第9单元 第52讲 植物细胞工程(Word学案)-【高考快车道】2026年高考生物大一轮专题复习总复习

该高中生物学高考复习学案系统梳理植物细胞工程核心考点，以细胞全能性为基础，串联植物组织培养、体细胞杂交技术流程及应用（快速繁殖、脱毒、育种等）知识网络，通过表格梳理、自测诊断等问题导向设计，引导学生自主归纳技术原理与操作要点，体现生命观念中的结构与功能观。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，如“自测强化”设辨易错（例判断成熟叶片作外植体正误及分析）、练表达题，结合高考真题演练（如2024北京高考植物组织培养实验题），精准定位薄弱点。通过探究实践案例（菊花组织培养）和反思总结任务，培养自主复习能力，教师可依学情数据因材施教。

第52讲　植物细胞工程 课程标准解读 知识网络概览 【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、组织或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、次生代谢物生产、育种等方式有效提高了生产效率。 【能力要求】 1.理解能力:通过分析植物组织培养和体细胞杂交的操作流程,加深实验原理的理解。 2.实践应用能力:掌握植物细胞工程的操作过程,指导农业生产。 考点一　植物组织培养技术 精梳　攻教材 1.植物细胞工程的基本技术: (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 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 植物细胞工程和动物细胞工程 (2)植物细胞的全能性: 定义 细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能 原因 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因 大小 比较 ①受精卵>生殖细胞>体细胞 ②分化程度低的细胞>分化程度高的细胞 ③植物细胞>动物细胞 表现条件 离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH 2.植物组织培养技术: (1)概念: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。 (2)原理:植物细胞具有全能性。 (3)过程: 接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根 ①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结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成愈伤组织的过程。 ②愈伤组织:脱分化产生的不定形的薄壁组织团块。 ③再分化:愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。 (4)操作实例——菊花的组织培养: 【名师点睛】 影响再分化的因素 (1)取材:外植体的遗传特性、取材部位都会影响愈伤组织再分化的能力,所以一般选用幼嫩组织。 (2)光照: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时,要给予适宜的光照,以利于叶片内叶绿素的合成。 (5)植物激素在植物组织培养中的作用: 生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向 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 【自测强化】 1.辨易错 (1)宜选用成熟叶片为材料制备外植体。 (×) 分析:一般选择植物幼嫩的组织作为植物组织培养的外植体。 (2)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。 (√) (3)在菊花的组织培养中,培养基中添加适量生长素和细胞分裂素,可促进愈伤组织分裂分化产生根和芽。 (√) (4)培养形成的愈伤组织继续在原培养基中分化形成植株。 (×) 分析:要将愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上培养。 (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。 (×) 分析:同一株绿色开花植物体细胞和生殖细胞(花粉)经组织培养获得的植株基因型不同。 (6)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。 (×) 分析:愈伤组织形成幼苗的再分化过程中既有细胞的增殖也有细胞分化。 2.练表达 (1)(选择性必修3 P34)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,原因是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)(选择性必修3 P35“探究·实践”)植物组织培养使用的培养基往往要加入生长素和细胞分裂素,原因是这两种激素是启动细胞分裂、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。 精练　提能力 1.(2024·北京高考)五彩缤纷的月季装点着美丽的京城,其中变色“光谱”月季备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验,难以达成目的的是(　　) A.用花瓣细胞观察质壁分离现象 B.用花瓣大量提取叶绿素 C.探索生长素促进其插条生根的最适浓度 D.利用幼嫩茎段进行植物组织培养 【解析】选B。本题考查与植物相关的各种实验。花瓣细胞含有中央大液泡,液泡中含有花青素,因此可用花瓣细胞观察质壁分离现象,A不符合题意;花瓣含花青素,而不含叶绿素,因此不能用花瓣提取叶绿素,B符合题意;生长素能促进月季的茎段生根,可利用月季的茎段为材料来探索生长素促进其插条生根的最适浓度,C不符合题意;月季的幼嫩茎段能分裂,能利用幼嫩茎段的外植体进行植物组织培养,D不符合题意。 2.(2025·云南适应性测试)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】选B。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,消毒流程为:先用流水充分冲洗后的外植体用酒精消毒30 s,然后立即用无菌水清洗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正确;脱分化形成愈伤组织过程中,需要遮光处理,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;次生代谢物是指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,因此,人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物,D正确。 