植物细胞工程-2024年高考生物一轮复习（新高考版）

第十

单元生物技术与工程

第3课时植物细胞工程

【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.举例

说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效

率。

考点一植物组织培养技术

・归纳夯实必备知识

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________、细胞或________水平

目的获得特定的________________________或其产品

分类植物细胞工程和动物细胞工程

2.植物细胞的全能性

细胞经分裂和分化后，仍然具有________或__________________的

定义

潜能

原因生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的________

（1）受精卵〉生殖细胞＞体细胞：（2）分化程度低的细胞〉分化程度高的

大小比较

细胞：（3）植物细胞〉动物细胞

利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新

体现

的植株

在生物的生长发在特定的时间和

未表现及育过程中，并不是原因空间条件下，细

原因所有的细胞都表胞中的基因会

现出全能性____________

表现条件离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH

3.植物组织培养技术

(1)概念：将离体的等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的

培养条件，诱导其形成的技术。

(2)理论基础：植物细胞的o

(3)基本过程

外植体(离体培养的)1逊"||W些|芽、根|一|完整植株

①脱分化：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其特有的,

转变成的细胞，进而形成愈伤组织的过程。

②愈伤组织：脱分化产生的团块。

③再分化：愈伤组织重新分化成等器官的过程。

(4)探究实践——菊花的组织培养

外、一

植一北露一酒精消毒30s一_清洗

外植体2~3次

体

消毒

______清^_

溶液处理30min

2~3次

将外植体将外植体的用_____

插入一或瓶盖封

［接种切成_

长的诱导—盖瓶口，并

小段的培养基中做好标记

15-20d出芽后，再转

置于18~K

后，转接接到诱导_____

［培养22t的

培养箱-.到诱导——的培养基上，进

中培养____的培一步诱导形成试

养基上管苗

移栽前先打开或瓶盖，让试管苗在

(移栽口培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的

\培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或

:珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土

将幼苗移栽后，每天观察并记录幼苗的一

[a情况，适时浇水、施肥，直至开花

■教材隐性知识＞

源于选择性必修3P“6”附录1"：

（1）诱导菊花的培养基：在MS培养基中加入BA（节基腺噤吟）和NAA（蔡乙

酸），质量浓度均为0.5mg/L。

（2）诱导菊花的培养基:在MS培养基中加入BA和NAA，质量浓度分别为2〜3mg/L

和0.02~0.3mg/Lo

（3）诱导菊花的培养基：将上述MS培养基中NH4NO3、KNCh、KH2Po4、MgSO4-7H2O

和CaCLOHzO的用量减半，并添加NAA或IAA（叫味乙酸），质量浓度均为0.1mg/L。

・拓展提升科学思维

观察菊花的组织培养流程图，探究以下问题:

（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？

（2）为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？

（3）在植物组织培养的过程中，为什么要求无菌操作？

■突破强化关键能力

1.下列关于细胞全能性的叙述，不正确的是（）

A.乳腺癌细胞易于进行离体培养，说明其全能性比较高

B.细胞具有全能性是因为细胞内含有发育所需的全套遗传物质

C.离体的植物体活细胞，需要借助某些因子的作用使其表达出全能性

D.植物细胞具有全能性，而其他生物体细胞一般不具有全能性

2.（2023•江苏南通高三期末）SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴

离子自由基形成H2O2,增强植物的抗逆性。下图为培育能够产生SOD农作物新品种的一种

方式，有关叙述正确的是（）

植物细胞（二倍体）'甯巴新细胞一不f愈伤组织一石一胚状体一一新品种

A.①过程中最常用的方法是采用Ca2一处理法将SO。基因导入植物细胞

B.②需要进行照光培养，以诱导叶绿素的形成

C.③表示再分化过程，无需严格的无菌操作

D.该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性

【归纳总结】植物组织培养过程中应注意的问题

(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，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，就不好诱导生芽了。

(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，需要一定

量的光照。

(4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。

(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。

考点二植物体细胞杂交技术

■归纳夯实必备知识

1.过程

植物门位?常体A

细胞0鸟®9@至昌一息

您您ce/正在融合的再生最加最

杂种

知胞原生质道原生质体细胞壁组织植株

体细而融合植物组织培养

(1)过程①为去除获得原生质体，用到的酶是和O

(2)过程②为的融合，人工诱导的物理法包括、

等，化学法包括、高Ca2+-高pH融合法等。

(3)过程③为融合的原生质体再生出,这是原生质体融合成功的标志。

(4)过程④为,过程⑤为o

2.概念

植物体细胞杂交是指将的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，

并把杂种细胞培育成的技术。

3.意义

植物体细胞杂交技术在打破，实现杂交育种，培育植物新品种等方

面展示出独特的优势。

4.实例：白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。

5.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。

■柘展提升科学思维

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“番茄一马铃薯”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？

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？

3.二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄一马铃薯”有多少个染色体组，是几倍

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？

■突破强化关键能力

3.疣粒野生稻(2〃=24)对白叶枯病的抗性持久而且稳定，是理想的抗病育种材料。为了充分

利用疣粒野生稻资源，通过采用疣粒野生稻和栽培稻(2〃=24)体细胞杂交的方法获得后代，

从而实现疣粒野生稻遗传物质向栽培稻转移。下列相关叙述错误的是()

A.疣粒野生稻和栽培稻之间存在生殖隔离，自然条件下不能进行基因交流

B.两种水稻细胞经酶解去壁、诱导融合后可通过观察染色体数目筛选出杂种细胞

C.杂种水稻的组织培养过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化

D.经组织培养获得的杂种幼苗，一般需要经过由无菌到有菌的炼苗过程才能用于生产实践

4.玉米(2〃=20)和水稻(2〃=24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含

隹胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。下列说法错误的是()

■同响一1〜W

水稻体面悭⑹——।正在融合的杂种愈伤“黄金大米”

细胞与品体B原生质体细胞组织植株

A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞

B.过程②中常用PEG诱导原生质体融合

C.“黄金大米”植株染色体数目为22

D.该技术体现了植物细胞具有全能性

【归纳总结】植物体细胞杂交和有性杂交的辨析

植物细胞A含有2x条植物细胞B含有2y

染色体，2个染色体条染色体,2个染色

、组.基因型为Aabb体组，基因型为ccDd

［植物体细胞杂交)［植物有性杂交］

|(2x+2y)条］—杂交后细胞—［(x+y)条)

中染色体数

I

[AabbccDd)AbcD或abcD或

Abed或abed

体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色

体数、染色体组数还是基因型都采用直接相加的方法,

而植物有性杂交则为先减半再相加。

考点三植物细胞工程的应用

■归纳夯实必备知识

1.植物繁殖的新途径

厂使用的技术：植物组织培养技术

-一原理：植物细胞的全能性

快

速—优［①------------------------------

繁

殖点.②______________________________

一

特点：使用材料少，培养周期短，繁殖率

1-高，适合自动化管理，有利于进行工厂化

生产

技术

培养

组织

：植物

手段

作技术

物

_

______

______

______

：___

的选取

脱材料

毒

无病

甚至

极少，

病毒

此部分

毒—,

好

，品质

量高

作物产

：脱毒

优点

培育

种的

新品

作物

2.

的利用

突变体

育种

单倍体

项目

变

基因突

变异

染色体

原理

性状

良某些

幅度改

因，大

新基

产生

年限

短育种

明显缩

优点

处理

诱变

养

离体培

花药

"组织

化”愈

体脱分

外植

株

___植

一___

过程

导一

人工诱

口种

"新口

田育

变体

―突

加倍

染色体

为目

1

株

子植

纯合

分化

诱导

化生产

的工厂

产物

细胞

3.

物

生代谢

(1)次

物。

化合

有机

分子

类小

是一

物，

的产

活动所

的生命

物基本

不是植

念：

①概

。

物等

化合

含氮

类和

、菇

酚类

类：

②种

.

技术

：

手段

技术

产的

(2)生

。

点：

(3)优