物的原生质体融合可采用聚乙二醇融合法，B正确；雄性不育的胞质杂种“华柚2号”的细胞核和叶绿体基因来自品种B，线粒体基因来自品种A，融合后品种A的细胞核消失，说明控制雄性不育的基因可能位于线粒体中，C错误；GFP(绿色荧光蛋白)基因转入到了品种A的细胞核基因组中，而融合后的“华柚2号”不含品种A的细胞核，因此发绿色荧光的杂种细胞应被淘汰，D错误。 6.(2024·安徽高考)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：欲利用愈伤组织制备悬浮细胞，可用果胶酶等对愈伤组织进行处理，A合理；装置中的充气管应置于液面下方，以利于增加培养液中的溶氧量，该管不能同时作为排气管，B不合理；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合理；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合理。 √ 主攻学困点——强化规范表达 1.请说明“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家想象的地上结番茄、地下长马铃薯的原因。 提示：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，“番茄—马铃薯”杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达可能会相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。 2.作物脱毒时应选取哪些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。原因是植物分生区附近的病毒极少，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。 3.请说明脱毒苗与抗毒苗的区别。 提示：脱毒苗是选择植物的顶端分生组织进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴；抗毒苗是把某抗毒基因导入受体细胞中，通过一定的方法培养而成的，属于基因工程的范畴。 4.植物组织培养过程中光照条件如何处理?为什么以蔗糖为碳源? 提示：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织；当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，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。 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$