2017选修3专题二第四十九课

第四十九植物细胞工程植物的组织培养考点一 植物组织培养【回扣

】1．植物组织培养的概念：植物组织培养就是在_

无菌

和

人工控制

条件下，将离体的

植物组织、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

愈伤组织

、。丛芽，最终形成完整的植株2．植物组织培养的理论基础(原理)：植物细胞的全能性，即具有某种生物 的任何一个细胞，都具有接

种

到

上

―→幼苗―→完整植株。全部遗传信息发育成完整生物体的潜能。3．植物组织培养的技术流程植物材料

―→

接种到

诱导培养基

―→

诱导出

愈伤组织

―→分化培养基【知识拓展】植物组织培养过程中注意的问题取材：选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织。该过程繁殖方式为无性繁殖，细胞 方式为有丝 ，包含脱分化和再分化两个阶段。愈伤组织是脱分化形成的高度液泡化细胞(指细胞内有很多的小液泡)，故细胞内无叶绿体，不能进行光合作用，只能以现成有机物来提供物质和能量；其代谢方式为异养、需氧；该过程进行有丝，故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞；愈伤组织为脱分卵一样，未化后形成的细胞，为未分化的细胞(同分化)。(4)获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织；制作人工 需要再分化后形成的胚状体阶段。【典例精析】【例1】下列关于植物组织培养的说法，错误的是(

B

)在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和pH二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株愈伤组织是一团无定型状态的薄壁细胞，处于未分化状态通过平衡植物激素配比进行调控【解析】在进行植物组织培养时，需要适宜的温度、营养、氧气和

pH，A正确；二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体植株，此植株高度不育因此不能稳定遗传，B

错误；愈伤组织是一团无定型状态的薄壁细胞，处于未分化状态，具有发育的全能性，C

正确；植物组织培养需要借助平衡植物激素配比进行调控，D

项正确。考点二

植物体细胞杂交技术和植物细胞工程的实际应用【回扣

】1．植物体细胞杂交技术的概念：植物体细胞杂交就是将不同种的植物

，在一定条件下融，并且把杂种细胞培育成的技术。体细胞杂种细胞新的植物体2．植物体细胞杂交技术的过程：是获得

。融合包括膜融合和核融合，融合的标志是

再生出细胞壁

。植物体细胞杂交技术的最终结果杂种植株

，而不是

杂种细胞3

．诱导融合的方法：物理法包括

离心、振动、电激

等。化学法一般是用

聚乙二醇(PEG)

作为诱导剂。_。5．植物细胞工程的实际应用

(1)植物繁殖的新途径微型繁殖：是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是 生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行具有相同的，因此亲、子代细胞内DNA相同，，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。4．植物体细胞杂交技术的意义：克服了生物远缘杂交的作物脱毒：由于植物

附近的

极少，甚至无带。由茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少

。无性有丝分生区人工 ：采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育和

，包上就可形成人工

。人工

与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。(2)作物新品种的培育单倍体育种：优点是后代无性状分离，后代都是，能够稳定遗传，明显

。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用的还是微型繁殖的技术，然后用获得纯合子。得到

胚状体

、

不定芽

、

顶芽腋芽人工种皮纯合子

缩短育种年限秋水仙素处理，，进而培育中可以筛选出对人们有用的成新品种。(3)细胞产物的工厂化生产作物脱毒、人工 、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。突变体的利用：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和

外界压力

的影响而产生

。从这些产生突变的植物组织培养技术除了在农业上的应用外，还广泛应用于的工厂化生产，这一应用只需培养到

阶段即可。常见的细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。突变突变体细胞产物愈伤组织【知识拓展】植物体细胞杂交的原理：膜的流动性和细胞的全能性。植物体细胞杂交技术的目的植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。【典例精析】【例2】如图为植物体细胞杂交过程，据图回答，通常用到(细胞器)有关。(1)①过程需要的酶有

纤维素酶和果胶酶

。(2)②过程表示诱导原生。融合的诱导剂是PEG(聚乙二醇)

