2027年高考一轮生物学总复习讲义-10.3 植物细胞工程

第3讲　植物细胞工程 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 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种细胞，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、育种方式有效提高了生产效率。 1．从细胞结构与功能观角度理解植物细胞工程的原理。(生命观念) 2．构建植物细胞工程操作技术的基本流程模型。(科学思维) 3．探究植物细胞工程的应用。(科学探究) 考点一　植物组织培养技术 知|识|巩|固 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 细胞器水平、细胞水平或组织水平 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类 根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程 2.植物细胞的全能性 3．植物组织培养技术 (1)定义和流程 (2)探究实践——菊花的组织培养 取材、 消毒 ①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：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；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段 接种 将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织 转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 将试管苗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 教材隐含知识 (选择性必修3 P35探究·实践)(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 (2)接种时注意外植体的方向，不要倒插。 (3)诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)宜选用成熟叶片为材料制备外植体。(　　) (2)植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。(　　) (3)提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根。(　　) 延|伸|探|究 结合教材，分析并回答下列问题： 在进行植物组织培养的实验时，要严格控制杂菌污染的原因是____________ ________________________________________________________________。 提示：杂菌在培养基上生长争夺营养、杂菌产生的物质影响植物组织的生长 重|难|精|讲 生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响 按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果 使用顺序 实验结果 先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 精|准|命|题 考向　围绕植物组织培养的过程和条件，考查理解能力 》例1　(2024·甘肃卷)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 》例2　(2025·江苏卷)图示一种植物组织培养周期，①～③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂 B．过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞 C．过程②③所用培养基的成分、浓度相同 D．培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关 考点二　植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用 知|识|巩|固 1．植物体细胞杂交技术 (1)概念：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)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。 (3)基本过程 (4)意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 (5)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。 (6)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。 教材隐含知识 (选择性必修3 P38练习与应用)为什么“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯？主要原因是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，所以“番茄—马铃薯”杂种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．植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产 ①次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 ②细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 ③植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 ④过程：外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体。(　　) (2)原生质体失去细胞全能性。(　　) (3)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。(　　) 延|伸|探|究 不同物种之间存在着天然的生殖隔离，利用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别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。 1．植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？ 提示：分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 2．将图中的甲和乙两种细胞去除细胞壁后诱导融合，若只考虑两两融合，可以形成哪几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？ 提示：可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。 3．二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？ 提示：有四个染色体组，是四倍体。 4．从结果上看杂种植株在遗传上有什么特点？从杂种植株的染色体组成上看属于哪种变异类型？ 提示：从结果上看，杂种植株的遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。从染色体组成上看属于染色体数目变异。 重|难|精|讲 1．