第45讲 植物细胞工程 课件 2026届高三生物一轮复习（人教版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“植物细胞工程”专题，依据高考评价体系明确植物组织培养、体细胞杂交及应用三大核心考点，通过近三年15+地区真题考频分析，突出“脱分化与再分化条件”“杂种细胞筛选”等高频考点，构建系统知识网络与题型分类体系。 课件亮点在于“真题溯源+素养导向”的备考设计，如结合2023广东真题解析植物体细胞杂交流程，通过“激素比例调控”实验分析培养科学思维，依托“菊花组织培养”探究实践案例强化操作规范。设“易错警示”专栏（如脱毒苗≠抗毒苗），助力学生突破高频易错点，教师可通过考点权重分布实现精准复习，提升备考效率。

细胞工程是指应用细胞生物学、和分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器水平、细胞水平或组织水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合科学技术。 细胞工程 植物细胞工程 动物细胞工程 植物的组织培养 植物体细胞杂交 动物细胞培养 动物细胞融合 动物体细胞核移植 单克隆抗体的制备 原理 原理 原理 原理 原理 原理 植物细胞的全能性 植物细胞的全能性、细胞膜的流动性 细胞增殖 细胞膜的流动性 动物细胞核的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖 细胞工程 第45讲 植物细胞工程 Never 2 考情分析 考点要求 考查频率 1.植物组织培养技术 2025.江苏.T4 2024·北京.T12、T13 2024·浙江1月选考.T8 2023·江苏.T13 2023·重庆.T15 2023·新课标.T35 2.植物体细胞杂交技术 2025.四川.T6 2024·山东.T20 2024·湖北.T11 2024·浙江6月选考.T23 2023·河北.T13 2023·广东.T12 3.植物细胞工程的应用 2025.黑吉辽蒙.T8 2025.浙江1月选考.T18 2024·安徽·T15　2024·黑吉辽·T6　2024·甘肃·T15　2023·山东·T14 复习目标 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、育种等方式有效提高了生产效率。 3 思维导图构建 植物组织培养 植物细胞工程 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 过程：外植体脱分化形成愈伤组织，再分化形成胚状体 植物细胞工程的应用 植物繁殖的新途径：快速繁殖、作物脱毒 作物新品种的培育：单倍体育种、突变体应用 原理：植物细胞的全能性 植物细胞表现全能性的条件：离体的植物细胞、组织、器官；一定的激素和营养条件的诱导；适宜的光照。 植物体细胞的杂交 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。 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 过程：去壁→诱导融合→再生出细胞壁→愈伤组织→杂种植株 意义：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 细胞产物的工厂化生产 考点一 植物组织培养技术 1.概念： 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 2.原因： 高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。 3.大小比较： a.受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞 b.植物细胞＞动物细胞 c.一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。 一、细胞的全能性 4.生物体内细胞并不都表现全能性原因： 生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。 5.表现出全能性的条件： 潜能 表现出全能性 怎么才能表现出来呢？ 1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。 ① 离体 ② 一定的营养物质、植物激素 ③ 适宜的温度、pH等外界条件 ④ 无菌环境 植物细胞工程的基本技术 1.概念： 将离体的植物器官、组织或细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生形成完整植株的技术。 （1）原理： （2）生殖方式： （3）分裂方式： 植物细胞具有全能性 无性生殖 有丝分裂 外植体：分化程度较低的细胞，分裂能力强 二、植物组织培养技术 2.理论基础： 植物细胞的全能性 3.流程： 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 脱分化 再分化 再分化 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特有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 脱分化形成的不定型状态的薄壁组织团块 愈伤组织重新分化为芽、根等器官 脱分化 再分化 过程 结果 需要条件 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。 4.脱分化与再分化的比较： 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 叶绿素的合成需要光照，使试管苗能够进行光合作用。 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗 形成愈伤组织 形成根、芽 a.离体、适宜的营养 c.生长素与细胞分裂素的比例适中 d.一般不需光 a.离体、适宜的营养 c.生长素与细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽 d.光照（诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。） 5.决定植物脱分化、再分化的关键因素： 外植体 愈伤组织 试管苗 完整植株 脱分化 芽、根等 再分化 关键激素 生长素和细胞分裂素 细胞分裂素 生长素 芽分化 愈伤组织 根分化 生长素用量 / 细胞分裂素用量 结果 比值≈1 比值＞1 比值＜1 促进根的分化 促进芽的分化 促进愈伤组织的形成 巧记：生根发芽中愈伤 使用顺序 实验结果 先使用生长素， 后使用细胞分裂素 先使用细胞分裂素， 后使用生长素 同时使用 简记为： 拓展：使用顺序不同实验结果不同 有利于细胞分裂，但细胞不分化 细胞既分裂也分化 分化频率提高 先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高 13 外植体的1/3~1/2插人诱导 的Ms培养基中 6.探究实践——菊花的组织培养 外植体消毒 接种外植体 培养外植体 转移培养 移栽试管苗 次氯酸钠溶液处理30min 酒精消毒30s 流水冲洗 无菌水清洗2～3次 无菌水清洗2～3次 酒精灯火焰 愈伤组织 外植体切成0.5～1cm长的小段 用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记 [注意]　 1.植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。 2.接种时外植体的方向不要倒插。 避光 外植体消毒 接种外植体 培养外植体 转移培养 移栽试管苗 18～22℃的培养箱 15～20d后，转接到 的培养基上 长出芽后，再将其转接到 的培养基上， 蛭石 珍珠岩 移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的 或 等环境中，待其长壮后再移栽入土。 每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。 诱导生芽 诱导生根 需一定光照，利于叶绿素合成 芽、根 胚状体 脱分化 再分化 培养条件： ①无菌 ②营养物质 ③适宜环境条件（温度、PH、光等） ④植物激素： 细胞分裂素 生长素 遮光 一定的光照 愈伤组织 离体的植物器官、组织或细胞（外植体） 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照 试管苗 有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。 小结：植物组织培养技术 1．下列关于植物细胞工程的叙述，正确的是（　　） A．对外植体消毒需先用70%的酒精消毒30 min再使用5%的次氯酸钠处理30 s B．生长良好的愈伤组织通常先诱导生芽建立形态学上端再诱导生根 C．进行再分化的培养基为不含有机碳源的自养型培养基且需要适宜的光照 D．细胞产物的工厂化生产主要是促进细胞生长提高单个细胞次生代谢产物的含量 B 课堂随练 2.为快速繁殖名贵兰花并保持其优良性状，科研人员采用植物组织培养技术，相关叙述错误的是（ ） A．外植体选择兰花茎尖，可降低病毒感染概率 B．培养基中添加蔗糖既能提供能量，也能维持渗透压 C．脱分化和再分化过程中，生长素与细胞分裂素的比例保持不变 D．培养过程需严格无菌操作，防止杂菌污染导致培养失败 C 考点二 植物体细胞杂交技术 1、概念： 将不同来源的植物细胞，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： 3、生殖方式： 无性生殖 体细胞杂交利用了细胞膜的　 　　， 杂种细胞培育成杂种植株利用了　　　　　　　 　。 流动性 植物细胞的全能性 + = 白菜 甘蓝 白菜—甘蓝 一、植物体细胞杂交技术 A细胞 B细胞 去壁 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 脱分化 再分化 移栽 植物细胞融合 植物组织培养 杂种植株 愈伤组织 A原生质体 B原生质体 移栽后的植株 去壁 植物细胞融合完成的标志 植物体细胞杂交完成的标志 4.过程： （细胞膜的流动性） （植物细胞的全能性） 去壁： 酶解法 纤维素酶 果胶酶 诱导原生质体融合 物理法： 化学法： 电融合法、离心法 聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+ —高pH融合法等 体细胞融合成功后培养基中共有 种细胞类型，其中融合细胞类型有 种，而真正符合要求的是 ，因此要对融合细胞进行筛选。 细胞融合后，共有几种细胞类型？融合细胞有几种，符合要求的是哪种？ A B 5 A、B、AA、BB、AB AA、BB、AB 思考： ①未融合的细胞：A、B ②两两融合的细胞：AA、BB、AB 3 AB 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡 细胞核 指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。 原生质体 成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。 原生质层 【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层 高尔基体 A为2a=20 B为2b=30 50 4 杂种细胞染色体数为？ 此过程中起主要作用的细胞器是？ 杂种细胞染色体组数为？ 从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？ 染色体数目变异 思考：原生质体与原生质层 植物体细胞杂交育种 四倍体 杂交育种诱导多倍体 四倍体 二倍体 如何处理植株使其可育？ 看减数分裂联会、配对能否正常进行！ ①若亲本植株可育， 则杂种植株可育。 ②杂种植株是不同于 亲本的新物种。 6.意义： 打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。 5.变异类型: 染色体(数目)变异 7.优缺点： （1）优点 打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。 （2）局限性 有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 原理 过程 意义 联系 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 脱分化 再分化 根、芽或胚状体 植物体 生长发育 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 去壁 原生质体B 去壁 人工诱导 融合的原生质体AB 杂种细胞AB 愈伤组织 脱分化 再生细胞壁 杂种植株 再分化 保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 克服不同种生物远缘杂交的障碍 二、植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较 考点三 植物细胞工程的应用 1.快速繁殖(微型繁殖) (1)使用的技术： 植物组织培养 (3)过程： 植物细胞的全能性 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根芽 完整植株 试管苗 (2)原理： (5)优点： (4)生殖方式： 一般为无性生殖 ①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ②保持优良品种的遗传特性。 ③不受自然生长季节的限制，培养周期短。 ④选材少，繁殖率高，便于自动化管理。 (6)实例： 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 一、植物繁殖的新途径 2. 作物脱毒 (1)脱毒原因： 植物 。 (3)方法： 顶端分生附近（如茎尖） 　　　　　　 　的病毒极少，甚至　 　。 无病毒 分生区 组织培养 脱毒苗 (4)优点： 脱毒作物的产量高、品质好 植物顶端分生区 (2)选材部位： (5)实例： 在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等许多作物上获得成功 注：脱毒苗不等于抗毒苗。 二、作物新品种的培育 1.单倍体育种 取花药 单倍体幼苗 脱分化 纯合二倍体 人工诱导 染色体加倍 优良品种 选择 愈伤组织 再分化 花药离体培养 后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。 29 2.突变体的利用 （1）原理 在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。 基因突变和植物细胞的全能性 （2）过程 外植体 新品种 筛选 培育 愈伤组织 脱分化 多种突变体　 诱导 分化 诱变处理 提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。 30 1.植物的代谢产物 生物生长和生存所必需的代谢活动(糖类,脂质,蛋白质,核酸等) 酚类、萜类和含氮化合物等 ①初生代谢物： ②次生代谢物： 植物细胞培养技术 生产速度快 概念： 不是植物基本的生命活动所必需的产物，是一类小分子有机化合物。 种类： 生产的技术手段： 优点： 2.实例： 人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生产。 三、细胞产物的工厂化生产 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。 外植体 愈伤组织 细胞悬液 脱分化 振荡分散 细胞悬浮培养 细胞产物 提取 植物细胞培养：是指在______条件下对单个植物细胞或细胞团 进行培养使其______的技术。 离体 增殖 3.过程: 注意:一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中获得细胞产物! 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的工厂化生产 过程 原理 生殖细胞的全能性、 染色体数目变异 基因突变、 植物细胞的全能性 植物细胞的增殖、 植物细胞的全能性 优点 与杂交育种相比，单倍体育种明显缩短育种年限，加快育种进程 提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程 可以大量生产细胞产物，工厂化、规模化程度高 33 1.为快速繁殖名贵兰花并保持其优良性状，科研人员采用植物组织培养技术，相关叙述错误的是（ ） A．外植体选择兰花茎尖，可降低病毒感染概率 B．培养基中添加蔗糖既能提供能量，也能维持渗透压 C．脱分化和再分化过程中，生长素与细胞分裂素的比例保持不变 D．培养过程需严格无菌操作，防止杂菌污染导致培养失败 C 课堂随练 2．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图，下列叙述正确的是（　　） C A．过程①②分别表示再分化和脱分化过程 B．获得辣椒素的两条途径都反映了植物细胞的全能性 C．两条途径分别利用了植物组织培养和植物细胞培养技术 D．脱毒苗的获得利用了芽尖等分生区能抗病毒的特性 课堂随练 真题感知·命题洞见 1.(2023・广东)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 C 真题跟练 B 2.（2025·浙江·高考真题）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30s+5%NaClO浸泡6min ②诱导出丛生苗 MS+3.0mg·L-16-BA+0.05mg·L-1NAA ③丛生苗的扩增 MS+2.0mg·L-16-BA+0.1mg·L-1NAA ④丛生苗的生根 1/2MS+0.25mg·L-1IBA+0.25mg·L-1NAA 注：从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从生苗的生根 真题跟练 3．（2025·江苏·高考真题）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 C 真题跟练 4．（2025·河北·高考真题）某科创小组将叶绿素合成相关基因转入小麦愈伤组织，获得再生植株，并进行相关检测。下列实验操作错误的是（    ） A．将种子消毒后，取种胚接种到适当的固体培养基诱导愈伤组织 B．在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA C．将小麦色素提取液滴加到滤纸条，然后将色素滴加部位浸入层析液进行层析 D．对叶片抽气处理后，转到富含CO2的清水中，探究不同光照下的光合作用强度 C 真题跟练 5.（2025·全国卷·高考真题）为获得作物新品种，可采用不同的育种技术。下列叙述错误的是（    ） A．三倍体西瓜育种时，利用了人工诱导染色体加倍获得的多倍体 B．作物单倍体育种时，利用了由植物茎尖组织培养获得的单倍体 C．航天育种时，利用了太空多种因素导致基因突变产生的突变体 D．水稻杂交育种时，利用了水稻有性繁殖过程中产生的重组个体 B 真题跟练 6.（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 A 真题跟练 7.（2025·四川·高考真题）研究人员用花椰菜（BB，2n=18）根与黑芥（CC，2n=16）叶片分别制备原生质体，经PEG诱导融合形成杂种细胞，进一步培养获得再生植株，其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是（    ） A．两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞 B．再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性 C．花椰菜和黑芥的原生质体能融合，证明两种植物间不存在生殖隔离 D．植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对，无法产生可育配子 B 真题跟练 学以致用·能力提升 1.愈伤组织形成杂种植株的培养过程中,每日需要给予适当时间和强度的光照的原因是什么? 提示: 光照能诱导叶绿素形成,使杂种植株进行光合作用。 提醒:(1)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,其有利于叶片内叶绿素的合成。 (2)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,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。 2.二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　　　个染色体组,是　　　　倍体。 4　 四 3.脱毒苗和抗毒苗是一回事吗?为什么? 提示: 不是。脱毒苗是选择植物的顶端分生区(如茎尖)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴;抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中,并通过一定的方法培养形成的,属于基因工程的范畴。 4.通过细胞产物的工厂化生产,获取次生代谢物,需要经过脱分化和再分化两个阶段吗?为什么? 提示: 不需要。细胞产物的工厂化生产是利用植物细胞培养来获取次生代谢物,所以不需要经过脱分化和再分化两个阶段。 5.“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是？ 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—马铃薯杂交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 讲师：xxx 2026年高考一轮复习 感谢观看 THANK YOU 我爱生物 47 $