3.(2025·四川适应性测试)科学家用蜗牛提取液处理烟草叶片和拟南芥根得到原生质体,两种原生质体经PEG处理后筛选出杂种细胞,其分裂产生的愈伤组织经诱导形成再生植株。经鉴定,再生植株同时表现出烟草和拟南芥的部分性状。下列叙述错误的是(　　) A.蜗牛提取液具有纤维素酶和果胶酶活性,可去除细胞壁获得原生质体 B.利用PEG处理可提高细胞膜的流动性,从而促进两种原生质体的融合 C.用较高浓度的细胞分裂素处理杂种细胞产生的愈伤组织,有利于根的分化 D.杂种细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株是基因选择性表达的结果 【解析】选C。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,要分解植物细胞壁应该用纤维素酶和果胶酶,由此可知,蜗牛提取液具有纤维素酶和果胶酶活性,可去除细胞壁获得原生质体,A正确;PEG是一种常用的细胞融合剂,其作用机制主要是通过增加细胞膜的流动性和破坏细胞膜的完整性来促进细胞融合,通过使用PEG,可以使得细胞膜之间的接触面积增大,由此可知,利用PEG处理可提高细胞膜的流动性,从而促进两种原生质体的融合,B正确;由愈伤组织到杂种植株培养过程中,需调整生长素与细胞分裂素比例以诱导根、芽分化,其中诱导生根时生长素与细胞分裂素的比例较高,而诱导芽分化时两者比例较低,因此处理杂种细胞产生的愈伤组织时,生长素与细胞分裂素的比例较高有利于根的分化,C错误;杂种细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株,会涉及蛋白质的合成,是基因选择性表达的结果,D正确。 【加固训练】 (2024·南通模拟)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。下列有关叙述不正确的是(　　) A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害 B.步骤③切取的组织块中要带有形成层,因为形成层容易诱导形成愈伤组织 C.从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基主要是因为有害代谢产物积累 D.步骤⑥要进行照光培养,诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用 【解析】选C。消毒杀死材料表面的微生物,但要保持外植体的活性,A正确;形成层细胞分裂能力强,易脱分化形成愈伤组织,B正确;脱分化和再分化过程中植物激素的种类和比例不同,故从步骤⑤(脱分化)到步骤⑥(再分化)需要更换新的培养基,C错误;叶绿素的形成需要光照,步骤⑥要进行照光培养,诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用,D正确。 考点二　植物体细胞杂交技术 精梳　攻教材 1.概念:植物体细胞杂交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.过程: (1)过程①为去除细胞壁获得原生质体,用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 (2)过程②为原生质体的融合,人工诱导的物理法包括电融合法、离心法等,化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。 (3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。 (4)过程④为脱分化,过程⑤为再分化。 3.原理:体细胞杂交利用了细胞膜的流动性,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。 4.意义: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有独特优势。 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。 【名师点睛】 原生质层、原生质体辨析 (1)原生质层:细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 (2)原生质体:组成细胞的一个形态结构单位,包括细胞膜、细胞质和细胞核,原生质体就是去除细胞壁的被细胞膜包围的“裸露细胞”。 【自测强化】 1.辨易错 (1)利用物理法或化学法,可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。 (×) 分析:植物细胞融合前,必须利用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁获得原生质体。 (2)用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性。 (×) 分析:用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的原生质体仍含有全套的遗传信息,仍具有全能性。 (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)植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合。 (×) 分析:植物体细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。 (5)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程。 (×) 分析:植物体细胞杂交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.练表达 (1)(选择性必修3 P38“练习与应用”概念检测T2拓展)科学家在制备原生质体时,有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析,蜗牛消化道提取液中可能含有纤维素酶和果胶酶。理由是:植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成,利用酶的专一性,在降解植物细胞的细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。 (2)植物体细胞杂交获得的杂种植株不一定能表现双亲的优良性状,原因是基因的选择性表达和基因间的互作效应使获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状。 【精研　强思维】 【思维探究】 A植物细胞具有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb。B植物细胞含有2y条染色体,2个染色体组,基因型为ccDd。将A、B两种植物采用植物体细胞杂交技术获得新植株C。思考回答下列问题: (1)(生命观念)实验过程为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作? 提示:避免杂菌与培养物竞争营养,且有些杂菌会危害培养物的生长。 (2)(生命观念)诱导杂种细胞形成愈伤组织的培养基为什么要加入适量蔗糖? 提示:因为此时细胞不能进行光合作用制造有机物,需要依赖于环境中的有机物才能生存。 (3)(科学探究)A、B原生质体人工诱导融合后,培养液中有哪几种类型的原生质体?而我们需要的是哪种类型?所以原生质体融合后,我们要进行怎样的处理? 提示:有5种类型:A、B、AA、BB、AB。我们需要的是AB。要对融合后的原生质体进行筛选。 (4)(科学思维)体细胞杂交技术获得的新植株C的染色体条数、染色体组数、基因型分别是怎样的? 提示:2x+2y;4个;AabbccDd。 【思维建构】 植物体细胞杂交与植物有性杂交遗传物质分析 植物体细胞杂交属于染色体数目变异,属于无性生殖,得到的个体一般是可育的,染色体数、染色体组的个数及基因型都是两个体细胞中相应数目的简单相加。 精练　提能力 1.(2024·北京高考)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】选D。本题考查植物体细胞杂交相关知识。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基础,D错误。 2.(2023·广东高考)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】选C。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。 3.(2023·江苏高考)研究者通过体细胞杂交技术,探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是(　　) A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶,用于去除细胞壁 B.原生质体需在低渗溶液中长期保存,以防止过度失水而死亡 C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理,活的原生质体被染色 D.聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞 【解析】选D。从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶,不能用于去除细胞壁(主要成分是纤维素和果胶),A错误;获得的原生质体若处在低渗溶液中,会因吸水涨破而死亡,B错误;检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液,但活的原生质体不能被染色,因为细胞膜有选择透过性,C错误;聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合,对于杂种细胞,可以叶绿体颜色等差异为标志进行识别,D正确。 【加固训练】 (2025·安徽模拟)青霉素发酵是高耗氧过程,为保证发酵过程中青霉素的持续高产,研究人员将透明颤菌的血红蛋白引入青霉菌,设计方案如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.①②过程需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体 B.③过程通常在低渗溶液中采用PEG融合法诱导原生质体融合 C.除上述方案,通过杂交育种的方式也可以培养出该杂种菌株 D.可利用缺乏甲硫氨酸和精氨酸的基本培养基筛选出融合细胞 【解析】选D。酶具有专一性,纤维素酶和果胶酶可去除植物细胞的细胞壁,但透明颤菌属于细菌,细胞壁的成分主要是肽聚糖,青霉菌是真菌,细胞壁成分主要是几丁质,A错误;③过程在低渗溶液中会发生渗透吸水,导致原生质体涨破,B错误;杂交育种在自然状态下适用于真核生物有性生殖的生物,上述杂种菌株不适于杂交育种,C错误;融合细胞兼有两个细胞的特点,可利用缺乏甲硫氨酸和精氨酸的基本培养基筛选出融合细胞,D正确。 考点三　植物细胞工程的应用 精梳　攻教材 1.植物繁殖的新途径: 快速 繁殖 ①使用的技术:植物组织培养技术 ②原理:植物细胞的全能性 ③优点:高效、快速地实现种苗的大量繁殖;保持优良品种的遗传特性 ④特点:使用材料少,培养周期短,繁殖率高,适合自动化管理,有利于进行工厂化生产 作物 脱毒 ①技术手段:植物组织培养技术 ②材料的选取:植物顶端分生区附近(如茎尖),此部分病毒极少,甚至无病毒 ③优点:脱毒作物产量高,品质好 2.作物新品种的培育: 项目 单倍体育种 突变体的利用 原理 细胞的全能性和染色体变异 基因突变和植物细胞的全能性 优点 明显缩短育种年限 产生新基因,大幅度改良某些性状 过程 3.细胞产物的工厂化生产: (1)次生代谢物:不是植物基本生命活动所必需的产物,如酚类、萜类等。 (2)生产技术:植物细胞培养技术。 (3)过程:外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物。 (4)优点:生产速度快,且不破坏资源等。 【名师点睛】 植物组织培养四点特殊提醒 (1)脱毒苗≠抗毒苗。脱毒苗只是体内不含有病毒,而抗毒苗是可以抵抗病毒的侵染。 (2)花药培养≠花粉培养。 (3)细胞产物工厂化生产一般培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织的细胞中可提取细胞产物。该培养过程需要利用液体培养基,这与植物组织培养不同。 (4)初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着,例如,糖类、脂质、蛋白质和核酸等的代谢;次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织和器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。 【自测强化】 1.辨易错 (1)植物微型繁殖运用了植物组织培养技术,可快速繁殖良种植物。 (√) (2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。 (×) 分析:葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于无性繁殖,不需要利用植物组织培养技术,故不属于微型繁殖。 (3)利用组织培养技术培育脱毒苗,获得抗病毒的新物种。 (×) 分析:植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。因此,切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗,不能获得抗病毒的新物种。 (4)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的纯合子。 (×) 分析:二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体幼苗,再经过秋水仙素诱导后得到稳定遗传的纯合子。 (5)利用组织培养技术产生突变体,可直接培育出具有优良性状的新品种。 (×) 分析:基因突变是不定向的,故利用组织培养技术产生突变体,还需要进行筛选,才能培育出具有优良性状的新品种。 (6)人参皂苷是人参的次生代谢物,是其生长所必需的。 (×) 分析:初生代谢物是植物生长繁殖等生命活动必需的,人参皂苷是人参的次生代谢物,不是其基本生命活动必需的。 2.练表达 (1)(选择性必修3 P39)植物组织培养获得的植株可以保持原有植株的优良遗传特性,原因是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,属于无性繁殖,后代可保持亲本的性状。 (2)单倍体育种可以缩短育种年限的原因是花粉离体培养形成的单倍体植株,经染色体加倍处理后为纯合子,自交后代不发生性状分离。 精练　提能力 1.(2024·黑吉辽高考)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.诱导形成愈伤组织时需加入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】选B。本题考查植物组织培养。迷迭香顶端幼嫩的茎段生长旺盛,分裂能力较强,适合用作外植体,A正确;诱导形成愈伤组织时需加入NAA(生长素类调节剂)和细胞分裂素,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,可获得更多的营养物质和氧气,使得其可以进一步分裂,C正确;加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量,推测茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢物(不是植物生长所必需的)的合成速率,D正确。 借题发挥|知识归纳 辨析植物组织培养与植物细胞培养 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 培养基 固体培养基 液体培养基 过程 实例 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 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】选D。本题结合流程图考查植物组织培养技术及应用。题图①为脱分化过程,脱分化过程中形成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,但不会发生基因重组,B错误;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,若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小于1,C错误;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,D正确。 【加固训练】 1.(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】选B。本题考查植物细胞培养技术。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,若要将愈伤组织分散成单个细胞来制备悬浮细胞,常采用纤维素酶和果胶酶处理,A合理;细胞培养装置中细胞悬浮在培养液中生长,为使细胞获得充足的氧气并及时排出多余气体,装置中的充气管要置于溶液中,排气管要置于液面上方,B不合理;培养细胞时要营造无菌环境,可在充气口增设无菌滤器,以防止杂菌污染,C合理;细胞培养需要适宜的温度,所以该装置需增设温度监测和控制设备,D合理。 2.(2024·绵阳模拟)科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响,结果如图。相关叙述正确的是(　　) A.培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞的全能性 B.培育的脱毒苗具有抗病毒的能力 C.实验结果表明茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低 D.根据本实验,培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60 mm 【解析】选C。马铃薯茎尖病毒极少,甚至无病毒,因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗,所依据的原理是细胞的全能性,A错误;培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力,B错误;实验结果表明茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低,C正确;在茎尖外植体大小为0.27 mm时,脱毒率和成苗率均较高,因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm,D错误。 【从教材走向高考】 【体验高考　链接教材】 1.(2023·新课标全国卷)→(选择性必修3 P26、P35)根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系,根瘤菌侵入豆科植物根内可引起根瘤的形成,根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。为了寻找抗逆性强的根瘤菌,某研究小组做了如下实验:从盐碱地生长的野生草本豆科植物中分离根瘤菌;选取该植物的茎尖为材料,通过组织培养获得试管苗(生根试管苗);在实验室中探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列问题。 (1)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养,可以获得纯培养物,此实验中的纯培养物是_________________________________。  (2)取豆科植物的茎尖作为外植体,通过植物组织培养可以获得豆科植物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是:外植体愈伤组织试管苗。其中①表示的过程是___________,②表示的过程是___________。由外植体最终获得完整的植株,这一过程说明植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指________________ ________　 　。  (3)研究小组用上述获得的纯培养物和试管苗为材料,研究接种到试管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力,其做法是将生长在培养液中的试管苗分成甲、乙两组,甲组中滴加根瘤菌菌液,让试管苗长出根瘤。然后将甲、乙两组的试管苗分别转入_________的培养液中培养,观察两组试管苗的生长状况,若甲组的生长状况好于乙组,则说明________________　 　。  (4)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌,可通过发酵工程获得大量根瘤菌,用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料,在农业生产中使用微生物肥料的作用是________________　(答出2点即可)。  【解析】本题考查植物组织培养、微生物培养、细胞全能性概念以及发酵工程在农业上的应用。 (1)在微生物学中将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,对于本实验来说就是由根瘤菌繁殖得到的单菌落。 (2)植物组织培养是指在无菌和人工控制的环境条件下,利用人工培养基对离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等进行培养,使其再生细胞或完整植株的技术。植物组织培养过程包括脱分化和再分化两个过程,先是脱分化形成愈伤组织,后再分化形成试管苗。细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 (3)控制单一变量,因为甲组和乙组的变量是固氮菌,所以要保证培养液中没有氮源,目的是探究接种到试管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力,如果甲组生长状况好于乙组,说明接种到试管苗上的根瘤菌具有固氮能力。 (4)微生物肥料的作用:增进土壤肥力;改良土壤结构;促进植株生长;抑制土壤中病原微生物的生长、减少病害的发生等。 答案:(1)由根瘤菌繁殖形成的单菌落 (2)脱分化　再分化　细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性 (3)无氮源　接种到试管苗上的根瘤菌具有固氮能力 (4)增进土壤肥力;改良土壤结构;促进植株生长;抑制土壤中病原微生物的生长、减少病害的发生等 【深研教材　预测高考】 2.(选择性必修3 P42 “拓展应用”T2改编)甜叶菊是一种菊科植物,植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的热量却很低,所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小,发芽率低,种子繁殖遗传性状不稳定,易患叶斑病。研究人员利用植物组织培养技术提高甜叶菊的繁殖效率。请回答有关问题: (1)选用甜叶菊茎尖细胞组织培养的核心步骤包括_________和_________两步,前者就是让已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的____________________,从而转变为未分化细胞的过程。  (2)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是____________________　,另外,植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中_____________的含量,才能有效地操作组织培养中的“激素杠杆”。  (3)培育脱毒甜叶菊往往采用甜叶菊茎尖细胞的原因是________________, 利用植物组织培养技术提高甜叶菊的繁殖效率是一种快速繁殖技术,是一种无性繁殖技术,其优点是________________________________。  (4)在植物组织培养的过程中,培养细胞处于不断增殖的状态,容易受到培养条件和外界压力的影响而发生___________,研究人员用化学诱变剂处理大量细胞,然后对其进行筛选得到具有抗叶斑病的突变体,进而培育成为新品种。  (5)若甜叶菊自然繁殖时某优良性状无法通过自交的方式稳定遗传,要快速获得与原植株基因型和表型都相同的该种甜叶菊,可采取的育种方法是___________;该育种方法主要过程是:___________________________________。  【解析】(1)植物组织培养的核心步骤包括脱分化和再分化两步。已经分化的细胞经过诱导后,失去其特有的形态、结构和功能,从而转变成未分化细胞的过程叫脱分化。 (2)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是细胞分裂素、生长素。另外,植物生长调节剂在培养基中的用量要考虑组织中内源激素的含量。 (3)茎尖分生组织细胞无病毒或病毒极少,所以采用甜叶菊植株的茎尖进行植物组织培养可以获得脱毒苗。植物组织培养技术的优点是不受季节、气候和地域的限制,一般不会出现性状分离,能保持优良品种的遗传特性。 (4)在植物的组织培养过程中,培养细胞一直处于不断增殖的状态,容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变,研究人员用化学诱变剂处理大量细胞,然后对其进行筛选得到具有抗叶斑病的突变体,进而培育成为新品种。 (5)若甜叶菊自然繁殖时某优良性状无法通过自交的方式稳定遗传,说明其是杂合子,要快速获得与原植株基因型和表型都相同的该种甜叶菊,应该采用植物组织培养技术,植物组织培养过程:离体的细胞、组织或器官脱分化形成愈伤组织,再分化形成胚状体,最后发育成植株。具体过程如下图所示: 取甜叶菊组织细胞愈伤组织胚状体甜叶菊植株 答案:(1)脱分化　再分化　形态、结构和功能 (2)生长素、细胞分裂素　内源激素 (3)茎尖分生组织细胞无病毒或病毒极少,采用甜叶菊植株的茎尖进行植物组织培养可以获得脱毒苗　一般不会出现性状分离,能保持优良品种的遗传特性,不受季节、气候和地域的限制 (4)突变 (5)植物组织培养 取甜叶菊组织细胞愈伤组织胚状体甜叶菊植株 - 23 - 学科网（北京）股份有限公司 $