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 2．植物体细胞杂交与植物有性杂交的比较 设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。 项目 不同物种体 细胞杂交 不同物种 有性杂交 同一物种杂交 过程 子代染色 体数目 2x＋2y x＋y 2x(白菜)或 2y(甘蓝) 子代染色 体组数 4 2 2 子代是 几倍体 异源四倍体 异源二倍体 同源二倍体 子代是 否可育 可育 不可育 可育 繁殖方式 无性繁殖 有性繁殖 有性繁殖 变异类型 染色体变异 染色体变异 — 归纳提示：有关植物体细胞杂交的三个易错点 (1)两个不同品种的植物体细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型，其实还可能有AA和BB融合的原生质体。 (2)错认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。 (3)错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本体细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。 3．植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 精|准|命|题 考向一　考查植物体细胞杂交技术 》例1　(2026·河北省石家庄市15中期末)植物体细胞杂交技术应用第一个成功的实例为烟草种间杂交，科学家利用粉蓝烟草(2N＝24)和朗氏烟草(2N＝18)两个物种间进行体细胞杂交。下列有关说法错误的是(　　) A植物体细胞杂交技术克服了物种间杂交的生殖隔离 B．杂种细胞培养成杂种植株的过程利用了染色体数目变异原理 C．粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞需先去除细胞壁再诱导融合 D．杂交细胞将选择性表达粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞的基因 例2　(2024·湖北卷)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，过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中酶处理的时间有差异，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 考向二　考查植物细胞工程的应用 》例3　自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观察与计数，培育过程如图。下列分析不正确的是(　　) 注：原球茎是一种类似嫩茎的结构，可增殖分化。 A．调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化 B．春剑和绿宝石两个品种之间不存在生殖隔离 C．所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条 D．通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状可能不一致 》例4　(2023·山东卷)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 真|题|再|现 1．(2025·浙江1月卷)某研究小组进行微型月季的快速繁殖研究，结果如表所示。 流程 最佳措施或最适培养基 ①外植体腋芽消毒 75%乙醇浸泡30 s＋5% NaClO浸泡6 min ②诱导出丛生苗 MS＋3.0 mg·L－16－BA＋0.05 mg·L－1 NAA ③丛生苗的扩增 MS＋2.0 mg·L－16－BA＋0.1 mg·L－1 NAA ④丛生苗的生根 1/2MS＋0.25 mg·L－1 IBA＋0.25 mg·L－1 NAA 注：丛生苗为丛状生长的幼苗，IBA(吲哚丁酸)为生长素类物质 下列叙述正确的是(　　) A．流程①的效果取决于消毒剂浓度 B．流程②不需要经过脱分化形成愈伤组织的阶段 C．与流程②相比，流程③培养基中细胞分裂素类与生长素类物质的比值更大 D．与流程③相比，提高流程④培养基的盐浓度有利于丛生苗的生根 2．(2025·黑吉辽内卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗，有助于解决紫杉醇药源短缺问题。下列叙述正确的是(　　) A．细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成 B．培养基先分装到锥形瓶，封口后用干热灭菌法灭菌 C．芽原基细胞由于基因选择性表达，不能用作外植体 D．紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取，植物组织培养优势明显 3．(2024·北京卷)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 4．(2024·安徽卷)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 提能训练　练案[41] A组 一、选择题 1．(2026·云南曲靖高三上阶段练习)利用草莓茎尖分生组织培育脱毒苗的流程如图所示。相关叙述错误的是(　　) A．植物细胞具有全能性是脱毒苗培育的理论基础 B．过程①中添加生长素可促进细胞核的分裂 C．过程②给予适当光照有利于叶绿素的合成 D．试管苗生根后要尽快取出并直接移栽到露地里 2．(2025·四川巴中一模)赖氨酸是人体内一种重要的必需氨基酸。为提高赖氨酸的产量，科学家采用人工诱变结合筛选的方法获得高产细胞株，并利用植物细胞悬浮培养进行赖氨酸工厂化生产。下列相关叙述错误的是(　　) A．人体细胞不能合成赖氨酸，必须从外界环境中获取 B．植物细胞形成愈伤组织后有利于诱导细胞发生突变 C．在赖氨酸进行工厂化生产的培养液中无需加入糖类 D．工厂化生产赖氨酸几乎不受季节、天气等因素影响 3．(2026·江苏苏州高三上开学考试)兰花是多年生草本植物，与梅、竹、菊并称“四君子”。下图为兰花的植物组织培养流程，①～④表示相应过程。下列叙述正确的是(　　) A．过程①是获取离体幼嫩枝条，用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒 B．过程②发生了细胞的脱分化、有丝分裂和减数分裂 C．过程③诱导生芽培养基与诱导生根培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比例更高 D．过程④是将培育形成的试管苗直接移栽入土 4．(2026·河北保定高三上阶段练习)酚类物质在不同的外植体中含量有较大的差异。当植物组织受到外界环境胁迫时，酚类在氧化酶的催化下与氧气反应产生醌类物质，醌类物质会导致愈伤组织褐化、细胞坏死。下列叙述正确的是(　　) A．醌类物质由植物自身代谢活动产生，属于初生代谢物 B．应选择酚类物质含量较低的外植体进行植物组织培养 C．为了避免褐化，应将外植体全部插入培养基中 D．诱导愈伤组织形成的过程中，需要给予适当强度的光照 5．(2025·宁夏模拟预测)五小叶槭是我国珍稀濒危野生植物，采用植物组织培养技术进行快速繁殖是保护其种质资源的重要措施之一，下列叙述错误的是(　　) A．组织培养中使用的培养基需要进行湿热灭菌 B．组织培养的不同阶段需要相应的植物激素调控 C．茎尖分生组织作为外植体不经过脱分化可转变为胚状体 D．试管苗移栽前需进行适应性培养 6．(2026·安徽高三上开学考试)植物甲抗旱抗病性强但产量低，植物乙高产易感病。科研人员通过体细胞杂交培育兼具两者优点的杂种植株丙，流程如图。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中甲乙原生质体制备时间不同，可能与细胞壁成分差异有关 B．