第二章 植物细胞工程（知识清单）生物浙科版选择性必修3

该高中生物学知识清单系统梳理了“植物细胞工程”单元内容，涵盖植物组织培养（4个考点）和体细胞杂交（1个考点）两大核心范畴，通过“知识主脉络”的可视化思维导图搭建从基础理论到技术应用的学习支架。 清单采用“星级考点标注”（如体细胞杂交技术标★★★☆☆）和“跨学科整合”设计，结合基因编辑、次生代谢产物工厂化生产等热点，培养科学思维与探究实践。独创“高根低芽中愈伤”激素配比记忆口诀，配备实验步骤（如菊花组织培养）和易错陷阱提示，助力学生高效掌握，教师可直接用于考点突破与素养提升教学。

第二章 植物细胞工程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株（4个考点） 考点1植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能★★☆☆☆ 考点2离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整植株★★★☆☆ 考点3 植物组织培养通过多种途径有效提高生产效率★★★☆☆ 考点4 菊花的组织培养及幼苗的移栽 第2节 通过体细胞杂交可获得新的植物体（1个考点） 考点1 植物体细胞杂交技术的过程及应用★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株 考点1植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能★★☆☆☆ 1．细胞工程的概念 2．植物细胞的全能性 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 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、营养物质、激素、适宜的温度和pH 3.植物组织培养技术 (1)概念：将离体的 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 植株或使 的技术。 (2)理论基础：植物细胞的__ 。 (3)基本过程 外植体培养 脱分化 组织 再分化 芽，根 完整植株 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__ _ ，重新获得具有 能力的细胞，进而形成 组织的过程。 ②愈伤组织：脱分化产生的_ _ 团块。 ③再分化：愈伤组织重新分化成_ __等器官的过程。 4.植物离体培养成完整植株的几条途径 途径一：不经愈伤组织阶段 芽尖或带芽的茎段中的腋芽或顶芽 幼苗 途径二：经愈伤组织 器官发生途径：外植体或成熟细胞 脱分化 分生细胞 分裂 愈伤组织 再分化 组织器官 再生植株 体细胞胚发生途径：外植体或成熟细胞 脱分化 分生细胞 分裂 愈伤组织 再分化 胚状体 再生植株 考点2离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整植株★★☆☆☆ 1.植物组织培养的条件: （1）适宜的温度。 （2）无菌条件：①外植体表面消毒：次氯酸钠、氯化汞或酒精消毒后，用 冲洗。②接种工具和培养基：用高压蒸汽灭菌，高温易分解的物质需要用 除菌。③接种室和操作台用 照射灭菌。 (3)营养条件：水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等。 培养基中适宜浓度和配比的植物激素、 （4）植物激素在植物组织培养中的作用 生长素/细胞分裂素(相对比值) 植物组织的发育方向 高 有利于 的分化，抑制芽的形成 低 有利于 的分化，抑制根的形成 适中 促进 组织的形成 简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 考点3 植物组织培养通过多种途径有效提高生产效率★★☆☆☆ 1.植物繁殖的新途径 （1）快速繁殖 ①使用技术：植物组织培养技术 ②原理：植物细胞的 ③优点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高 ④特点：适合自动化管理，有利于工业化生产 ⑤实例：铁皮石斛试管苗生产 （2） 作物脱毒：①技术手段：植物组织培养 ②材料选取：植物 附近（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 ④实例：脱毒草莓、脱毒马铃薯等 （3） 人工种子：①概念：将植物离体培养产生的 、 包埋在含有营养成分和保护功能的物质中制成。人工种子通常包括体细胞胚、人工胚乳、人工种皮三部分。 ②优点：生产季节不受季节限制，可以大量快速繁殖优良品种，用于繁殖周期长且难以有性生殖的植物。 2.作物新品种的培育 （1）单倍体育种①原理：细胞的全能性和 ②过程：花药或花粉 离体培养 植株 诱导染色体加倍 植株 ③优点：子代是稳定遗传的纯合子，极大缩短了育种时间，是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 ④实例：单育1号烟草 （2）突变体的利用： ①原理：细胞全能性和 ②过程：外植体 脱分化 愈伤组织 诱变处理 突变体 筛选培育 新品种 ③优点：大幅度改良某些性状 ④实例：抗花叶病毒的甘蔗，抗盐碱的烟草。 3.细胞产物的工厂化生产 ①次生代谢产物：不是植物生命活动所必需的产物，是一类小分子有机化合物，例如酚类、萜类和含氮化合物等。 生产的技术手段： ②优点： ③实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已经实现了工业化生产。 考点4 菊花的组织培养及幼苗的移栽 第2节 通过体细胞杂交可获得新的植物体 考点1 植物体细胞杂交技术的过程及应用★★★☆☆ 1．过程 (1)过程①为去除 获得原生质体，用到的酶是 和 。 (2)过程②为 的融合，人工诱导的物理法包括 、 等，化学法包括 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 ，这是原生质体融合成功的标志。 (4)过程④为 ，过程⑤为 。 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。 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。 