第2章 1 第1节 一 植物细胞工程的基本技术（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

该高中生物学讲义以“植物细胞工程”为核心，通过知识框架图系统梳理植物组织培养和植物体细胞杂交两大技术，用对比表格呈现两者在原理、选材、操作等方面的异同，以流程图清晰展示培养流程和细胞融合过程，突出细胞全能性、脱分化与再分化等重难点的内在联系。 讲义亮点在于“问题驱动+分层练习”设计，如通过“愈伤组织与叶肉细胞细胞器差异”探究题培养科学思维，用“外植体消毒与灭菌辨析”判断题强化科学态度，基础题巩固核心概念，综合题（如不对称体细胞杂交案例）提升探究实践能力，助力不同层次学生掌握技术原理，为教师实施精准复习提供清晰教学路径。

第1节　植物细胞工程 一　植物细胞工程的基本技术 [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.利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培。 考点一　植物组织培养技术 1．细胞工程 2．细胞的全能性 3．植物组织培养技术 (1)概念 (2)理论依据：植物细胞的________。 (3)培养过程：外植体______ 已经分化的细胞转变成未分化的细胞 胚状体―→完整植株。 　　　　　　愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程 (4)菊花的组织培养 [答案自填] 细胞　分子　细胞器　细胞　细胞　产品　植物　动物　分化成其他各种细胞　选择性地表达　离体　完整植株　全能性　愈伤组织　酒精　次氯酸钠　外植体　1/3～1/2　18～22 ℃　生芽　生根 (1)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性。(　　) (2)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。(　　) (3)在植物组织培养时，要对外植体进行灭菌处理。(　　) (4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样。(　　) 答案：(1)×　只有离体的植物细胞在一定条件下才能表现出全能性。 (2)√　 (3)×　在植物组织培养时，要对外植体进行消毒处理。 (4)×　诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同。 [探究1] 请结合图中植物组织的变化，思考回答下列问题： (1)用箭头和文字总结植物组织培养技术的基本流程。 (2)图中的愈伤组织细胞与叶肉细胞相比，不含有的细胞器是____________，原因是____________________________________ _________________________________________________________。 提示：(1)外植体愈伤组织芽、根等―→试管苗完整植株 (2)叶绿体　愈伤组织是外植体在一定条件的诱导下形成的，外植体中已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞 [探究2] 请结合菊花组织培养的实验步骤，思考回答下列问题： (1)强调所用的器械灭菌和实验人员的无菌操作的原因是__________________________________________________________。 (2)菊花组织培养过程中，诱导外植体脱分化形成愈伤组织的培养基，其成分中__________(填“包含”或“不包含”)蔗糖等有机物，原因是___________________________________。 (3)在一定的__________等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化转变成愈伤组织。植物激素中________________和________________是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。 (4)在植物组织培养的脱分化过程中一般______________(填“需要”或“不需要”)光照，再分化过程中_______________(填“需要”或“不需要”)光照。 提示：(1)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)包含　此时外植体不能进行光合作用制造有机物，需要依赖环境中的有机物才能生存 (3)激素和营养　生长素　细胞分裂素 (4)不需要　需要 1．植物组织培养的条件 (1)离体；(2)无菌；(3)培养基；(4)适宜的培养条件。 2．体现植物细胞全能性的条件 材料 离体的植物细胞、组织或器官 培养基 种类齐全、比例合适的营养物质以及一定比例的植物激素 外界条件 ①无菌操作； ②光照：诱导愈伤组织时一般不需要光照，再分化时需要光照 3.植物激素在植物组织培养中的作用 记忆口诀：“比值高，根分化；比值低，芽分化；比值适中，不分化”。即“高根低芽中愈伤”。 1．下图是植物组织培养过程示意图，下列相关说法正确的是(　　) A.上述植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性 B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染 C.若外植体是月季的花药，则图中的过程①需要光照 D.若外植体是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，则培养成的新植株叶片无色 解析：选A。