第2章 第1节 第1课时 植物细胞工程的基本技术-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步辅导与测试(人教版)

酸发酵过程中，当谷氨酸合成量过多时，就会抑制谷氯酸脱氢酶的！2.(I)提示1表示用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞：b表示诱导融 活性，从而使谷氨酸的合成过程中断，因此需要及时地排出谷氯酸，！ 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芽： 才可以解徐此抑制作用，有利于谷氨酸的合成和产量的提高，C错！ d表示要将植株种在高盐环境中进行选择。 误：谷氨酸发酵过程中，当发酵液的H为酸性时，谷氨酸棒状杆菌 (2)植物组织培养脱分化再分化(3)杂种细胞再生出细胞璧壁 易形成谷氨酰胺和N一乙酰谷氯酰胺，D错误。] 关键能力·合作探究 2B[发酵工程的基本操作过程为菌种的选育、扩大培养、培养基的！提能点（一） 配制、灭萌、接种、发酵、产品的分离与提纯。 ；情景导引 3.解析(1)制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是 (I)提示形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤 酵母菌。工艺b是消毒，消毒能杀死黄酒中部分微生物，防止杂菌 组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。 污染，延长其保存期。(2)由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲 (2)提示细胞分裂素和生长素。 酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检 (3)提示植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实 测pH的变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮 现的，此过程并没有生殖细胞的产生，所以是无性繁殖。 源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶的 (4)提示培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体 方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。(3)对比两坐标曲 争夺培养基中的营养物质，并且产生大昼对外植体有害的物质，导 线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力先增加后保持相对稳定， 致外植体死亡。 两者变化曲线基本一致，所以培养时间不是决定工程菌L高脲酶活！核心归纳 力的关键因素。左图中当pH从6.5左右降为4.5左右时，酶活力！典例解析过程③发生再分化，其实质是基因的选择性表达，A错 逐渐升高至1.6左右并保持相对稳定，右图中当pH稳定在6.5左 误：过程②为脱分化，应根据要求使用适宜的培养基，在避光的环境 右时，脲酶活力可以达到5.0左右并保持不变，故pH是决定工程菌 中进行，否则不能形成愈伤组织，B正确：对过程①获取的根组织块 L高脲酶活力的关键因素。(4)从坐标图形看，利用脲酶消除其前 (外植体)应做消毒处理，C正确：植物组织培养的理论基础是植物 体物质尿素可降低该黄酒中E℃含量。该实验的实验思路为：将分 细胞的全能性，D正确。 解尿素的细菌，扩大培养后经过酸性培养基的初筛后，在添加酚红 答案A 指示剂的培养基上进行复筛，挑选日标菌株接种到发酵环节，使尿！跟踪训练 素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量。 11.D[植物细胞表现全能性的条件：①离体的器官、组织或细胞和适 答案(1)酵母菌消毒杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染， 宜的外界条件：②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素。植物 延长其保存期(2)酚红化学结合法、包埋法（或物理吸附法） 细胞经组织培养形成植物体，包括脱分化和再分化两个重要的过 (3)H随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本 程，在这两个过程中细胞都是通过有丝分裂方式进行增殖的。] 致，当pH从6.5左右降为4.5左右时，脲酶活力逐渐升高，达到2.A[外植体一般只消毒，不进行灭蓝处理，以保持外植体的活性，B 1.6左右后保持相对稳定，当pH保持在6.5时，脲酶活力会随培养： 错误：①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照且 时间逐渐升高至5.0左右(4)在发酵环节加入尿素分解菌，使尿 应避光培养，当愈伤组织分化出芽和叶时才需要光照，C错误：菊花 素被分解，EC不能形成，从而降低EC含量 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 章末综合提升 择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。] 