。(3)融合后的原生 会生出细胞壁，新细胞壁的产生与细胞内的高尔基体(4)过程③代表

脱分化

，过程④代表

再分化

这项培育技术涉及到的原理是植物细胞的全能性，其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是全能

性高，易培养形成愈伤组织(5)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，此技术获得的杂种植株为

六倍体，若番茄细胞内含A

条染色体，马铃薯细胞内含B

条，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育(假设能成功)，得到的后代应A＋B含

2

条，还必须用秋水仙素来处理幼苗，才能得到可育的番茄—马铃薯植株。【解析】(1)分析图形可知，①过程是用酶解法获取原生

，需要纤维素酶和果胶酶。(2)②过程为诱导原生

融合，常用

PEG

诱导(3)植物细胞壁的形成与细胞内的高尔基体有关。

(4)过程③是脱分化，过程④是再分化，植物组织培养的原理是植物细胞的全能性；培养时选用的材料通常是分生组织，原因是全能性高，易培养形成愈伤组织。(5)若番茄是二倍体，马铃薯是四倍体，则获得的杂种植株为六倍体；若番茄细胞内含

A

条，马铃薯细胞内含

B

条，将番茄和马铃薯采用杂交育种方法培育得到的后代应含(A＋B)/2

条，是不育植株，必须用秋水仙素来处理幼苗，使细胞内染色体数加倍，才能得到可育的番茄—马铃薯植株。练习四十九一、选择题(每小题只有一个正确选项)A．彼此性状极为相似

C．植株的变异频率较高B．都是单倍体植株

D．都是纯合体植株1．植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入特定培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是(A

)【解析】这些完整的植物都是由单个韧皮部细胞通过植物组织培养得到的，属于无性繁殖，因此彼此性状极为相似，A正确；B、C、D

错误。2．

下面关于植物细胞工程的叙述，

正确的是(

D

)A．叶肉细胞已经高度分化，无法

全能性B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织

C．融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜

D．叶肉细胞离体培养时，可以

全能性【解析】叶肉细胞已经高度分化，但在体外培养的条件下也能

全能性，A

错误；叶肉细胞经脱分化过程可形成愈伤组织，B错误；融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞壁，C错误；叶肉细胞离体培养时，可以

全能性，形成完整植株，D

正确。3．某生物 小组用芦荟新鲜茎的一部分作为材料进行组织培养，待愈伤组织能正常形成且继续长大正常根和芽却迟迟不能形成。你认为导致该情况出现的最可能的原因是(

C

)葡萄糖、氨基酸等有机营养供应不足培养环境光照、温度、pH

或氧气浓度不适宜生长素和细胞 素比例不协调无菌条件没有控制好【解析】因为“愈伤组织能正常形成且继续长大”，说明培养基营养充足、环境条件适宜且没有受到杂菌污染；当生长素和细胞

素的比例达到一定值的时候，才能使愈伤组织分化出根和芽。4．下图表示通过植物体细胞杂交技术培育番茄—马铃薯的流程图。相关叙述错．误．的是(

B

)和分化，但图中①至⑤过程涉及细胞的不涉及减数②过程常用的方法有电激、PEG诱导和灭活诱导激素的浓度和比例可以调控④⑤过程中细胞的脱分化和再分化该技术尚未解决让杂种植株按人类需求表达性状的问题【解析】分析题中流程图，①是去壁；②是促融；③是生壁；④是脱分化；⑤是再分化。所以①至⑤过程涉及细胞的和分化，但不涉及减数，A

正确。植物原生融合的方法只有物理法(离心、振动电激等)和化学法(常用PEG)，没有生物法，B

错误。诱导植物细胞发生脱分化和再分化主要依靠植物激素的种类和适宜比例，C正确。植物体细胞杂交技术实现了杂种植株的培育，但没有解决让杂种植株按人类需求表达性状的问题，D

正确。5．某 小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→ →愈伤组织培养→出芽→A．减少的原则是既杀死材料表面的微生物，又剂对细胞的B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得 加倍的细胞选择性表C．出芽是细胞再分化的结果，受达的调控D．生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂生根→移栽”。下列有关叙述，错误的是(

B

)【解析】是杀死有害微生物，其原则是既杀死材料表面的微生物，又减少剂对细胞的，A

正确；在愈伤组织培养中加入秋水仙素，因为没有去除细胞壁，不可获得出芽是细胞再分化的结果，受加倍的细胞，B

错误；选择性表达的调控C

正确；生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂，D

正确。6．为了培育菊花新品种，科学家利用二倍体野生夏菊和六倍体栽培秋菊进行杂交，培育过程

。下列有关叙述正确的是(

D

)野生夏菊和栽培秋菊自然杂交后是四倍体，属于同一物种①过程常选择酶解法去壁，一般在低渗溶液中进行②过程有关的细胞器只有高尔基体比较活跃D．d

植株含有

8个 组，是可育的，此育种方法的原理是 变异，能克服远缘杂交不亲和的【解析】夏菊和秋菊二者存在生殖，二者属于不同物种。酶解后原生没有细胞壁，在低渗溶液中会出现吸水涨破的现象。②过程属于形成新细胞壁的过程，细胞中线粒体和高尔基体都比较活跃。d植株属于杂种植株，含有亲本夏菊和秋菊的遗传物质。7．人工是人们模仿天然 结构制造出来的生命有机体，它能像天然一样萌发生长。人工种子的

部分胚状体可以由悬浮培养的芽尖细胞得到，也可以通过试管培养的花粉或胚囊获得，由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”。请据此判断下列说法中不正确的是(C

)人工 可以解决有些作物品种繁殖能力差、结籽 、发芽率 问题培育胚状体利用了植物组织培养技术同一种植物“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为1∶1该项技术的成功应用反映了细胞的全能性【解析】根据题意可知体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的，而花粉胚是由花粉(经减数 形成)经脱分化和再分化形成的，因此，同一种植物的体细胞胚和花粉胚的

组的数目比是2∶1，C

项错误；人工 具有很多优点，如解决有些作物品种繁殖能力差、结籽

、发芽率 问题，A项正确；胚状体的形成是离体的细胞经脱分化和再分化形成的(即植物组织培养技术)，B

项正确；植物组织培养的理论依据是细胞的全能性，D

项正确。8．下列有关植物体细胞杂交技术的叙述，错误的是(

C

)A．需要在无菌环境条件下，且培养基中需要加入植物激素B．需要纤维素酶和果胶酶处理以获得原生C．植物体细胞杂交技术的原理是 重组D．利用植物体细胞杂交可以获得多倍体植株【解析】植物体细胞杂交技术需要在无菌环境条件下，且培养基中需要加入植物激素，A正确；需要纤维素酶和果胶酶处理以获得原生，B正确；植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，C错误；利用植物体细胞杂交可以获得多倍体植株，D

正确。9．下列关于植物体细胞杂交的叙述，错误的是(

C

)不同种植物原生

融合的过程属于植物体细胞杂交过程原生

仍具有再生细胞壁，连续

并长成完整植株的能力参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和核糖体植物体细胞杂交技术可克服不同种植物之间的不亲和【解析】A.植物体细胞杂交包括去除细胞壁、原生质体融合、再生细胞壁和植物组织培养，A

正确；B.原生质体含有此生物的全部遗传物质，依然具有细胞全能性，即具有再生细胞壁、进行连续

并长成完整植株的能力，B正确；C.与细胞壁形成有关的细胞器有线粒体和高尔基体C

错误；D.植物体细胞杂交技术可以克服远源杂交不亲和的

，培育作物新品种方面取得的重大突破，D

正确。10．植株甲是二倍体水稻，利用植株甲获得了植株乙，而后利用植株甲和乙又获得植株丙的用秋水仙素处理植株甲柱头可获得植株乙植株丙与植株丁的体细胞中组的数目相同C．植株丁的花药离体培养可得到植株丙D．获得植株丙和植株丁的过程都属于有性生殖和丁。培养过程 。下列有关叙述正确的是(

C

)【解析】用秋水仙素处理植株甲萌发的苗可得到植株乙；图示丙植株体细胞中或幼组数应为

3，而丁植株体细胞中

组数应为

6；获得植株丙的过程为有性生殖，获得植株丁的过程为无性生殖。11．小麦是世界最主要的粮食作物之一，纹枯病是小麦的三大病害之首，一种野生草具有纹枯病的抗性。现用一定剂量的紫外线处理草原生，破坏其所有的细胞核，且使 片段化，并丧失再生能力。再利用此原生的供体，与完整的小麦原生作为部分遗传物质触合，以获得抗纹枯病的杂种植株，流程如下图。下列相关叙述中错误的是(

A

)①过程利用了酶的专一性原理，获取的原生应培养在0.9%的生理盐水中②过程利用了膜的流动性原理，同时含有叶绿体和细胞核是筛选杂种细胞的标志③过程利用了细胞的全能性原理，该过程中需用不同激素不同浓度的培养基培养④过程利用了生物大分子杂交原理进行筛选最后还需用纹枯病菌 进行鉴定【解析】①过程获取原生需用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，为保持原生 的形态应将获取的原生 放在等渗溶液中，以免失水皱缩或吸水涨破。0.9%的生理盐水是

细胞的等渗溶液，并不一定是植物细胞的等渗溶液，A项错误；②过程表示促融过程，由于 草幼叶的叶肉细胞原生无核(被破坏)而有叶绿体，小麦幼根细胞的原生无叶绿体而有细胞核，故同时含有叶绿体和细胞核的原生

才是杂种细胞，B

项正确；③过程为植物组织培养技术，在其脱分化及再分化过程中，生长素和细胞 素的浓度配比是不相同的，C项正确；在④过程中，要筛选出含有抗病 的杂种植株，需用

DNA分子杂交、DNA—RNA分子杂交、抗原—抗体杂交等生物大分子杂交技术，最后还需用纹枯病菌进行接种实验，以做最后的 水平的鉴定，D项正确。12．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，相关叙述正确的是(

B

)A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性

B．①过程中需控制好培养基中植物激素的比例

C．②过程需用一定浓度的胰蛋白酶处理愈伤组织D．③过程需使用固体培养基，有利于细胞增殖及细胞 物提取【解析】细胞的全能性是指最后发育成完成而图示表示的是获得细胞产物，A

错误；在植物组织培养过程中，培养基中需要加入生长素和细胞

素B

正确；胰蛋白酶是用于将动物组织分散成单个细胞使用的物质，C

错误；过程③应该用液体培养基，D错误。13．右图为细胞融合的简略过程(只考虑两个细胞的融合)。若A、B

分别是型为

Hhrr、hhRr

的两个烟草品种的花粉，且这两对分别位于两对同源上，由于一对隐性纯合(rr

或hh)的作用，在光照强度大于800

lx

时，都不能增殖。下列叙述中正确的是(D

)①实验开始时必须用纤维素酶和果胶酶除去不利于原生

融合的物质 ②实验中除了杂种细胞外，还有5

种融合细胞

③要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为

HhRr

的杂种细胞，可在大于

800

lx

光照下培养收集增殖分化的细胞团

④要想从融合细胞的培养液中分离出

型为

HhRr

或

Hhrr

的杂种细胞，可在大于800 lx

光照下培养，收集增殖分化的细胞团

⑤从理论上分析考虑，将融合细胞的培养液放在大于

800lx光照下培养，有

5

种融合细胞不能增殖分化A．①②③⑤

B．①②③

C．①③④⑤

D．①③⑤【解析】实验开始时必须用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，有利于原生融合。实验中除了杂种细胞外，还有两种融合细胞，即同种花粉细胞的融合。(rr

或hh)型为在大于800

lx

光照下培养，含隐性纯合的是同种花粉的融合体，不能生长，只有HhRr

的杂种细胞才能增殖。二、非选择题14．科学家用植物细胞杂交方法，将番茄的原生和马铃薯的原生融功地培育出了“番茄－马铃薯”杂种植株，如图1

所示，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如下三组实验如图2。据图回答下列问题：图1图2(1)实现过程②的技术是

原生

融合

，在此之前使用

纤维素酶和果胶

酶处理细胞以除去细胞壁。过程③原生经过细胞壁

再生，与此密切相关的细胞器为高尔基体。过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体

存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。若番茄细胞内有

m

条

，马铃薯细胞含

n条

，则“番茄－马铃薯”细胞内含

m＋n

条；若杂种细胞培育成为“番茄－马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于

单

倍体植株。(4)如果形成c

细胞的a、b

细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f

的处理方法是用秋水。(5)若杂种植株在有丝 过程中，仅保留番茄的而马铃薯的物对番茄和马铃薯会不断丢失，采用特异性引组DNA

进行PCR

扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4

棵再生植株1～4

进行PCR

扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有(多选)1、2、4

。图3仙素处理萌发的

或幼苗合体的是

。图

2Ⅰ过程培育植物体

A

主要应用了

植物组

织培养

技术。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、

Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，培育植物体B

的方法(Ⅱ)称为

单倍体育种

。植物体

C

的型有YYmm

或Yymm或yymm

。(细胞

A为两两融合细胞，写出具体的 型)(8)三种育种得到的植物体A、B、C

中一定为纯植物体B【解析】(1)图中的a、b分别是番茄和马铃薯的原生，故②采用的技术是原生融合；除去植物细胞壁的酶是纤维素酶和果胶酶；过程③为再生新的细胞壁，高尔基体与细胞壁的形成有关。过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体，就可以筛选杂种细胞。植物体细胞杂交获得的杂种植株

数目是两种植物

数目之和，即

m＋n；配子发育成的植株一定是单倍体。若a、b都是番茄细胞，得到的杂种植株实际上相当于番茄的