外植体一般只进行消毒处理，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且应避光培养，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。 2．(教材P35“探究·实践”改编)下列关于菊花组织培养的操作的叙述，错误的是(　　) A.植物组织培养时，选择植物幼嫩的部分作外植体，更易诱导脱分化 B.接种时用镊子夹取菊花的外植体，全部插入诱导愈伤组织的培养基中 C.将愈伤组织先转接到诱导生芽的培养基上培养，长出芽后再诱导生根 D.将幼苗先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 解析：选B。植物幼嫩部分分化程度低，更容易经过脱分化形成愈伤组织，A正确；接种时用镊子夹取菊花的外植体，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，B错误；植物组织培养时，将愈伤组织先转接到诱导生芽的培养基上培养，长出芽后再转接至诱导生根的培养基上培养，C正确；将幼苗先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，D正确。 考点二　植物体细胞杂交技术 1．定义：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．技术流程 3．实践应用：利用植物体细胞杂交技术，科学家培育出了白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草以及多种柑橘属不同种间的杂种植株。 4．意义：打破了生殖隔离，实现了　　　　育种，培育植物新品种。 　　　　　　　 　　　 　　　　　有性生殖只能在同种中进行 [答案自填] 杂种细胞　新植物体　电融合　离心　聚乙二醇(PEG)融合法　高Ca2＋—高pH融合法　愈伤组织　远缘杂交 (1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞。(　　) (2)原生质体融合时常用的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。(　　) (3)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术。(　　) (4)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性。(　　) 答案：(1)×　植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种植株。 (2)√　(3)√　 (4)×　植物原生质体融合的原理是细胞膜的流动性。 [探究] 下图为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。回答下列问题： (1)植物体细胞杂交实现的基础和杂种细胞实现组织培养的理论基础分别是________________________________________________。 (2)将若干a和b等量混合，经过②和③过程，c细胞的类型有________________________________(不考虑三个或三个以上的细胞融合，用染色体组成表示)。 (3)获得原生质体的过程应在等渗或较高渗溶液中进行，理由是 _______________________________________________________。 (4)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成的标志分别是____________________________________________________。 (5)二倍体番茄和二倍体马铃薯经体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有______________个染色体组，是________________倍体。 提示：(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 (2)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB (3)低渗溶液中原生质体易吸水涨破，等渗或较高渗溶液能维持原生质体的正常形态 (4)杂种细胞再生出细胞壁、培育出杂种植株 (5)四　四 1．植物组织培养与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 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 选材 根尖、茎尖等幼嫩部位 不同植物体细胞 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，用一定的方法诱导细胞融合 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 2.植物体细胞杂交后代的遗传变化 体细胞杂交 P1：2n(Aabb)与P2：2m(ccDd) 生殖类型 无性生殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 变异类型 染色体数目变异 染色体数 两亲本染色体数之和，即2n＋2m 染色体组数 两亲本染色体组数之和，即2＋2 基因组成 两亲本基因型之和，即AabbccDd 1．