杂种细胞通过植物组织培养成植物丙体现细胞全能性 C．配制诱导生芽的培养基需调高生长素/细胞分裂素比例 D．可通过观察杂种植株丙的染色体形态和数目，初步鉴定其遗传特性 7．(2026·湖北高三上开学考试)黄连素是一种异喹啉类生物碱，在抗菌、抗炎等方面有显著效果。下图为某科研团队利用植物组织培养技术生产黄连素的主要过程，相关叙述错误的是(　　) A．植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础 B．外植体经高温灭菌处理后再通过①脱分化形成愈伤组织 C．过程②再分化时，需调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例 D．过程④高产细胞系产黄连素的速度和产量均优于过程③试管苗 二、非选择题 8．(2026·四川眉山高三上开学考试)已知某种青花菜远缘植物的细胞质中存在抗除草剂基因，研究人员利用植物体细胞杂交技术，培育细胞质中存在抗除草剂基因的优良青花菜新品种，基本流程如图所示，图中字母代表相应的过程。回答下列问题： (1)图中________(填“甲”或“乙”)植株是青花菜植株。 (2)过程B中常用________等化学方法诱导原生质体融合。融合前需要去除植物的细胞壁获得原生质体，常用的酶主要有________________。 (3)从步骤D到步骤E需要更换新的培养基的原因是：随着培养时间的增加，培养基中________不断减少，有害代谢产物逐渐积累，会抑制植物的生长；诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的__________________(填激素)的比例不同。 (4)研究人员发现，培育的青花菜新品种植株的细胞中具有抗除草剂基因，但未表现出抗除草剂的性状，推测其原因是__________________。 (5)由该实验可知，与传统杂交相比，植物体细胞杂交技术的优点是_________ _________，该技术的关键环节是过程________(填图中字母)。 B组 一、选择题 1．(2026·河南高三上阶段练习)植物组织培养技术是一种新型无性繁殖技术。下列有关植物组织培养的叙述错误的是(　　) A．选择植物的茎尖为外植体进行组织培养可获得脱毒幼苗 B．细胞产物的工厂化生产过程中通常应将外植体培育到愈伤组织阶段 C．欲获得大量的突变体应用射线等物理因素直接处理外植体 D．植物组织培养不仅可以实现快速繁殖还能保留亲本优良性状 2．(2026·江苏南通高三上开学考试)下列关于“菊花的组织培养”实验的叙述，正确的是(　　) A．外植体需用酒精处理30 min，次氯酸钠处理30s，以防止杂菌污染 B．诱导形成愈伤组织时，须给予适宜温度、pH及光照等环境条件 C．再分化一般先生芽再生根，在此过程中通常需要更换培养基 D．需将带有培养基的试管苗移植到蛭石中，以利于其更好地生长发育 3．(2026·黑龙江大庆高三上阶段练习)三萜皂苷是从五加科植物(如刺五加)中提取的生物活性物质，具有抗癌、抗病毒、降血糖等作用。利用植物细胞工程技术大量生产三萜皂苷的相关流程如图。下列叙述错误的是(　　) 刺五加外植体①,愈伤组织②,分散的单个细胞③,培养→三萜皂苷 A．三萜皂苷为五加科植物的次生代谢物，不是植物生长所必需 B．①过程中，已分化的外植体细胞失去其特有的结构和功能 C．②过程可用果胶酶处理愈伤组织以获得分散的单个细胞 D．③过程所用培养基成分包括营养物质、植物激素和琼脂等 4．(2025·河北衡水高二下阶段练习)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列叙述错误的是(　　) A．过程a应在等渗溶液中进行以维持原生质体的正常形态 B．与杂种细胞形成有关的细胞器包括高尔基体 C．形成c的过程中无需光照，进行d选择时要将植株种在高盐环境中 D．图示过程体现了植物细胞具有全能性 5．(2026·安徽高三上开学考试)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。某小组探究了不同浓度的生长素和细胞分裂素组合对愈伤组织诱导率的影响，结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　) 组别 植物激素浓度/(mg·L－1) 诱导率/% 生长素 细胞分裂素 1 0.2 0.2 65.00 2 0.4 0.4 93.75 3 0.6 0.6 70.00 A．植物体内没有专门分泌植物激素的腺体 B．诱导形成愈伤组织过程中不需要提供光照条件 C．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织分化生根 D．生长素与细胞分裂素均为0.4 mg·L－1是形成愈伤组织的最佳浓度组合 6．(2026·福建高三上开学考试)辣椒素是食品调味料的重要成分，辣椒素可通过如图所示的途径获得。下列叙述错误的是(　　) A．常用酒精、次氯酸钠溶液对外植体进行消毒 B．②诱导愈伤组织生根发芽的过程不需要更换培养基 C．图中通过细胞培养物获取辣椒素的途径未涉及再分化过程 D．辣椒素是辣椒的次生代谢物，不是辣椒的基本生命活动所必需的 7．(2026·河南高三上开学考试)黄连素具有抗菌、抗肿瘤等作用，在黄连体内含量低且提取成本高。利用植物细胞培养技术可大幅提升黄连素产量，生产流程如图所示。①②表示相应过程。下列叙述错误的是(　　) 外植体①,愈伤组织筛选,高产细胞系②,细胞培养物提取,黄连素 A．黄连素与糖类、脂质一样是黄连生长所必需的 B．可使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒 C．①过程发生了细胞的脱分化和有丝分裂 D．②过程添加黄连素生物合成过程的中间体可能会提高其产量 二、非选择题 8．(2026·黑龙江哈尔滨高三上阶段练习)紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合，不引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种，科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如图(注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R－6G可阻止线粒体的呼吸作用)。 (1)该研究应用的生物技术所依据的原理是____________和____________。 (2)获得原生质体最常用的方法是酶解法，先利用____________去除植物的细胞壁。然后进行人工诱导使原生质体融合，人工诱导原生质体融合的物理方法有：____________________等(答出1种)。经过过程①，只有异源融合的原生质体能够存活的原因是______________________________________________________。 (3)过程③要进行照光培养，照光的作用是____________________，所用的培养基与②过程的主要区别是__________________。 (4)百脉根富含单宁，单宁不是百脉根生长和生存所必需的产物，属于________代谢物，在植物体内含量很低，化学合成困难。单宁具有收敛止血、抗氧化、抗菌等作用被用于各类产品。若要获得高产单宁的突变体，适合作为诱变处理的对象的是：__________________(填“茎尖”“愈伤组织”或“试管苗”)，原因是______________________________________________________________。 第3讲　植物细胞工程 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 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种细胞，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、育种方式有效提高了生产效率。 1．从细胞结构与功能观角度理解植物细胞工程的原理。(生命观念) 2．构建植物细胞工程操作技术的基本流程模型。(科学思维) 3．探究植物细胞工程的应用。(科学探究) 考点一　植物组织培养技术 知|识|巩|固 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 细胞器水平、细胞水平或组织水平 目的 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 分类 根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程 2.植物细胞的全能性 3．植物组织培养技术 (1)定义和流程 (2)探究实践——菊花的组织培养 取材、 消毒 ①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：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；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段 接种 将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织 转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗 移栽 将试管苗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 教材隐含知识 (选择性必修3 P35探究·实践)(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 (2)接种时注意外植体的方向，不要倒插。 (3)诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)宜选用成熟叶片为材料制备外植体。(　　) (2)植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。(　　) (3)提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√ 延|伸|探|究 结合教材，分析并回答下列问题： 在进行植物组织培养的实验时，要严格控制杂菌污染的原因是____________ ________________________________________________________________。 提示：杂菌在培养基上生长争夺营养、杂菌产生的物质影响植物组织的生长 重|难|精|讲 生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响 按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果 使用顺序 实验结果 先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化 先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化 同时使用 分化频率提高 简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 精|准|命|题 考向　围绕植物组织培养的过程和条件，考查理解能力 》例1　(2024·甘肃卷)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 答案：D 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，但基因重组发生在减数分裂过程中，而愈伤组织细胞的分化过程是有丝分裂，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。 》例2　(2025·江苏卷)图示一种植物组织培养周期，①～③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂 B．过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞 C．过程②③所用培养基的成分、浓度相同 D．培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关 答案：C 解析：过程①形成了愈伤组织，发生了细胞的脱分化，此时细胞还进行有丝分裂，A正确；过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体的过程，故经过再分化形成不同种类的细胞，B正确；过程②③所用培养基的成分、浓度不完全相同，如细胞分裂素和生长素的浓度不同，C错误；培养基中常加入蔗糖，既能作为碳源，又与维持渗透压有关，D正确。 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。 考点二　植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用 知|识|巩|固 1．植物体细胞杂交技术 (1)概念：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)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。 (3)基本过程 (4)意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。 (5)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。 (6)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。 教材隐含知识 (选择性必修3 P38练习与应用)为什么“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯？主要原因是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，所以“番茄—马铃薯”杂种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．植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产 ①次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 ②细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。 ③植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。 ④过程：外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体。(　　) (2)原生质体失去细胞全能性。(　　) (3)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。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)× 延|伸|探|究 不同物种之间存在着天然的生殖隔离，利用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别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。 1．植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？ 提示：分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 2．