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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
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
未表现及
――→
原因
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________。(3)基本过程
――→――→―→
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
源于选择性必修3 P “附录1”：
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(1)诱导菊花________________的培养基：在MS培养基中加入BA(苄基腺嘌呤)和NAA(萘乙
酸)，质量浓度均为0.5 mg/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2～3
mg/L和0.02～0.3 mg/L。
(3)诱导菊花________的培养基：将上述 MS 培养基中 NH NO 、KNO 、KH PO 、
4 3 3 2 4
MgSO ·7H O和CaCl ·2H O的用量减半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，质量浓度均为0.1
4 2 2 2
mg/L。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？
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________________________________________________________________________________
(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？
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(3)在植物组织培养的过程中，为什么要求无菌操作？
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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HO ，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
2 2
种方式，有关叙述正确的是( )
植物细胞(二倍体)―――→新细胞――→愈伤组织――→胚状体―→新品种
A．①过程中最常用的方法是采用Ca2＋处理法将SOD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
1．过程
(1)过程①为去除________获得原生质体，用到的酶是________________和________。
(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________。
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—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。
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。
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？
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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？
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3．二倍体番茄和二倍体马铃薯细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几
倍体？
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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？
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3．疣粒野生稻(2n＝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(2n＝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(2n＝20)和水稻(2n＝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
β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( )
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考点三 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
项目 单倍体育种 突变体的利用
原理 染色体变异 基因突变
优点 明显缩短育种年限 产生新基因，大幅度改良某些性状
过程3.细胞产物的工厂化生产
(1)次生代谢物
①概念：不是植物基本的生命活动所________的产物，是一类小分子有机化合物。
②种类：酚类、萜类和含氮化合物等。
(2)生产的技术手段：______________________技术。
(3)优点：________________。
(4)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。
源于选择性必修3 P “相关信息”：初生代谢是生物生长和生存所________的代谢活动，
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因此在整个生命过程中它一直进行着；次生代谢________生物生长所必需的，一般在特定的
组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
植物组织培养技术除了在农业上的应用外，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产。观察图示
回答相关问题：
(1)完善细胞产物工厂化生产的流程：
(2)要提取细胞产物应培养到什么阶段？
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5．(2023·云南丽江高三模拟)植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙
述错误的是( )
A．用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性
B．光照会抑制愈伤组织的形成，植物组织培养全过程均需避光进行