形成生物大概念 !提能点（二） 1.提示在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少 :情景导引 2.提示未将锅内冷空气排尽 (1)提示细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。植物细胞的全 3.提示防止培养皿盖上凝结的水珠落入培养基造成污染：防止培养： 能性。 基中水分过快挥发 (2)提示3种(AA,BB、AB)。AB。 4.提示每次划线的菌种都来自上一次划线的未端，最后一次划线结 (3)提示杂种细胞再生出细胞壁。培有出杂种植株。 束时更容易获得单菌落 (4)提示有四个染色体组。是四倍体。 5.提示由于在所划的线中，一般只有最后一次划线的末端才会形成 :核心归纳 只由一个细菌形成的菌落，而其他一些菌落往往由两个细菌或多个典例解析(1)由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原 细菌繁殖而成，而在计数时一个菌落对应着一个细菌，这样在划线} 生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。 所得的平板中，菌落数目远低于活菌的实际数值，所以不能用平板！ (2)原生质体融合过程体现了细胞膜具有流动性的结构特点。 划线法测定活菌数目 (3)由于玉米(2N=20)和水稻(2M=24)均为二倍体植物，所以图中 6.提示发酵液中混有乳酸菌，发酵产生乳酸：也可能是发酵容器密！ 融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有44条染色 闭不严，导致醋酸菌生长繁殖，产生乙酸 体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个 课题串知融会通 四分体。(4)③过程为杂种细胞再生出细胞壁，不需要在光下进行， ⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例 串知设计 (1)氨基酸选择(2)基本防止将特定营养成分从完全培养基 有关。 带入基本培养基(3)菌落A(4)菌落的大小、形状、颜色和表面 答案(1)原生质体吸水涨破(2)具有流动性 情况等 (3)422(4)不需要植物激素的种类和比例 跟踪训练 第2章细胞工程 ·1.D:「植物细胞壁的主要成分是纤雏素和果胶，根据酶的专一性原 第1节植物细胞工程 理，利用纤维素酶和果胶酶可以除去植物细胞壁，获得具有活力的 原生质体，A正确：诱导原生质体融合可用化学诱导剂PEG或高 第1课时植物细胞工程的基本技术 Ca2+一高pH等，B正确：形成的融合细胞经植物组织培养，脱分化 必备知识·自主梳理 形成愈伤组织，再分化之后形成植株，C正确：甲、乙都是二倍体，体 知识梳理 细胞杂交得到的是四倍体，D错误。」 (一)1，细胞器组织细胞、组织、器官、个体2，(1)完整生物体 :2.D[菌种的细胞壁的成分不是纤雏素和果胶，故不能用纤雏素酶和 其他各种细胞(2)时间和空间选择性地表达 果胶酶去除细胞壁，A错误：过程b产生的两两融合的细胞类型有3 (二)1.植物器官、组织或细胞完整植株2.全能性3.已经分化 种，分别为M细胞和M细胞融合、N细胞和N细胞融合、M细胞和 未分化薄壁组织团块芽、根4.无菌水次氯酸钠 N细胞融合，但如果两个以上细胞间的融合会导致多于3种类型，B 0.5~1cm愈伤组织生芽生根生长 错误；：过程℃需要培养基X中不含组氨酸和色氨酸，这样才能筛选 (三)1，原生质体融合细胞壁愈伤组织(1)纤维素酶和果胶酶 出杂种融合菌，C错误：从培养基X中分离出的道种P对两种氯基 (2)电融合离心聚乙二醇(PEG)高Ca+一高pH2.不同i 酸均不依賴，D正确。] 来源杂种细胞新植物体3.远缘杂交 :提升·核心素养 自查自纠 、 应用体验 (1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)× :1.C[利用植物的幼撇的芽或茎进行桩物组织培养技术可以培育脱 教材边角 毒苗，但不能获得抗病毒的新品种，A错误：单倍体育种先利用植物 1.②③④① 组织培养技术（如花药离体培养等）诱导产生单倍体植株，再通过某 177 种手段使染色体组加倍（如用秋水仙素处理），从而使植物恢复正常！ 染色体数，多倍体育种常用的有效方法是用秋水仙素处理萌发的种2.提示 外植闲分化食用令散无▣闲老养，美惠图流产狗 组织 悬液 子或幼苗，使其染色体数目加倍，不需要植物组织培养技术，B错 误：利用植物体细胞杂交技术可培育出超级杂种植株，C正确：培育 :关键能力·合作探究 “番茄一马铃薯”植株的原理是细胞膜的流动性和桩物细胞的全能 :提能点（一） 性，D错误。] :情景导引 2.C「过程①是去除植物细胞壁获得原生质体的过程，由于植物细胞 (1)提示植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细 壁的主要成分是纤雏素和果胶，根据酶的专一性，该过程需要用纤 胞分裂速度较快，从而可获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移 雏素酶和果胶酶处理，A正确：植物原生质体的融合通常使用聚乙 瓶，诱导再分化形成新植。植物组织培养在实验室进行，受季节、 二醇(PEG)作为诱导剂，B正确：在进行原生质体融合时，会出现多 气候等条件限制较小。 种融合细胞，如染色体组成为MMMM、NNNN和MMNN的细胞， (2)提示对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导 C错误：过程④⑤分别通过脱分化和再分化过程，进而形成试管苗， 致作物产量降低，品质交差。而植物顶端分生区附近（如茎尖）的病 D正确。门 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 3.D[由图可知，①为去除植物细胞的细胞壁，获得原生质体的过程， 生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 该过程需用纤雏素酶和果胶酶处理细胞，A正确：由题干可知，为了 (3)提示①高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品 使普通小麦获得中间偃麦草的耐盐性状，需要将中间偃麦草细胞中 种的遗传特性：②使用材料少，培养周期短，繁殖率高：③不受季节、 的染色体断裂，过程②用不同剂量的紫外线照射的目的是断裂中间！ 气候、自然灾害等因素的影响：④便于自动化管理，可实现工厂化 生产 偃麦草的染色体，B正确：图中过程③为两种原生质体的融合，常用 !核心归纳 的融合手段为物理法和化学法，化学法包括PEG融合法等，C正确： 典例解析在不同的培养阶段，培养基中激素比例不同，生长素和 分析题图及题干信息可知，中间偃麦草的染色体断裂后，部分染色 细胞分裂素的比例高时，利于根的分化，比例低时，利于芽的分化，A 体片段可能被排出体外，仅未排出的染色体片段可整合到菁通小麦 正确：脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误：培育 的染色体上，因此理论上耐盐小麦的染色体上并不会整合中间偃麦 草和普通小麦的全部基因，D错误。] 脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；0.3~0.5mm的茎 尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。 随堂·评价演练 答案A 1,C[细胞的全能性由大到小依次是受特卵、生殖细胞、体细胞。] 跟踪训练 2,B[植物细胞去除细胞壁之后，如果处在低渗溶液中，会吸水涨破，1，C[进行作物脱毒时常采用茎尖作为外植体，原因是茎尖病毒极 所以去细胞壁的过程不能放在低渗溶液中进行，A错误：诱导原生· 少，切取一定大小的茎尖进行植物组织培养，再生的植株就可能不 质体融合可采用物理法，如离心等，也可以采用化学法，如PEG诱· 带病毒，C符合题意。] 导等，B正确：虽然细胞C含有A和B的遗传物质，但是并不会把 2.(1)茎尖这些部位病毒极少，甚至无病毒 A、B两种植株的优良性状都表达出来，而是随机表达，C错误：过程 (2)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 ③表示从愈伤组织到胚状体，只是经过再分化过程，没有脱分化， (3)植物激素外植体消毒不彻底 D错误。] 提能点（二》 3.D[植物激素的配比可影响植物的分裂与分化，A正确：春剑为二 情景导引 倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育， :1.(1)提示可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导其染色体加倍， 说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B正确：春剑为二 也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。 倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交生成的杂种胚应该有20条染！ (2)提示因为愈伤组织细胞处在不断分裂过程中，细胞要进行 色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故一共有60条，C正确：不 DNA分子复制（复制时解旋），因此更易发生突变。由于突变是不 同胚中含有不同的遗传物质，故不一定大量杂交兰性状都相同，！ 定向的，产生的变异不一定符合需要。 D错误。] 2.提示若要培养新个体，应培有到试管苗阶段：若要提取细胞产物， 4.解析(1)植物细胞壁的主要成分是纤雏素和果胶，可使用纤雏素 则应培养到愈伤组织阶段。 酶和果胶酶去除细胞壁，得到原生质体。(2)诱导原生质体融合的 !核心归纳 物理法包括电融合法、高心法等：化学法包括聚乙二醇融合法、高 典例解析工业化生产过程包括细胞的脱分化形成愈伤组织和再 C+一高pH融合法等。融合完成的标志是形成的杂种细胞再生 分化形成产生紫草素的细胞，A正确：在紫草素生产过程中，不必将 出新的细胞壁。将杂种细胞培育成杂种植株还需要使用植物组织 愈伤组织培养出根、芽等器官，B正确；紫草的愈伤组织细胞有细胞 培养技术，包括脱分化和再分化两个阶段，其中脱分化过程一般不 壁，在低渗溶液中不会涨破，C正确：根据题意可知，需将细胞破碎 需要光照，再分化过程要给予适当光照。(3)经花粉直接培育的白 后取出紫草素，因此紫草素在细胞内合成后不能分泌到细胞外，D 莱一甘蓝桩株，体细胞的染色体数为(20十18)÷2=19，不含同源染 错误。 色体，这种植株通常不育，为使其可育，可通过使用秋水仙素使其染： 答案D 色体加倍，这种变异属于染色体变异。(4)植物体细胞杂交技术和！跟踪训练 传统杂交技术相比的优点是打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培！1，D[植物组织培养需要选取合造的外植体并对外植体进行消毒，以 育植物新品种。 防止杂菌污染，A正确：培养基中加入适量的蔗糖，蔗糖既可提供营 答案(1)纤维素酶、果胶酶(2)聚乙二醇融合法、高C+一高 养又能维持渗透压，B正确：脱分化过程中需控制桩物激素的种类 pH融合法形成的杂种细胞再生出新的细胞壁脱分化(3)19 和含量，C正确：从红豆杉细胞中提取抗癌药物紫杉醇，只需培养到 秋水仙素染色体变异(4)打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培： 愈伤组织阶段，不需培育红豆杉幼苗，D错误。] 育植物新品种 2.D[若该过程为单倍体育种，则育种原理为染色体数目变异，D 第2课时植物细胞工程的应用 错误。 必备知识·自主梳理 提升·核心素养 知识梳理 应用体验 (一)1，(1)植物组织培养(2)①无性②大量繁殖2.分生区附近：1.D[外桩体在植物激素的刺激下发生脱分化形成由相对没有分化 分生区附近无病毒茎尖组织马铃薯 的薄壁细胞组成的愈伤组织，因此经过程①脱分化后，细胞的形态 (二)1.花药单倍体育种的年限2.(1)诱变因素(2)突变体 和结构发生了变化，C正确：过程①表示脱分化过程，需要避光处 新品种 理，D错误。门 (三)1.(1)生命活动(2)抗病、抗虫2.植物细胞培养4.紫草宁 !2.B[通过植物组织培养诱导红豆杉脱分化形成愈伤组织，A错误； 紫杉醇 采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源 自查自纠 的液体培养基，便于收集表达产物，B正确：大规模培养红豆杉愈伤 (1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6) 组织时需要以含氮无机盐充当氦源，C错误：用液体培养基培养固 教材边角 定在一定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，需要通入无菌空气，利 1,(1)花药（花粉）离体培养脱分化和再分化(2)人工诱导染色体：于细胞进行有氧呼吸，D错误。] 加倍(3)单倍体、纯合二倍体 3.B「愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无 定形状态的薄壁细胞，A正确；由高度分化的植物组织或细胞产生 178第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 第1课时植物细胞工程的基本技术 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 1,科学探究—结合具体实验，尝试设计植物组织培养技术的 1.简述植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术的原理 流程简图。 和过程。 2.社会责任 一了解植物组织培养技术已取得的进展和尚未解 2.尝试进行植物组织培养 决的问题，认同科学是一个不断发展的过程。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 在一定的激素和营养等条件的诱导下， 脱分化 的细胞失去其特有的结构和功能，转变成 (一)细胞工程 的细胞，进而形成愈伤组织的过程 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 愈伤组织 脱分化产生的不定形的 操作水平 、细胞或 水平 愈伤组织能重新分化成 等器官的 目的 获得特定的 或其产品 再分化 过程 分类 植物细胞工程和动物细胞工程 2.细胞工程的理论基础一细胞的全能性 4.菊花的组织培养 (1)概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生 外植体 ,流水一、酒精消，立即用 清洗 或分化成 的潜能，即细胞具有 外植体 冲洗 毒30s ~3次 消毒 全能性。 立即用无菌水清洗 溶液 处理30min (2)在生物体内细胞全能性不能表现的原因：在 23次 将外植体切将外植体的1/3~1/ 用封口膜或瓶 特定的 条件下，细胞中的基因会 接种 插入诱导 的盖封盖瓶口， 的小段 培养基中 并做好标记 (二)植物组织培养技术 长出芽后再转接 置于18~22℃ 15~20d后转 等，培养在人 到诱导 的培 1.概念：将离体的 培养 的培养箱中培养 接到诱导 养基上，进一步 工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导 的培养基上 诱导成试管苗 其形成 的技术。 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内 2.理论基础：植物细胞的 移栽 生长几日.用流水清洗根部的培养基后，将幼苗移植 到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再 3.基本过程 移栽入土 肉体的植物器官区金些愈伤玉会根、芽 完整 栽培 将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的情况， 组织或细胞 组织 植株 适时浇水、施肥，直至开花 27 生物学选择性必修3 (三)植物体细胞杂交技术 (5)植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种 1.过程 细胞。 ) (6)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细 A细胞 》B细胞 胞诱导融合。 去掉 细胞壁 A原生质体（⊙】 一B原生质体 教材边角 植物 正在融合的 体细 融 教材P35“图2-1”拓展 原生质体 合 杂种细胞再 1.观察植物组织培养流程图，将①~④序号填写在 生出 图中A一D所指的空格处。 脱分化 ①诱导生根②接种外植体 ③诱导愈伤组织 植物 ④诱导生芽 再分化 组织 培养 杂种植株 (1)去壁：用 去除植物细胞壁， D E.移栽成活 获得原生质体 教材P38“练习与应用”拓展训练 (2)诱导原生质体融合的方法 2.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植 物理法 法 法等 物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实 化学法 融合法 融合法等 验流程图 2.概念：将 的植物体细胞，在一定条件下 甲植物细胞 a 甲原生质体 PEG 融合成 ,并把杂种细胞培育成 b 乙植物细胞 处理 乙原生质体 诱导 的技术。 细胞 分裂 3.意义：打破生殖隔离，实现 育种，培育植 d 用钠盐浓度为0.6% 目的植株 物新品种。 选择 的固体培养基培养 愈伤组织 自查自纠 (1)图中a、b、c、d分别表示什么？ (1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现 出细胞的全能性。 ) (2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形 成的。 ) (2)由c形成植株的过程利用了 技 (3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供 术，形成愈伤组织需要经过 过程， 光照。 愈伤组织形成c需要经过 过程。 (4)原生质体融合时常用的化学法包括聚乙二醇 (3)植物体细胞融合成功的标志是 (PEG)融合法、高Ca+一高pH融合法等。( 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 提能点（一） 植物组织培养的原理和过程 情景导引 (1)选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞 或组织块，其原因是什么？ 观察菊花的组织培养流程图，探究以下 问题： 愈伤组织 愈伤 分化 培养基 组织 培养基 28 第2章细胞工程 (2)植物组织培养所用的培养基中，在脱分化和；3.植物组织培养过程中应注意的问题 再分化中起关键作用的激素是什么？ (1)接种时注意外植体的方向，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，则不易诱导生芽。 (3)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不 需要光照，而在后续的培养过程中，需要给予适 当时间和强度的光照。 (4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养 (3)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的 生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。 繁殖方式是无性繁殖？ (5)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予 较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。 典例]如图为烟草植物组织培养过程的流程图， 下列有关叙述错误的是 X细胞 @ 原中植9密袋裂巴金伤组圆①压饮在研酒 A.过程③发生脱分化，其实质是基因的选择性 (4)在植物组织培养的过程中，为什么要进行一 表达 系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ B.过程②应根据要求使用适宜的培养基，在避光 的环境中进行 C.对过程①获取的根组织块应做消毒处理 D.植物组织培养的理论基础是植物细胞的全 能性 跟踪训练 核心归纳 1.植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式 分别是 1.植物细胞表现全能性的条件 A.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；减 离体状态 器官、组织或细胞 数分裂 营养物质 种类齐全、比例合适 B.导入其他植物细胞的基因；有丝分裂 C.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内； 植物激素 生长素、细胞分裂素 减数分裂 适宜的温度、PH和光照（愈伤组织的形成和 外界条件 D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件；有 生长需要避光培养，分化培养需照光)等 丝分裂 无菌操作 培养基和所有器械都要灭菌，接种过程在无 2.