将图中的甲和乙两种细胞去除细胞壁后诱导融合，若只考虑两两融合，可以形成哪几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？ 提示：可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。 3．二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？ 提示：有四个染色体组，是四倍体。 4．从结果上看杂种植株在遗传上有什么特点？从杂种植株的染色体组成上看属于哪种变异类型？ 提示：从结果上看，杂种植株的遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。从染色体组成上看属于染色体数目变异。 重|难|精|讲 1．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 2．植物体细胞杂交与植物有性杂交的比较 设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。 项目 不同物种体 细胞杂交 不同物种 有性杂交 同一物种杂交 过程 子代染色 体数目 2x＋2y x＋y 2x(白菜)或 2y(甘蓝) 子代染色 体组数 4 2 2 子代是 几倍体 异源四倍体 异源二倍体 同源二倍体 子代是 否可育 可育 不可育 可育 繁殖方式 无性繁殖 有性繁殖 有性繁殖 变异类型 染色体变异 染色体变异 — 归纳提示：有关植物体细胞杂交的三个易错点 (1)两个不同品种的植物体细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型，其实还可能有AA和BB融合的原生质体。 (2)错认为植物体细胞杂交属于有性生殖。植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。 (3)错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本体细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。 3．植物体细胞杂交和有性杂交的辨析 精|准|命|题 考向一　考查植物体细胞杂交技术 》例1　(2026·河北省石家庄市15中期末)植物体细胞杂交技术应用第一个成功的实例为烟草种间杂交，科学家利用粉蓝烟草(2N＝24)和朗氏烟草(2N＝18)两个物种间进行体细胞杂交。下列有关说法错误的是(　　) A．植物体细胞杂交技术克服了物种间杂交的生殖隔离 B．杂种细胞培养成杂种植株的过程利用了染色体数目变异原理 C．粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞需先去除细胞壁再诱导融合 D．杂交细胞将选择性表达粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞的基因 答案：B 解析：植物体细胞杂交技术克服了物种间远缘杂交不亲和的障碍，打破了不同物种间的生殖隔离，A正确；杂种细胞培养成杂种植株的过程主要利用了植物细胞全能性原理，B错误；粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞需先去除细胞壁形成原生质体，才有利于诱导融合，C正确；杂交细胞在基因表达过程中，由于基因的相互作用，会选择性表达粉蓝烟草细胞和朗氏烟草细胞的基因，D正确。 》例2　(2024·湖北卷)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，过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中酶处理的时间有差异，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，原因可能是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，不能用于植物细胞工程，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，但在两个过程中二者比例不同，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。 考向二　考查植物细胞工程的应用 》例3　自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观察与计数，培育过程如图。下列分析不正确的是(　　) 注：原球茎是一种类似嫩茎的结构，可增殖分化。 A．调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化 B．春剑和绿宝石两个品种之间不存在生殖隔离 C．所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条 D．通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状可能不一致 答案：B 解析：植物激素的配比可影响植物的分裂与分化，如生长素与细胞分裂素之比偏高时促进根的分化，A正确；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育，说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B错误；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交形成的杂种胚应该有20条染色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故其体细胞中一共有60条染色体，C正确；杂交过程中会发生基因重组，不同胚中含有不同的遗传物质，故通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状不一定都相同，D正确。 》例4　(2023·山东卷)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：有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故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，A正确；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，故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，提高了多个细胞中次生代谢物的总含量，不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。 真|题|再|现 1．(2025·浙江1月卷)某研究小组进行微型月季的快速繁殖研究，结果如表所示。 流程 最佳措施或最适培养基 ①外植体腋芽消毒 75%乙醇浸泡30 s＋5% NaClO浸泡6 min ②诱导出丛生苗 MS＋3.0 mg·L－16－BA＋0.05 mg·L－1 NAA ③丛生苗的扩增 MS＋2.0 mg·L－16－BA＋0.1 mg·L－1 NAA ④丛生苗的生根 1/2MS＋0.25 mg·L－1 IBA＋0.25 mg·L－1 NAA 注：丛生苗为丛状生长的幼苗，IBA(吲哚丁酸)为生长素类物质 下列叙述正确的是(　　) A．流程①的效果取决于消毒剂浓度 B．流程②不需要经过脱分化形成愈伤组织的阶段 C．与流程②相比，流程③培养基中细胞分裂素类与生长素类物质的比值更大 D．与流程③相比，提高流程④培养基的盐浓度有利于丛生苗的生根 答案：B 解析：流程①中，消毒效果不仅取决于消毒剂浓度，还取决于消毒时间和消毒剂种类，A错误；流程②不需要经过脱分化形成愈伤组织的阶段，直接经腋芽分化为丛生苗，B正确；与流程②相比，流程③培养基中细胞分裂素类与生长素类物质的比值小，C错误；与流程③相比，提高流程④培养基的IBA和NAA浓度有利于丛生苗的生根，D错误。 2．(2025·黑吉辽内卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗，有助于解决紫杉醇药源短缺问题。下列叙述正确的是(　　) A．细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成 B．培养基先分装到锥形瓶，封口后用干热灭菌法灭菌 C．芽原基细胞由于基因选择性表达，不能用作外植体 D．紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取，植物组织培养优势明显 答案：A 解析：在植物组织培养中，生长素和细胞分裂素的比例直接影响细胞的分化方向。当二者比例适中时，促进愈伤组织的形成；比例较高时促进生根，比例较低时促进生芽，A正确；培养基含大量水分，需用高压蒸汽灭菌法灭菌；干热灭菌法适用于耐高温且干燥的物品如玻璃器皿，不能用于培养基灭菌，B错误；外植体可以是植物的任何活细胞、组织或器官，只要具有全能性。芽原基细胞是分生组织的一部分，全能性高，可作为外植体。基因选择性表达是细胞分化的基础，不影响其作为外植体的能力，C错误；细胞产物的工厂化生产正是通过植物组织培养技术实现的，如大量培养红豆杉细胞，从培养液中提取紫杉醇。因此，紫杉醇可通过此方法获取，植物组织培养的优势(如快速增殖、大量生产细胞产物)在此体现，D错误。 3．(2024·北京卷)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 答案：D 解析：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，所以原生质体膜具有选择透过性，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理论基础，D错误。 4．(2024·安徽卷)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 答案：B 解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，欲利用愈伤组织制备悬浮细胞，可用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织，A不符合题意；装置中的充气管应置于液面下方，以利于培养液中的溶氧量的增加，该管不能同时作为排气管，B符合题意；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不符合题意；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不符合题意。 提能训练　练案[41] A组 一、选择题 1．(2026·云南曲靖高三上阶段练习)利用草莓茎尖分生组织培育脱毒苗的流程如图所示。相关叙述错误的是(　　) A．植物细胞具有全能性是脱毒苗培育的理论基础 B．过程①中添加生长素可促进细胞核的分裂 C．过程②给予适当光照有利于叶绿素的合成 D．试管苗生根后要尽快取出并直接移栽到露地里 答案：D 解析：利用植物细胞的全能性，选取无毒的茎尖、根尖等分生组织，培育出脱毒苗，A正确；外植体脱分化形成愈伤组织的过程，添加生长素可促进细胞核分裂，B正确；过程②表示再分化的过程，该过程需要光照，光照是合成叶绿素的必要条件，C正确；试管苗生根后需要经过炼苗适应外界环境，不能直接移栽到露地里，D错误。 2．(2025·四川巴中一模)赖氨酸是人体内一种重要的必需氨基酸。为提高赖氨酸的产量，科学家采用人工诱变结合筛选的方法获得高产细胞株，并利用植物细胞悬浮培养进行赖氨酸工厂化生产。下列相关叙述错误的是(　　) A．人体细胞不能合成赖氨酸，必须从外界环境中获取 B．植物细胞形成愈伤组织后有利于诱导细胞发生突变 C．在赖氨酸进行工厂化生产的培养液中无需加入糖类 D．工厂化生产赖氨酸几乎不受季节、天气等因素影响 答案：C 解析：赖氨酸是人体的必需氨基酸，必需氨基酸的定义就是人体细胞自身不能合成，必须从外界环境(如食物等)中获取的氨基酸，A正确；植物细胞形成愈伤组织后，细胞处于分裂旺盛的状态，而细胞分裂时DNA复制活跃，此时更容易受到诱变因素(如人工诱变的处理)影响，从而发生突变，B正确；植物细胞悬浮培养时，细胞的生命活动需要能量，糖类是重要的能源物质，培养基中需要加入糖类来为细胞提供能量，保障赖氨酸的生产，C错误；工厂化生产赖氨酸是在人工控制的环境(如特定的生物反应器等)中进行的，不像传统农业生产那样依赖自然的季节、天气等因素，所以几乎不受这些因素影响，D正确。 3．(2026·江苏苏州高三上开学考试)兰花是多年生草本植物，与梅、竹、菊并称“四君子”。下图为兰花的植物组织培养流程，①～④表示相应过程。下列叙述正确的是(　　) A．过程①是获取离体幼嫩枝条，用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒 B．过程②发生了细胞的脱分化、有丝分裂和减数分裂 C．过程③诱导生芽培养基与诱导生根培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比例更高 D．过程④是将培育形成的试管苗直接移栽入土 答案：C 解析：过程①是获取离体的未开花的幼嫩枝条，先用体积分数为70%的酒精消毒，无菌水冲洗2～3次后，再用质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液处理，再用无菌水清洗2～3次，A错误；过程②形成的愈伤组织是一种不定形的薄壁组织团块，是脱分化过程，该过程发生的分裂方式主要是有丝分裂，不存在减数分裂，B错误；过程③是诱导生芽培养基，与诱导生根培养基相比，前者中细胞分裂素所占的比例和用量更高，C正确；过程④培育形成的试管苗要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错误。 4．(2026·河北保定高三上阶段练习)酚类物质在不同的外植体中含量有较大的差异。当植物组织受到外界环境胁迫时，酚类在氧化酶的催化下与氧气反应产生醌类物质，醌类物质会导致愈伤组织褐化、细胞坏死。下列叙述正确的是(　　) A．醌类物质由植物自身代谢活动产生，属于初生代谢物 B．应选择酚类物质含量较低的外植体进行植物组织培养 C．为了避免褐化，应将外植体全部插入培养基中 D．诱导愈伤组织形成的过程中，需要给予适当强度的光照 答案：B 解析：醌类物质是酚类在氧化酶催化下生成的次生代谢物，而初生代谢物是维持细胞生命活动必需的(如糖类、氨基酸等)，A错误；酚类物质含量低的外植体可减少醌类生成，降低褐化风险，提高组织培养成功率，B正确；外植体应部分插入培养基，完全插入会导致缺氧且易污染，无法有效避免褐化，C错误；愈伤组织诱导需避光条件，光照会抑制脱分化形成愈伤组织，D错误。 5．(2025·宁夏模拟预测)五小叶槭是我国珍稀濒危野生植物，采用植物组织培养技术进行快速繁殖是保护其种质资源的重要措施之一，下列叙述错误的是(　　) A．组织培养中使用的培养基需要进行湿热灭菌 B．组织培养的不同阶段需要相应的植物激素调控 C．茎尖分生组织作为外植体不经过脱分化可转变为胚状体 D．试管苗移栽前需进行适应性培养 答案：C 解析：植物组织培养过程中应避免杂菌污染，组织培养中使用的培养基需进行湿热灭菌，通常是高压蒸汽灭菌，A正确；组织培养的不同阶段需要相应的植物激素调控，如在再分化的生根阶段培养基中生长素和细胞分裂素的比值较高，而在生芽阶段培养基中生长素和细胞分裂素的比值较低，B正确；茎尖分生组织作为外植体需要经过脱分化和再分化可转变为胚状体，C错误；试管苗移栽前需进行适应性培养，即经过炼苗处理以便试管苗在大田中能正常生长，D正确。 6．(2026·安徽高三上开学考试)植物甲抗旱抗病性强但产量低，植物乙高产易感病。科研人员通过体细胞杂交培育兼具两者优点的杂种植株丙，流程如图。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中甲乙原生质体制备时间不同，可能与细胞壁成分差异有关 B．杂种细胞通过植物组织培养成植物丙体现细胞全能性 C．配制诱导生芽的培养基需调高生长素/细胞分裂素比例 D．可通过观察杂种植株丙的染色体形态和数目，初步鉴定其遗传特性 答案：C 解析：过程①中酶处理的时间不同，可能与两种亲本的细胞壁成分(比如纤维素、果胶的含量)或结构有差异有关，A正确；杂种细胞通过植物组织培养技术，经过脱分化形成愈伤组织，再分化形成完整的植株丙，这一过程体现了植物细胞的全能性(已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能)，B正确；在植物组织培养中，生长素与细胞分裂素的比例会影响植物细胞的发育方向。当生长素/细胞分裂素比例高时，有利于根的分化；比例低时，有利于芽的分化。所以配制诱导生芽的培养基需降低生长素/细胞分裂素比例，C错误；杂种植株丙的染色体来自植物甲和植物乙，通过观察杂种植株丙的染色体形态和数目，能够初步鉴定其遗传特性，D正确。 7．(2026·湖北高三上开学考试)黄连素是一种异喹啉类生物碱，在抗菌、抗炎等方面有显著效果。下图为某科研团队利用植物组织培养技术生产黄连素的主要过程，相关叙述错误的是(　　) A．植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础 B．外植体经高温灭菌处理后再通过①脱分化形成愈伤组织 C．过程②再分化时，需调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例 D．过程④高产细胞系产黄连素的速度和产量均优于过程③试管苗 答案：B 解析：植物组织培养的原理是基于植物细胞具有全能性，A正确；外植体不能高温灭菌，会杀死细胞，为实现无菌操作，需消毒处理，B错误；植物组织培养时生长素和细胞分裂素的比例会影响分化方向，再分化时需调整生长素和细胞分裂素比例，C正确；过程④高产细胞系产黄连素的速度和产量均优于过程③试管苗，故获取黄连素时无需将其培育为试管苗，D正确。 二、非选择题 8．(2026·四川眉山高三上开学考试)已知某种青花菜远缘植物的细胞质中存在抗除草剂基因，研究人员利用植物体细胞杂交技术，培育细胞质中存在抗除草剂基因的优良青花菜新品种，基本流程如图所示，图中字母代表相应的过程。回答下列问题： (1)图中________(填“甲”或“乙”)植株是青花菜植株。 (2)过程B中常用________等化学方法诱导原生质体融合。融合前需要去除植物的细胞壁获得原生质体，常用的酶主要有________________。 (3)从步骤D到步骤E需要更换新的培养基的原因是：随着培养时间的增加，培养基中________不断减少，有害代谢产物逐渐积累，会抑制植物的生长；诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的__________________(填激素)的比例不同。 (4)研究人员发现，培育的青花菜新品种植株的细胞中具有抗除草剂基因，但未表现出抗除草剂的性状，推测其原因是__________________。 (5)由该实验可知，与传统杂交相比，植物体细胞杂交技术的优点是_________ _________，该技术的关键环节是过程________(填图中字母)。 答案：(1)甲　(2)PEG融合法　纤维素酶和果胶酶　(3)营养物质　生长素和细胞分裂素　(4)抗除草剂基因不能表达　(5)可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种　B 解析：(1)青花菜远缘植物的细胞质中存在抗除草剂基因，则在植物体细胞杂交时应保留青花菜的细胞核，图中的乙原生质体细胞核失去活性，但细胞质正常，应是青花菜远缘植物，甲的原生质体细胞质失活，应表示青花菜植株。 (2)诱导原生质体融合的方法有两大类：物理法和化学法。物理法包括电融合法和离心法；化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋－高pH融合法。因为植物细胞壁的组成成分为纤维素和果胶，因此融合前需用纤维素酶和果胶酶处理植物的细胞壁获得原生质体。 (3)步骤D代表脱分化(脱分化形成愈伤组织)，步骤E代表再分化。随着培养时间的增加，培养基中营养物质不断减少，同时有害代谢产物逐渐积累，会抑制植物的生长，因此需要定期更换新的培养基。生长素和细胞分裂素的比例不同会影响愈伤组织形成和分化；比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。 (4)培育的青花菜新品种植株的细胞中具有抗除草剂基因，但未表现出抗除草剂的性状，说明其抗除草剂基因不能表达，因为基因要表达成相应的蛋白质才会表现出性状。 (5)不同物种之间存在生殖隔离，故与传统杂交相比，植物体细胞杂交技术的优点是可以打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，该技术的关键环节是B原生质体间的融合过程。 B组 一、选择题 1．(2026·河南高三上阶段练习)植物组织培养技术是一种新型无性繁殖技术。下列有关植物组织培养的叙述错误的是(　　) A．选择植物的茎尖为外植体进行组织培养可获得脱毒幼苗 B．细胞产物的工厂化生产过程中通常应将外植体培育到愈伤组织阶段 C．欲获得大量的突变体应用射线等物理因素直接处理外植体 D．植物组织培养不仅可以实现快速繁殖还能保留亲本优良性状 答案：C 解析：茎尖分生区细胞分裂旺盛，病毒含量极少，通过组织培养可获得脱毒幼苗，A正确；在细胞产物的工厂化生产(如提取药物、色素等次生代谢物)中，通常需要将外植体诱导形成愈伤组织(脱分化的细胞团)，因为愈伤组织易于大规模培养和代谢产物积累，适合工业化生产，B正确；外植体细胞分化程度高，直接诱变难以高效产生突变体，愈伤组织细胞分裂旺盛，DNA复制过程中易受到射线、化学物质等诱变而发生基因突变，因此利用射线、化学物质等诱变因素处理愈伤组织并进一步培养，可获得突变体，C错误；植物组织培养属于无性繁殖，子代遗传物质与亲本一致，可保留优良性状，所以植物组织培养不仅可以实现快速繁殖还能保留亲本优良性状，D正确。 2．(2026·江苏南通高三上开学考试)下列关于“菊花的组织培养”实验的叙述，正确的是(　　) A．外植体需用酒精处理30 min，次氯酸钠处理30s，以防止杂菌污染 B．诱导形成愈伤组织时，须给予适宜温度、pH及光照等环境条件 C．再分化一般先生芽再生根，在此过程中通常需要更换培养基 D．需将带有培养基的试管苗移植到蛭石中，以利于其更好地生长发育 答案：C 解析：外植体消毒时，通常用体积分数为70%的酒精处理30 s，然后用无菌水冲洗，再用质量分数为5%的次氯酸钠溶液处理30 min，A错误；诱导形成愈伤组织时，需要适宜的温度、pH，但不需要光照，因为愈伤组织的诱导往往需要在黑暗条件下进行，B错误；再分化一般先诱导生芽，再诱导生根，在此过程中，由于不同的发育阶段需要不同的激素配比等条件，通常需要更换培养基，C正确；试管苗移植到蛭石之前需要用流水清洗掉根部的培养基，D错误。 3．(2026·黑龙江大庆高三上阶段练习)三萜皂苷是从五加科植物(如刺五加)中提取的生物活性物质，具有抗癌、抗病毒、降血糖等作用。利用植物细胞工程技术大量生产三萜皂苷的相关流程如图。下列叙述错误的是(　　) 刺五加外植体①,愈伤组织②,分散的单个细胞③,培养→三萜皂苷 A．三萜皂苷为五加科植物的次生代谢物，不是植物生长所必需 B．①过程中，已分化的外植体细胞失去其特有的结构和功能 C．②过程可用果胶酶处理愈伤组织以获得分散的单个细胞 D．③过程所用培养基成分包括营养物质、植物激素和琼脂等 答案：D 解析：三萜皂苷是五加科植物的次生代谢物，次生代谢物通常参与植物防御、信号传递等，不是生长必需的，A正确；①过程为脱分化，已分化细胞在诱导下失去原有结构和功能，形成未分化的愈伤组织，B正确；②过程需将愈伤组织分散为单个细胞，常用果胶酶降解细胞间粘连的果胶质，以获得分散细胞，便于后续悬浮培养，C正确；③过程为分散的单个细胞培养以生产三萜皂苷，此阶段通常采用液体培养基进行悬浮培养(用于大规模生产次生代谢物)，培养基成分包括营养物质(如碳源、氮源)、植物激素(如生长素、细胞分裂素)等，但液体培养基不含琼脂，D错误。 4．(2025·河北衡水高二下阶段练习)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列叙述错误的是(　　) A．过程a应在等渗溶液中进行以维持原生质体的正常形态 B．与杂种细胞形成有关的细胞器包括高尔基体 C．形成c的过程中无需光照，进行d选择时要将植株种在高盐环境中 D．图示过程体现了植物细胞具有全能性 答案：C 解析：过程a是去除细胞壁，应在等渗溶液中进行以维持原生质体的正常形态，A正确；杂种细胞形成的标志是杂种细胞再生出细胞壁，细胞壁的形成与高尔基体有关，B正确；形成c再分化的过程中一般需要光照；进行d选择时要将植株种在一定浓度的高盐环境中，以筛选出耐盐的植株，C错误；该过程通过植物组织培养技术培育出了目的植株，体现了植物细胞具有全能性，D正确。 5．(2026·安徽高三上开学考试)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导是至关重要的步骤。某小组探究了不同浓度的生长素和细胞分裂素组合对愈伤组织诱导率的影响，结果如下表所示。下列叙述错误的是(　　) 组别 植物激素浓度/(mg·L－1) 诱导率/% 生长素 细胞分裂素 1 0.2 0.2 65.00 2 0.4 0.4 93.75 3 0.6 0.6 70.00 A．植物体内没有专门分泌植物激素的腺体 B．诱导形成愈伤组织过程中不需要提供光照条件 C．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织分化生根 D．生长素与细胞分裂素均为0.4 mg·L－1是形成愈伤组织的最佳浓度组合 答案：D 解析：植物激素是由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育具有显著作用的微量有机物，植物体内没有专门分泌植物激素的腺体，A正确；诱导形成愈伤组织，即脱分化过程中不需要提供光照条件，光照会影响愈伤组织的形成，B正确；据表分析，两种激素含量比值的变化会导致愈伤组织出现不同的分化方向，提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织分化生根，C正确；由于图表中的浓度梯度较大，生长素与细胞分裂素均为0.4 mg·L－1不一定是形成愈伤组织的最佳浓度组合，D错误。 6．(2026·福建高三上开学考试)辣椒素是食品调味料的重要成分，辣椒素可通过如图所示的途径获得。下列叙述错误的是(　　) A．常用酒精、次氯酸钠溶液对外植体进行消毒 B．②诱导愈伤组织生根发芽的过程不需要更换培养基 C．图中通过细胞培养物获取辣椒素的途径未涉及再分化过程 D．辣椒素是辣椒的次生代谢物，不是辣椒的基本生命活动所必需的 答案：B 解析：植物组织培养过程中需用体积分数70%的酒精、次氯酸钠溶液对外植体进行消毒，A正确；②诱导愈伤组织发芽的过程，生根发芽培养基所需的激素比例不同，需要更换培养基，B错误；图中通过细胞培养物获取辣椒素的途径是利用细胞培养，未涉及再分化过程，C正确；辣椒素是辣椒的次生代谢物，不是辣椒的基本生命活动所必需的，D正确。 7．(2026·河南高三上开学考试)黄连素具有抗菌、抗肿瘤等作用，在黄连体内含量低且提取成本高。利用植物细胞培养技术可大幅提升黄连素产量，生产流程如图所示。①②表示相应过程。下列叙述错误的是(　　) 外植体①,愈伤组织筛选,高产细胞系②,细胞培养物提取,黄连素 A．黄连素与糖类、脂质一样是黄连生长所必需的 B．可使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒 C．①过程发生了细胞的脱分化和有丝分裂 D．②过程添加黄连素生物合成过程的中间体可能会提高其产量 答案：A 解析：黄连素是次生代谢产物，并非黄连生长所必需的，而糖类、脂质是细胞生命活动的基础，A错误；外植体消毒常用体积分数70%的酒精和次氯酸钠溶液处理，消毒后需要及时用无菌水清洗，B正确；①过程为脱分化形成愈伤组织，该过程通过细胞脱分化和有丝分裂实现，C正确；②过程中添加黄连素合成中间体可以促进产物积累，从而提高产量，D正确。 二、非选择题 8．(2026·黑龙江哈尔滨高三上阶段练习)紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合，不引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种，科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如图(注：IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R－6G可阻止线粒体的呼吸作用)。 (1)该研究应用的生物技术所依据的原理是____________和____________。 (2)获得原生质体最常用的方法是酶解法，先利用____________去除植物的细胞壁。然后进行人工诱导使原生质体融合，人工诱导原生质体融合的物理方法有：____________________等(答出1种)。经过过程①，只有异源融合的原生质体能够存活的原因是______________________________________________________。 (3)过程③要进行照光培养，照光的作用是____________________，所用的培养基与②过程的主要区别是__________________。 (4)百脉根富含单宁，单宁不是百脉根生长和生存所必需的产物，属于________代谢物，在植物体内含量很低，化学合成困难。单宁具有收敛止血、抗氧化、抗菌等作用被用于各类产品。若要获得高产单宁的突变体，适合作为诱变处理的对象的是：__________________(填“茎尖”“愈伤组织”或“试管苗”)，原因是______________________________________________________________。 答案：(1)细胞膜的流动性　植物细胞的全能性　(2)纤维素酶和果胶酶　离心法、电融合法　IOA抑制百脉根原生质体及同源融合体的细胞呼吸第一阶段，R－6G阻止苜蓿原生质体及同源融合体的线粒体呼吸作用，只有异源融合的原生质体可互补缺陷从而存活　(3)促进叶绿素的合成，有利于光合作用进行　培养基中植物激素的种类和比例不同　(4)次生　愈伤组织　愈伤组织细胞分裂能力强，突变率高，易获得突变体 解析：(1)原生质体融合的原理是细胞膜的流动性，杂种细胞能够通过植物组织培养生长发育成植株的原理是植物细胞具有全能性。 (2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故去除植物细胞壁可用纤维素酶和果胶酶进行酶解。人工诱导原生质体融合的物理方法有离心法、电融合法等。IOA抑制百脉根原生质体及同源融合体的细胞呼吸第一阶段，R－6G阻止苜蓿原生质体及同源融合体的线粒体呼吸作用，只有异源融合的原生质体可互补缺陷，能完整进行有氧呼吸的三个阶段可恢复生长并获得再生能力，从而存活。 (3)过程③是再分化形成植株，照光的作用是促进叶绿素的合成，有利于光合作用进行(叶绿体在光下合成叶绿素，进而进行光合作用)，过程②是脱分化形成愈伤组织，过程③是再分化，所用培养基与②过程的主要区别是培养基中植物激素的种类和比例不同(再分化需调整生长素和细胞分裂素的比例，促进芽分化)。 (4)单宁不是百脉根生长和生存必需的产物，属于次生代谢物(次生代谢物是植物生长非必需、具特殊功能的代谢产物)。适合作为诱变处理对象的是愈伤组织，原因是愈伤组织细胞分裂能力强，DNA复制时易发生基因突变，突变率高，易获得突变体。 学科网（北京）股份有限公司 $