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台盼蓝染液染色，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，因为紫菜细胞细胞壁的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吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用台盼蓝染液染色，活的原生质体不能被染色，C错误；聚乙二醇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。 2．(2025·广东部分学校高二期中)不对称体细胞杂交旨在通过融合两种不同来源的细胞，在保留一个亲本大部分基因组的同时引入另一个亲本的部分遗传物质。疣粒野生稻对白叶枯病有较高抗性，研究人员利用上述技术对疣粒野生稻(2A)和栽培稻(2B)进行处理获得抗病栽培稻(A、B指染色体数)，过程如下图所示，其中①～④为不同步骤。下列叙述正确的是(　　) A．步骤①为脱分化，步骤②可用胰蛋白酶处理 B．步骤③得到的异源融合的原生质体均具有抗病性 C．异源融合的原生质体可持续分裂形成再生细胞团 D．步骤④得到的抗病栽培稻植株中染色体数目为2A＋2B条 解析：选C。步骤①为外植体→愈伤组织，发生了脱分化，植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，故步骤②需要用纤维素酶和果胶酶处理，A错误；疣粒野生稻原生质体的染色体经X射线处理后会随机形成片段转移入栽培稻原生质体中，只有含抗病基因的异源融合的原生质体具有抗病性，B错误；异源融合的原生质体在细胞核和细胞质的功能上实现了互补，使细胞恢复正常分裂，因此异源融合的原生质体可持续分裂形成再生细胞团，C正确；不对称体细胞杂交得到的杂种植株细胞中只获得一个亲本的部分染色体或染色体上某些片段，故抗病栽培稻植株细胞中的染色体数目少于两亲本染色体数目之和，D错误。 【知识框架】 1．(2025·黑龙江大庆高二月考)下列对细胞全能性的叙述，正确的是(　　) A．没有离体的植物细胞也能表现出全能性 B．植物原生质体融合标志着植物细胞全能性的实现 C．新细胞壁的形成标志着植物体细胞杂交的成功 D.花粉可培育成单倍体，是植物细胞全能性的体现 解析：选D。植物细胞表现出全能性需要在离体条件下，A错误；植物原生质体融合体现了细胞膜具有流动性，融合形成的杂种细胞发育成完整的新植物体标志着植物细胞全能性的实现，B错误；新细胞壁的形成标志着原生质体融合成功，C错误；花粉属于已分化的细胞，其发育成单倍体体现了植物细胞的全能性，D正确。 2．(2025·广东珠海五校高二联考)某团队通过植物组织培养技术开展东湖菊花种苗快速繁殖及脱毒研究，打造“汕头金菊”产业名片。若取菊花茎段进行组织培养，茎段未能诱导出愈伤组织，其原因不包括(　　) A．茎段接种时倒插　　B．激素配比不合理 C．外植体消毒过度 D．培养时遮光处理 解析：选D。将菊花茎段的形态学下端插入诱导愈伤组织的培养基中，不应倒插，A不符合题意；培养基中植物激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向，B不符合题意；外植体消毒过度会影响植物组织的活性，可能导致无愈伤组织产生，C不符合题意；诱导愈伤组织形成的过程通常需要遮光处理，D符合题意。 3．下图为用取自基因型为AaBb的胡萝卜韧皮部细胞培育出胡萝卜小苗的过程，下列叙述错误的是(　　) A．a→b过程是通过细胞有丝分裂完成的 B．b→c→d过程发生了细胞分化 C．a→b过程中使用的培养基中应含有机碳源和氮源 D．杂合植株经上述过程获得的幼苗会出现性状分离 解析：选D。a→b过程是脱分化形成愈伤组织，该过程的细胞分裂方式是有丝分裂，A正确；b→c→d过程为再分化，形成根或芽等器官，发生了细胞增殖和细胞分化，B正确；a→b过程中植物没有进行光合作用的器官，不能进行光合作用，所需的营养来自培养基，故培养基应含有机碳源和氮源，C正确；题图中植物组织培养过程属于无性繁殖，其细胞分裂方式是有丝分裂，杂合植株经题述过程获得的幼苗的基因型与亲本相同，仍然为杂合子，不会出现性状分离，D错误。 4．(教材P38“概念检测”T1改编)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，培育高产、耐盐杂种植株的实验流程图。下列叙述正确的是(　　) A．用甲、乙植物细胞培育出目的植株的技术称为植物组织培养技术 B．a过程应将甲、乙植物细胞置于低渗环境中用纤维素酶和果胶酶处理 C．b过程可用PEG融合法、电融合法等物理法 D．c过程应将幼苗种植在高盐环境中 解析：选D。用甲、乙植物细胞培育出目的植株的技术称为植物体细胞杂交技术，A错误；为保证细胞的活性，a过程应将甲、乙植物细胞置于等渗或较高渗环境中用纤维素酶和果胶酶处理，B错误；PEG融合法属于化学法，电融合法属于物理法，C错误；c过程应将幼苗种植在高盐环境中，筛选获得耐盐杂种植株，D正确。 5．(2025·广东佛山S6联盟高二期中)科研工作者分别用4种浓度的PEG对花椰菜和黑芥的原生质体进行了融合实验(由两个原生质体进行的融合称为二源融合，多于两个原生质体进行的融合称为多源融合)，结果如下图所示。下列相关说法错误的是(　　) A．该实验的自变量是PEG浓度 B．图中二源融合的原生质体有3种 C.为提高花椰菜—黑芥二源融合的成功率，选用的最佳PEG浓度是50% D．想确定二源融合是否为花椰菜—黑芥融合而成，可用显微镜观察染色体的形态和数目 解析：选C。由题图可知，该实验的自变量是PEG浓度，A正确；题图中二源融合的原生质体有3种，分别是花椰菜原生质体自身融合、黑芥原生质体自身融合、花椰菜原生质体和黑芥原生质体融合，B正确；结合题图可知，PEG浓度为30%时，二源融合率高，且多源融合率低，因此为提高花椰菜—黑芥二源融合的成功率，选用的最佳PEG浓度是30%，C错误；想确定二源融合是否为花椰菜—黑芥融合而成，可用显微镜观察染色体的形态和数目，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $