2023年人教版高考生物一輪復(fù)習(xí)：植物細(xì)胞工程

第3課時植物細(xì)胞工程

【課標(biāo)要求】1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培

養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細(xì)胞雜

交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)。3.舉例

說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效

率。

考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)

■梳理歸納夯實(shí)必備知識

1.細(xì)胞工程的概念

(1)原理和方法：應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法。

(2)操作水平：細(xì)胞器水平、細(xì)胞水平或組織水平。

(3)目的：獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品。

2.植物細(xì)胞的全能性

細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完］

定義

整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能

生物體的每個細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整

原因

個體所需的全套基因

①受精卵〉生殖細(xì)胞〉體細(xì)胞；②分化程

大小

度低的細(xì)胞〉分化程度高的細(xì)胞；③植物

比較

細(xì)胞〉動物細(xì)胞

利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一

體現(xiàn)

個細(xì)胞，都可以繁殖出新的植株

在生物的生長發(fā)在特定的時間和

未表

育過程中，并不空空間條件下，細(xì)

現(xiàn)及

是所有的細(xì)胞都胞中的基因會選.

原因

表現(xiàn)出全能性擇性地表達(dá)

表現(xiàn)

離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度和pH

條件

3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

(1)定義和流程

是指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等,

:黑義-培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的

培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)

奧余美恢復(fù)洞胞的金能全迂短;結(jié)果美的放愈伊俎羽

L接種處誘導(dǎo)魚誘導(dǎo)誘導(dǎo)移栽

植體-傷--組—織-生芽生根成活

1'上

誨林的植物區(qū)矍輻已分化的綱肥，經(jīng)過鎊號，

俎紀(jì)或納胞等觀分化幣可放的不定號的簿

型俎犯困拱.

(2)探究實(shí)踐——菊花的組織培養(yǎng)

①用流水充分沖洗外植體(幼嫩的莖段);酒精擦拭雙手和超凈工作臺；②外

取材、植體的消毒：用酒精消毒30s,然后立即用無菌水清洗2?3次；再用次氯酸

消毒鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2?3次；③用解剖刀將外植體切

成0.5?1cm長的小段

將外植體的1/3?1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中,誘導(dǎo)脫分化，長出愈傷

接種

組織

①將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上;②長出芽后再轉(zhuǎn)接到

轉(zhuǎn)接

誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上,進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗

移栽將試管苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土

■教材隱性知識

源于選擇性必修3P116“附錄1”：

(1)誘導(dǎo)菊花愈傷組織的培養(yǎng)基:在MS培養(yǎng)基中加入BA(節(jié)基腺喋吟)和NAA(蔡乙酸)，質(zhì)量

濃度均為0.5mg/Lo

(2)誘導(dǎo)菊花生芽的培養(yǎng)基:在MS培養(yǎng)基中加入BA和NAA,質(zhì)量濃度分別為2?3mg/L和

0.02~0.3mg/Lo

(3)誘導(dǎo)菊花生根的培養(yǎng)基:將上述MS培養(yǎng)基中NH4NO3、KNCh、KH2Po4、MgSO4-7H2O

和CaCl2-2H2O的用量減半，并添加NAA或IAA(呷味乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.1mg/Lo

【總結(jié)提升】生長素、細(xì)胞分裂素對植物組織培養(yǎng)的影響

(1)按照不同的順序使用這兩類激素，會得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果

先使用生長素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化

先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長素細(xì)胞既分裂也分化

同時使用分化頻率提高

簡記為：先“生”分裂不分化，后“匕分裂又分化，同“使”分化頻率高

(2)當(dāng)同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向

生長素/細(xì)

植物細(xì)胞的發(fā)育方向

胞分裂素

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

適中促進(jìn)愈傷組織的生長

簡記為：'高”根，“低”芽，“中”愈傷

■考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

考向植物組織培養(yǎng)

1.某科研小組擬培育一種名貴菊花的脫毒苗，其技術(shù)路線為“制備MS固體培養(yǎng)基一外植體

消毒一接種一培養(yǎng)一移栽一栽培”，下列相關(guān)敘述錯誤的是()

A.取材部位應(yīng)選擇植物頂端分生區(qū)附近，因其分裂旺盛且病毒少

B.外植體消毒常進(jìn)行無菌水沖洗、酒精處理、消毒液處理等措施

C.接種時，將外植體的1/3?1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中

D.“外植體接種一培養(yǎng)一移栽”的過程中不需要更換培養(yǎng)基

答案D

解析培養(yǎng)的不同階段，對主要營養(yǎng)物質(zhì)和激素的需求不同，所以培養(yǎng)過程中要及時調(diào)整各

種營養(yǎng)物質(zhì)、激素的比例，及時更換培養(yǎng)基，否則會導(dǎo)致外植體死亡，D錯誤。

2.(2019?全國m,38)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。

誘導(dǎo)組織塊形誘導(dǎo)愈傷組織

?成愈傷組織

形成試管苗

④⑤⑥

回答下列問題：

(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植

株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有o

(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是

（3）從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的過程，最終可形成試管苗。

（4）步驟⑥要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是____________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（5）經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的，這種繁殖方式屬于

繁殖。

答案（1）全能性（或形成完整植株所需的全部基因）（2）形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織（3）

誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同

分化（或再分化）（4）誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用（5）遺傳特性無性

考點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

■梳理歸納夯實(shí)必備知識

1.概念：將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成斷

植物體的技術(shù)。

2.原理：體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的速動性，雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的全

能性。

3.基本過程

［植物細(xì)胞A、B）

纖維素酶和果膠酶處理去掉細(xì)胞壁

|原生成體A、康|

?—物理法：電融合法、離心法

-1—化學(xué)法:聚乙二醇、高Ca?-高pH融合法

［融合的冊生質(zhì)闡

再生出細(xì)胞壁（融合完成的標(biāo)志）

雜’種|脫分化」急傷］再分化」胚狀體|發(fā)育J雜種

細(xì)胞）1組織||或叢芽|1植株

（1）科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分

析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？

提示纖維素酶和果膠酶。因?yàn)橹参锛?xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠組成，利用酶的專一

性，在降解植物細(xì)胞細(xì)胞壁時要利用纖維素酶和果膠酶。

（2）兩兩融合后的細(xì)胞一定是雜種細(xì)胞嗎？誘導(dǎo)融合后的培養(yǎng)瓶中的細(xì)胞有哪幾類？

提示不一定，融合的細(xì)胞類型有三種AA、BB和AB,在培養(yǎng)瓶中還有A、B等未融合的

細(xì)胞。

(3)上述細(xì)胞融合過程的完成與什么細(xì)胞器密切相關(guān)？

提示線粒體和高爾基體。

(4)若一植物細(xì)胞A含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb,另一植物細(xì)胞B含有

2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd,貝

①上述所獲得雜種植株遺傳特性有何特點(diǎn)？

提示雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。

②上述所獲得雜種植株應(yīng)為異源四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為(2x+2y)條,支個染色體組，

基因型為AabbccDd。

③上述所獲得雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株屬于單倍體植株。

④上述植物體細(xì)胞雜交的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞遵循孟德爾遺傳定律嗎？

提示不遵循。

4.意義：打破生殖隔離、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。

5.實(shí)例：白菜一甘藍(lán)、普通小麥一長穗偃麥草、多種柑橘屬不同種間的雜種植株。

6.局限性：目前有許多理論和技術(shù)未解決，還不能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出雙親的

性狀。

■教材隱性知識

源于選擇性必修3P36“正文”：“番茄一馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的

那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯的主要原因是生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相

互調(diào)控、相互影響的，所以番茄一馬鈴薯雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì),

但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)。

■考向突破強(qiáng)化關(guān)鍵能力

考向植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

3.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定劑量的

紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質(zhì)體作為部

分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株，流程如下圖。

下列相關(guān)敘述錯誤的是()

A.①通常將植物細(xì)胞置于含纖維素酶和果膠酶的30%的蔗糖溶液中

B.細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁，此時細(xì)胞內(nèi)高爾基體和線粒體活動明顯增強(qiáng)

C.可通過觀察葉綠體的有無來初步篩選雜種細(xì)胞

D.用此方法獲得新品種的育種原理是染色體變異

答案A

解析①是利用纖維素酶和果膠酶獲取原生質(zhì)體的過程，該過程需要在等滲溶液中進(jìn)行，以

維持原生質(zhì)體的形態(tài)和功能，A錯誤；雜種細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁，該過程中

細(xì)胞壁的形成與高爾基體有關(guān)，線粒體可為生命活動提供能量，B正確。

4.下圖是通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“番茄一馬鈴薯”植株的技術(shù)流程圖，下列說法正確

的是（）

番茄

細(xì)胞

A.圖中過程②表示再分化的過程

B.植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是原生質(zhì)體融合

C.已知番茄、馬鈴薯分別為四倍體、二倍體，則“番茄一馬鈴薯”屬于三倍體

D.該過程體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性

答案D

解析分析題圖可知，②表示人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的過程，A項(xiàng)錯誤；植物體細(xì)胞融合完

成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁，B項(xiàng)錯誤；“番茄-馬鈴薯”屬于異源六倍體，C項(xiàng)錯誤。

考點(diǎn)三植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

■梳理歸納夯實(shí)必備知識

1.植物繁殖的新途徑

養(yǎng)技術(shù)

組織培

：植物

技術(shù)

用的

「使

性

的全能

物細(xì)胞

理：植

快一原

速

繁殖

的大量

現(xiàn)種苗

速地實(shí)

效、快

(①高

繁_優(yōu)

性

遺傳特

品種的

持優(yōu)良

［②保

殖一點(diǎn)

率

，繁殖

期短

養(yǎng)周

少，培

材料

：使用

特點(diǎn)

L

工廠化

于進(jìn)行

，有利

管理

動化

合自

高，適

生產(chǎn)

(

養(yǎng)技術(shù)

組織培

：植物

手段

催技術(shù)

物

如莖

附近(

分生區(qū)

物頂端

?。褐?/p>

的選

脫材料

毒

病毒

至無

少，甚

毒極

分病

此部

尖)，

質(zhì)好

高，品

產(chǎn)量

作物

：脫毒

優(yōu)點(diǎn)

。

利用

體的

突變

種、

體育

單倍

育：

的培

品種

物新

2.作

叵歷國

)

染明顯(過程

單色

倍縮短

體植株

一單倍

體培養(yǎng)

體花藥離

體育種

誘導(dǎo)

育變?nèi)斯?/p>

株

子植

年限純合

倍

體加

種異染色

處理

突誘變

新

產(chǎn)生

織

城組

化+愈

體脫分

如基外