下面是植物组织培养过程示意图，下列相关说法 菌条件下进行 正确的是 2.植物激素在植物组织培养中的作用 图圆②翠里圈 成活 (1)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分 A.上述植物组织培养过程依据的生物学原理是 化和再分化的关键性因素。 植物细胞具有全能性 (2)生长素和细胞分裂素的比例影响植物细胞的 B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂 发育方向 菌污染 生长素/细胞分裂素 作用效果 C.外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要 比值高时 促进根的分化、抑制芽的形成 光照 比值低时 促进芽的分化、抑制根的形成 D.外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶 比值适中 促进愈伤组织的形成 绿体，故培养成的新植株叶片无色 29 生物学选择性必修3 提能点（二） 植物体细胞杂交的原理和过程 情景导引 (3)植物体细胞杂交的结果：产生新植物体。 (4)融合后杂种细胞的筛选 下图为植物体细胞杂交过程示意图，请思考 回答： AA 融合 筛选 BB AB 植物细胞A 2凸 AB @P。辰整货会的整套伤红保条种性株 正在融合的杂种 假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B,则诱 植物细胞B质体 原生 导融合后的产物有三类：未融合的细胞(A和 B):两两融合的细胞(AA、BB和AB);多细胞融 (1)植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养 合体。 的理论基础分别是什么？ 两两融合的细胞中，只有AB型细胞是我们需要 的杂种细胞，所以要进行筛选。 (5)植物体细胞杂交的生殖方式：无性生殖。 (6)遗传物质的变化：经植物体细胞杂交形成的 杂种细胞虽然具有两种细胞的遗传物质，但这些 遗传物质并不一定都能表达。其遗传物质的传 (2)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，若只考患两两融合，可以2，植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 递不遵循孟德尔遗传规律。 形成几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是 哪种？ 名称 植物组织培养 植物体细胞杂交 细胞膜具有一定的流动性和 原理 植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 离体的植物器官、 植物细胞A 组织或细胞 (3)细胞融合完成的标志和植物体细胞杂交完成： 去细胞壁 的标志分别是什么？ 脱分化 原生质体A人工，融合的原生 愈伤组织 原生质体B诱导质体AB 再生出 过程 ↑去细胞壁 再分化 细胞壁 植物细胞B 杂种细胞AB 丛芽或胚状体 脱分化 发有 (4)二倍体番茄和二倍体马铃薯经体细胞杂交得： 杂种植株 再分化愈伤 植物体 组织 到的“番茄一马铃薯”有多少个染色体组，是几 倍体？ 选取根尖、茎尖等 选材 不同植物体细胞 幼嫩部位 除脱分化、再分化外，还要用 技术 脱分化、再分化等 酶解法去除细胞壁，用一定的 操作 方法诱导细胞融合 核心归纳 1.有关植物体细胞杂交的几点说明 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细 关系 胞杂交所用的技术更复杂 (1)植物体细胞融合的障碍：细胞壁。可以用纤 维素酶和果胶酶去除。 [典例]玉米(2N=20)和水稻(2M=24)均为二倍 (2)植物体细胞融合成功的标志：产生新的细胞 体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富 壁。在此过程中高尔基体与细胞壁的形成有关， 含阝-胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如 同时该过程还需要线粒体提供能量。 图所示。请回答下列问题： 30 第2章细胞工程 ① A.为了培育该新型药用植物，取甲和乙的叶片， 玉米 原生 先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 体细胞 质体A B.用化学诱导剂PEG或高Ca+一高pH诱导二 ● ① 者融合 正在融合的杂种 愈伤 黄金大米 水稻 原生 原生质体细胞 组织 植株 C.形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织，之 体细胞 质体B 后形成整个植株，这一过程中进行了植物组织 (1)制备原生质体的过程不能在清水中进行，以 培养 防止 D.上述杂种植株属于二倍体 2.已知菌种M为组氨酸依赖菌（在缺乏组氨酸的 (2)原生质体融合过程体现了细胞膜 培养基中无法存活)，菌种N为色氨酸依赖菌（在 的结构特点。 缺乏色氨酸的培养基中无法存活)。为了获得具 (3)图中融合的杂种细胞中含有 个染色 有它们共同优良性状的融合菌，进行了如图所示 体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在 的实验，下列分析正确的是 减数分裂过程中能产生 个四分体 (4)③过程 (填“需要”或“不需要”)在光 M PEG 下进行，⑤过程中愈伤组织分化的方向与培养基： 中 有关。 N 培养基X菌种P 跟踪训练 A.过程a需要纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 B.过程b产生的融合细胞类型有3种 1.甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植： C.过程c需要在培养基X中添加组氨酸和色 物，甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小： 氨酸 组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。下： D.从培养基X中分离出的菌种P对两种氨基酸 列叙述错误的是 均不依赖 能力提升·核心素养 提升技能素养提高 科学思维一归纳比较植物体细胞杂交和多倍：2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 体育种及有性杂交 2A+2B 1.比较植物体细胞杂交和多倍体育种 体细胞杂交 项目 植物体细胞杂交 多倍体育种 甲种植物 乙种植物 2A 2B 减数分裂 减数分裂 细胞膜的流动性和 、A B 原理 染色体数目变异 植物细胞的全能性 A+B 秋水仙素处理 通过原生质体融合 常用秋水仙素处理萌发 2A+2B 方法 和植物组织培养得 的种子或幼苗，使染色 到杂种植株 体数目加倍 才 应用体验 点 通过植物体细胞杂 1.在科学技术飞速发展的今天，绝大部分生物技术 通过染色体加倍得到的 染色 交得到的（杂种）植 已迅速转化为生产力，形成了新兴的生物工程新 多倍体植株中的染色体 体来 株中染色体数目是 数与原植株中的染色体 产业。下列关于植物细胞工程技术的研究成果 源和 两融合细胞中的染 数是倍数关系，且染色 及运用，正确的是 () 数日 色体数目之和，且染 体来自同一个体，加倍 A.利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病 变化 色体一般来自两种 的是同源染色体 毒的新品种 不同的植物体 B.单倍体育种和多倍体育种过程都需经过植物 组织培养技术 通过改变细胞或植株染色体的数目来改变遗传 C.利用植物体细胞杂交技术可培育出超级杂种 相同点 物质，从而改变生物体的性状，从中选育出符合 植株 人们要求的新品种 D.培育“番茄一马铃薯”植株的原理是植物组织 培养 31 生物学选择性必修3 2.某二倍体药用植物甲（染色体组成为MM)含有： A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 有效成分A,二倍体药用植物乙（染色体组成为： B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 NN)含有有效成分B。科研小组拟培育同时含 C.过程③中可用PEG诱导原生质体融合 有A和B的新型药用植物，设计了如下实验流 D.耐盐小麦的染色体上一定整合了中间偃麦草 程。下列说法错误的是 和普通小麦的全部基因 课堂小结 2 ③ 植物组织培养 植物细 理论基础 A.过程①通常用纤维素酶和果胶酶处理 胞工程 植物细胞一般具有全能性 思维 的基本 B.过程②常使用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂 技术 ◆理论基础 导图 C.融合细胞c的染色体组成都是MMNN 植物体细胞常用厂化学法 杂交技术 方法 D.过程④⑤分别涉及细胞的脱分化和再分化 理论基础 L物理法 3.两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色 、 细胞膜具有流动性 体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前 由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融 1.植物组织培养的基本过程 合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段 脱分化 可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂 外植体 愈伤组织 再分化 芽、根 种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强 →完整植株 的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦 2.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞一般具有 新品种，过程如下图所示。下列说法不正确的是 晨读 全能性，植物体细胞杂交技术的理论基础是细胞膜具 必背 有流动性和植物细胞一般具有全能性。 ( 3.去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果 普通小① 麦细胞 一→原生质休 普通小麦 胶酶。 ③、杂种培杂种筛耐盐 中间偃麦①、中间偃麦草 4.人工诱导原生质体融合的方法有物理法（电融合法和 细胞养植株选小麦 草细胞 原生质体 离心法)和化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高 不同剂量的 ②1 Ca2+一高pH融合法]。 紫外线照射 随堂巩固·评价演练 循纲忆知素养培育 1.下列植物组织细胞，在条件适宜的情况下，最易： D.过程③历经了脱分化和再分化，其本质是基因 表达其全能性的是 ( ) 的选择性表达 A.茎韧皮部细胞 B.叶肉细胞 :3.自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员 C.受精卵 D.根尖分生区细胞 用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂 2.青枯病是马铃薯的常见病害之一，少数马铃薯野： 交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观 生种对青枯病有抗性，但野生种难以与马铃薯栽 察与计数，培育过程如图。下列分析不正确的是 培种直接杂交繁育。为获得抗青枯病的马铃薯 ( 栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验 春剑♀ 添加植物激素的 研究，过程如图所示。下列分析正确的是( (2x-40) 杂杂培养基上原 培养基上 多个 杂交 绿宝石0 交 萌发 增殖分化 试管 兰植 野生种胚的下胚轴细胞(A@细胞②愈伤组织③胚状体 茎 (4x=80) 苗 株 栽培种叶肉细胞(B) (C) (D) (E) (一种类似嫩茎的结 构，可增殖分化) A.常利用纤维素酶和果胶酶在低渗溶液中去除 A.调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎 A、B的细胞壁 的分裂与分化 B.过程①是人工诱导原生质体融合，可采用物理： B.春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离 法或化学法 C.所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条 C.细胞C含有A和B的遗传物质，因此培育的： D.通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的 杂种植株一定有抗性 大量杂交兰性状一致 32 第2章细胞工程 4.白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别：种即可)，融合完成的标志是 。 由 为20、18。白菜一甘蓝是用细胞工程的方法培育 杂种细胞得到白菜一甘蓝植株还需经过植物组 出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强、： 织培养，其中不需要光照的培养过程为 易储存等优点，如图为“白菜一甘蓝”的培育过 程，请回答问题： (3)经花粉直接培育的白菜一甘蓝植株，体细胞 回-回 的染色体数为 。这种植株通常不育，为 白菜 原生 细 质体A 8一 使其可育，需进行人工诱导，通过对幼苗使用 回-回 正在融合的杂种 愈伤白菜一甘蓝 进行处理，这种变异属于 原生质体 细胞 组织 植株 甘蓝细胞原生质体B (4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的 (1)为了得到原生质体，需先用 处 优点是 理白菜和甘蓝的细胞。 (2)诱导原生质体融合的方法有多种，常用的化 温馨提示 请做课时分层检测（五） 学方法是 (填写中文名称，写出两 第2课时 植物细胞工程的应用 【学习目标】 课程内容标准 核心素养对接 1.生命观念 一一会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的 1.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 影响。 2.列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。 2科学思维—结合单倍体育种、诱变育种等育种方法来理解 3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。 植物组织培养在作物新品种培育方面的应用。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 知识梳理 (二)作物新品种的培育 1.单倍体育种 (一)植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 (或花粉)离体培养· 植株 (1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的 过程 染色体加倍 纯合二倍体植株 技术，也叫作微型繁殖技术。 (2)特点 ① 繁殖，保持优良品种的遗传特性； ①遗传性状相对稳定；②明显缩短了」 ,节 优点 ②高效、快速地实现种苗的 约了大量的人力和物力 ③可实现工厂化生产。 2.突变体的利用 2.作物脱毒 (1)产生原因：在植物的组织培养过程中，培养细 选材部位 植物顶端 胞易受培养条件和 (如射线、化学物质 顶端 (如芽尖)的病毒极少，甚至 等)的影响而产生突变。 选材原因 (2)利用：筛选出对人们有用的 ,进而培 育成 目前采用 培养技术脱去病毒，已在 (三)细胞产物的工厂化生产 实例 草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作 :1.次生代谢物 物上获得成功 (1)概念：植物代谢会产生一些一般认为不是植 物基本的 所必需的产物。 33