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第 58 课时 植物细胞工程
1.阐明植物组织培养的原理和过程。2.概述植物体细胞杂交的原理和过程。
课标要求 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。
1.植物组织培养技术 2022·辽宁·T14 2021·江苏·T5 2020·天津·T15
2023·广东·T12 2023·江苏·T13 2023·浙江1月选
考情分析 2.植物体细胞杂交技术 考·T24 2021·福建·T11
2020·北京·T13 2020·山东·T13
3.植物细胞工程的应用 2023·山东·T14
考点一 植物组织培养技术
1．细胞工程的概念
2．植物细胞的全能性
细胞经分裂和分化后，仍然具有____________________或
定义
______________________的潜能
原因 生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的__________________
体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
未表现及原 在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性――→在特定的
因 时间和空间条件下，细胞中的基因会
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
(5)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞
植物细胞的发育方向
分裂素
高 有利于________的分化、抑制______的形成
低 有利于______的分化，抑制______的形成
适中 促进________________的生长
(1)实验中除外植体需要灭菌外，使用的培养基和所有的器械也都要灭菌( )
(2)愈伤组织是外植体经脱分化和再分化后形成的( )(3)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照( )
(4)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比例始终不变( )
(5)同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的( )
(6)植物组织培养中，培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压( )
长春新碱(VCR)是夹竹桃科植物长春花中提取出的一种生物碱，具有高抗肿瘤活性。如图是
科研人员利用长春花的叶柄或嫩叶作为外植体得到再生植株的方法，分析并回答下列问题：
(1)选用叶柄或嫩叶作为外植体，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？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
考向一 植物组织培养技术
1．(2023·重庆，15)某小组以拟南芥原生质体为材料，研究了生长素(IAA)、组蛋白乙酰化及
R基因对原生质体形成愈伤组织的影响。野生型(WT)和R基因突变型(rr)的原生质体分别经
下表不同条件培养相同时间后，检测培养材料中R基因表达量，并统计愈伤组织形成率，
结果如图所示。据此推断，下列叙述正确的是( )
编号 原生质体 培养条件
① WT 培养基
② WT 培养基＋合适浓度的IAA
③ rr 培养基
④ rr 培养基＋合适浓度的IAA
⑤ WT 培养基＋组蛋白乙酰化抑制剂A．组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织
B．R基因通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率
C．组蛋白乙酰化通过改变DNA碱基序列影响R基因表达量
D．若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将升高
2．(2022·辽宁，14)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体
切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引
起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是( )
A．花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中
B．适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变
C．在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变
D．宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体
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。
(1)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合( )
(2)用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性( )
(3)细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞( )
(4)杂种细胞再生出细胞壁说明植物体细胞诱导融合成功( )
(5)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程( )
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？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
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？
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
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？
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
考向二 植物体细胞杂交技术
3．(2023·江苏，13)研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫
菜。下列相关叙述正确的是( )
A．从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁
B．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
C．检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色
D．聚乙二醇促进原生质体融合后，以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞
4．(2021·福建，11)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图
如下。
下列叙述正确的是( )
A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
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
3．细胞产物的工厂化生产
提醒 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行
着，例如，糖类、脂质、蛋白质和核酸等；次生代谢不是生物生长所必需的，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。
(1)植物微型繁殖运用了植物组织培养技术，可快速繁殖良种植物( )
(2)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖( )
(3)利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新物种( )
(4)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的纯合子( )
(5)利用组织培养技术产生突变体，可直接培育出具有优良性状的新品种( )(6)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性( )
过去主要从天然植物中提取长春新碱(VCR)，但是它们在植物体中的含量极其微小，化学合
成也不太理想，故VCR原料短缺、价格奇高，所以批量化生产迫在眉睫。
(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？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
考向三 植物细胞工程的应用
5．(2023·山东，14)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
6．(2024·武汉高三模拟)超低温冷冻脱毒法是先用超低温对细胞进行选择性破坏，再用组织
培养技术获得脱毒植株的方法。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。
下列叙述错误的是( )
A．用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少甚至无病毒
B．经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强
C．该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性
D．与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材时不受茎尖长度的限制
1．(选择性必修3 P )在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是
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因为在____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(选择性必修3 P )植物组织培养是______________________________________
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(选择性必修3 P )脱分化：_____________________________________________
35________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．(选择性必修3 P )再分化：_____________________________________________
35
________________________________________________________________________。
5．(选择性必修3 P )植物体细胞杂交技术在打破________________，实现______________
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育种，培育________________等方面展示出独特的优势。
6．(选择性必修3 P )人工诱导植物原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和
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化 学 法 。 物 理 法 包 括 ________________ 、 ____________ 等 ； 化 学 法 包 括
____________________、__________________________等。
7．(选择性必修3 P )植物细胞培养是指_________________________________________
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___________________________________________________________________________。
8．离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有
__________________。
在组织培养过程中，根段细胞经过____________形成愈伤组织，此后调整培养基中
______________________的比例可诱导愈伤组织分化。
9．(2020·北京，20节选)在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作
用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组
织分别置于CK与生长素比例高的(高 CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表
达量。图中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是_____________________
____________________________________________________________________________。
分析图中结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促进W基因表达。得出结论的依据
为 ： 与 野 生 型 相 比 ，
________________________________________________________________。