一、前沿科学动态 结合基因编辑技术和植物细胞工程，以水稻 OsWOX11、单碱基编辑抗病毒为背景，考查转基因基因编辑植物的组织培养流程与筛选。 二、热点问题分析 合成生物学与细胞培养综合应用，例如人参皂苷、紫杉醇、青蒿素等次生代谢产物工厂化生产，从愈伤组织 或悬浮细胞直接提取，无需完整植株。利用无融合生殖结合体细胞胚胎发生方法，实现杂交种“一系法”留种，解决杂交稻制种难题。利用原生质体融合结合多倍体育种，克服远缘杂交不亲和，培育白菜-甘蓝、柑橘属种间杂种、小偃系列小麦等。 三、跨学科知识整合 结合化学分离技术考察细胞产物提取，例如有机溶剂萃取（如青蒿素、紫杉醇）、层析法分离，利用植物组织培养技术培育抗旱、抗盐、抗寒植株品种培育，适应不同地理环境；或利用细胞工程培育超富集植物（如重金属富集），治理土壤污染，进行生态修复。 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 2．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 3．(2024·江苏，13)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是(　　) A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁 B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗 C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间 D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养 4．(2024·湖北，11)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 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 植物细胞工程（知识清单） 学习导航站 知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架 核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、陷阱规避 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株（4个考点） 考点1植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能★★☆☆☆ 考点2离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整植株★★★☆☆ 考点3 植物组织培养通过多种途径有效提高生产效率★★★☆☆ 考点4 菊花的组织培养及幼苗的移栽 第2节 通过体细胞杂交可获得新的植物体（1个考点） 考点1 植物体细胞杂交技术的过程及应用★★★☆☆ （星级越高，重要程度越高） 素养加油站：跨学科内容与热点问题分析、聚焦考点预测 方法储备库：高频考点，方法归纳 第1节 通过植物组织培养可获得完整植株 考点1植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能★★☆☆☆ 1．细胞工程的概念 2．植物细胞的全能性 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 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、营养物质、激素、适宜的温度和pH 3.植物组织培养技术 (1)概念：将离体的植物器官、组织和细胞 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或使其细胞增殖并产生细胞代谢产物 的技术。 (2)理论基础：植物细胞的__全能性 。 (3)基本过程 外植体培养 脱分化 愈伤组织 再分化 芽，根 完整植株 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_ ，重新获得具有分裂能力 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_组织结构松散的薄壁细胞_ 团块。 ③再分化：愈伤组织重新分化成_芽或根___等器官的过程。 4.植物离体培养成完整植株的几条途径 途径一：不经愈伤组织阶段 芽尖或带芽的茎段中的腋芽或顶芽 幼苗 途径二：经愈伤组织 器官发生途径：外植体或成熟细胞 脱分化 分生细胞 分裂 愈伤组织 再分化 组织器官 再生植株 体细胞胚发生途径：外植体或成熟细胞 脱分化 分生细胞 分裂 愈伤组织再分化 胚状体 再生植株 考点2离体植物器官、组织和细胞在适宜条件下方可发育成完整植株★★☆☆☆ 1.植物组织培养的条件: （1）适宜的温度。 （2）无菌条件：①外植体表面消毒：次氯酸钠、氯化汞或酒精消毒后，用无菌水冲洗。②接种工具和培养基：用高压蒸汽灭菌，高温易分解的物质需要用过滤除菌。③接种室和操作台用紫外线照射灭菌。 (3)营养条件：水、无机盐、有机营养成分、琼脂、植物激素等。 培养基中适宜浓度和配比的植物激素、 （4）植物激素在植物组织培养中的作用 生长素/细胞分裂素(相对比值) 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 促进愈伤组织的形成 简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤 考点3 植物组织培养通过多种途径有效提高生产效率★★☆☆☆ 1.植物繁殖的新途径 （1）快速繁殖 ①使用技术：植物组织培养技术 ②原理：植物细胞的全能性 ③优点： ④特点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，适合自动化管理，有利于工业化生产 ⑤实例：铁皮石斛试管苗生产 （2） 作物脱毒：①技术手段：植物组织培养 ②材料选取：植物茎尖生长点附近（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 ④实例：脱毒草莓、脱毒马铃薯等 （3） 人工种子：①概念：将植物离体培养产生的体细胞胚、芽包埋在含有营养成分和保护功能的物质中制成。人工种子通常包括体细胞胚、人工胚乳、人工种皮三部分。 ②优点：生产季节不受季节限制，可以大量快速繁殖优良品种，用于繁殖周期长且难以有性生殖的植物 2.作物新品种的培育 （1）单倍体育种①原理：细胞的全能性和基因重组 ②过程：花药或花粉 离体培养 单倍体植株 诱导染色体加倍 纯合二倍体植株 ③优点：子代是稳定遗传的纯合子，极大缩短了育种时间，是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 ④实例：单育1号烟草 （2）突变体的利用： ①原理：细胞全能性和基因突变 ②过程：外植体 脱分化 愈伤组织 诱变处理 突变体 筛选培育 新品种 ③优点：产物 ，大幅度改良某些性状 ④实例：抗花叶病毒的甘蔗，抗盐碱的烟草。 3.细胞产物的工厂化生产 ①次生代谢产物：不是植物生命活动所必需的产物，是一类小分子有机化合物，例如酚类、萜类和含氮化合物等。 生产的技术手段： ②优点： ③实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已经实现了工业化生产。 考点4 菊花的组织培养及幼苗的移栽 第2节 通过体细胞杂交可获得新的植物体 考点1 植物体细胞杂交技术的过程及应用★★★☆☆ 1．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。 2．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。 3．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展示出独特的优势。 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。 一、前沿科学动态 结合基因编辑技术和植物细胞工程，以水稻 OsWOX11、单碱基编辑抗病毒为背景，考查转基因基因编辑植物的组织培养流程与筛选。 二、热点问题分析 合成生物学与细胞培养综合应用，例如人参皂苷、紫杉醇、青蒿素等次生代谢产物工厂化生产，从愈伤组织 或悬浮细胞直接提取，无需完整植株。利用无融合生殖结合体细胞胚胎发生方法，实现杂交种“一系法”留种，解决杂交稻制种难题。利用原生质体融合结合多倍体育种，克服远缘杂交不亲和，培育白菜-甘蓝、柑橘属种间杂种、小偃系列小麦等。 三、跨学科知识整合 结合化学分离技术考察细胞产物提取，例如有机溶剂萃取（如青蒿素、紫杉醇）、层析法分离，利用植物组织培养技术培育抗旱、抗盐、抗寒植株品种培育，适应不同地理环境；或利用细胞工程培育超富集植物（如重金属富集），治理土壤污染，进行生态修复。 1．(2024·甘肃，15)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 答案　D 解析　观察题图可知，分生组织经过程①获得愈伤组织，因此①为脱分化，1号培养基中的愈伤组织是不定形(排列不规则)的薄壁组织团块，A错误；愈伤组织经过程②长出芽，因此②为再分化，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是有丝分裂过程，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。 [拓展提升]　①诱导愈伤组织分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。 ②光照：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。 ③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，其造成的渗透压可能过高。 2．(2023·山东，14)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 答案　A 解析　分析题意可知，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，增加细胞数量，提高次生代谢物的含量，但不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 [提醒]　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；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。 3．(2024·江苏，13)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是(　　) A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁 B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗 C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间 D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养 答案　C 解析　步骤①添加纤维素酶和果胶酶以去除细胞壁，A错误；步骤②吸取原生质体放入等渗溶液中清洗，否则会导致原生质体吸水涨破，B错误；结合图示可知原生质体处于甘露醇和蔗糖溶液之间，因而可推测原生质体的密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间，C正确；台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，染成蓝色的原生质体活性差或死亡，D错误。 4．(2024·湖北，11)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 答案　B 解析　酶解是为了去除植物细胞的细胞壁，过程①中酶处理的时间不同，说明两种亲本的细胞壁结构有差异，A正确；过程②为原生质体的融合，常用化学试剂如PEG诱导原生质体融合，灭活的仙台病毒可诱导动物细胞融合，不能用于植物原生质体融合，B错误；过程④脱分化和⑤再分化的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素，但二者在两过程中的比例不同，C正确；植物丙是植物甲和植物乙体细胞杂交形成的个体，应具备两者的遗传物质，因此可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $