2024届 一轮复习 人教版 植物细胞工程 学案（单选版）

第37课植物细胞工程►学业质量水平要求◄1．通过实例分析，理清植物细胞工程的基本原理。(生命观念)2．通过对植物细胞工程的基本操作流程的学习，培养模型构建能力。(科学思维)3．针对人类生产生活需求，尝试提出初步的工程学构想，进行简单的设计和制作。(科学探究)考点一植物细胞工程的基本技术1．细胞工程的理论基础——细胞的全能性(1)细胞全能性的概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。(2)在生物体内全能性不能表达的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。2．植物组织培养技术(1)概念理解①培养对象：离体的植物器官、组织或细胞。②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等。③培养结果：形成完整的植株。(2)原理：植物细胞具有全能性。(3)操作流程接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活(4)操作实例——菊花的组织培养3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。(3)操作过程：(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。1．植物组织培养必须将外植体培养在天然培养基上诱导产生完整个体。 (×)2．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。 (×)3．植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。 (×)4．实验中使用的培养基和所有的器械都要消毒。 (×)5．利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。 (×)【教材细节命题】1．(选择性必修3P38拓展应用)“番茄—马铃薯”没有想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，推测原因可能是生物基因之间相互调控、相互影响。2．(选择性必修3P38概念检测)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有的成分是纤维素酶、果胶酶。1．植物组织培养与植物细胞培养的比较项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体培养基液体培养基过程外植体↓脱分化愈伤组织↓再分化生芽和生根↓植株单个细胞成细胞团↓细胞增殖细胞群(团)实例快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等2．植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。项目不同物种体细胞杂交不同物种有性杂交同一物种杂交过程子代染色体数目2x＋2yx＋y2x(白菜)或2y(甘蓝)子代染色体组数422子代是几倍体异源四倍体异源二倍体同源二倍体子代是否可育可育不可育可育考向1|植物组织培养过程的判断1．(2021·江苏卷)植物组织培养技术常用于商业化生产。其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是()A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异D解析：植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构，B正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。2．(2023·山东青岛模拟)科学家应用植物组织培养技术，将二倍体胡萝卜韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成一株完整的新植株(如图所示)。关于这一科学事实，下列叙述错误的是()A．培育成的新植株是单倍体植株B．这种生殖方式属于无性繁殖C．细胞数目的增多是通过有丝分裂D．证明了植物细胞具有全能性A解析：二倍体胡萝卜韧皮部细胞离体培养成的植株仍属于二倍体，不是单倍体，A错误；图示采用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，B正确；植物组织培养过程中，细胞通过有丝分裂的方式增殖，C正确；该实验证明了植物细胞具有全能性，D正确。考向2|植物体细胞杂交的过程分析3．(2023·广东湛江模拟)紫苜蓿产量高，营养丰富，但耐酸性差，作为饲料易造成家畜膨胀病；百脉根耐酸性强，叶片因富含缩合单宁可防止反刍动物膨胀病的发生。研究人员通过植物体细胞杂交最终获得抗膨胀病的新型苜蓿。下列叙述正确的是()A．新型苜蓿培育过程中需要使用生长素、细胞分裂素、纤维素酶、胰蛋白酶等物质B．诱导紫苜蓿、百脉根原生质体融合的方法有离心、电刺激和生物诱导等C．抗膨胀病型苜蓿新品种与紫苜蓿、百脉根仍存在着生殖隔离D．新型苜蓿培育、人鼠细胞融合过程均体现了细胞膜的流动性和细胞的全能性C解析：新型苜蓿培育过程中不需要使用胰蛋白酶，需要使用生长素和细胞分裂素等植物激素，需要用纤维素酶除去细胞壁，A错误；诱导植物细胞原生质体融合的方法有物理诱导和化学诱导两种，没有生物诱导，B错误；抗膨胀病型苜蓿新品种是紫苜蓿和百脉根通过植物体细胞杂交获得的新物种，其与紫苜蓿、百脉根均不属于同一物种，存在生殖隔离，C正确；人鼠细胞融合过程没有体现细胞的全能性，D错误。4．(2023·山西临汾模拟)下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答下列问题：(1)步骤①的方法是________。步骤②常用的化学试剂是________，之后________(填“需要”或“不需要”)筛选。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是______________，其中步骤④是________。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，与A、B两种植株相比，该杂种植株是新物种的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)培育该杂种植株的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？______________为什么？________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)题图为植物体细胞杂交过程示意图，其中步骤①表示去除细胞壁获取原生质体的过程，常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理；步骤②表示人工诱导原生质体融合，常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)，诱导后形成的两两融合的原生质体有三种，所以需要进行筛选。(2)题图中步骤③表示再生出新细胞壁的过程，杂种细胞通过植物组织培养技术培育成为杂种植株，步骤④表示脱分化过程，步骤⑤表示再分化过程。题图中获得的杂种植株与A、B两种植株间均存在生殖隔离，所以杂种植株是新物种。(3)图示为植物体细胞杂交过程，没有经过不同配子的结合，所以不属于有性生殖，因此该过程中遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。答案：(1)酶解法聚乙二醇需要(2)植物组织培养技术脱分化该杂种植株与A、B两种植株间均存在生殖隔离(3)不遵循该过程不属于有性生殖考点二植物细胞工程的应用1．植物繁殖的新途径(1)快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。(2)作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。2．作物新品种的培育(1)单倍体育种①原理：染色体变异。②过程：花药离体培养单倍体植株染色体加倍纯合子植株。③优点：a．后代是纯合子，能稳定遗传。b．明显缩短了育种年限。(2)突变体的利用①产生原因：在植物的组织培养过程中，容易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。②利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。3．细胞产物的工厂化生产(1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。(2)细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。(3)植物细胞培养：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。1．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。 (×)2．以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。 (×)3．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。 (×)4．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。 (×)【教材细节命题】1．(选择性必修3P39正文拓展)从所需条件上来看，快速繁殖与传统育种方法相比，其优点有快速繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候等自然条件的限制。2．(选择性必修3P40正文拓展)作物培养过程中为什么要进行作物脱毒？对于无性繁殖的作物而言，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。3．(选择性必修3P41相关信息)初生代谢为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。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。1．脱毒苗与抗毒苗的辨析脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗是利用基因工程技术把某抗病毒基因导入受体细胞中，赋予生物抗病毒的遗传特性，属于基因工程的范畴。2．作物新品种的培育3．细胞产物的工厂化生产(1)细胞产物：次生代谢物，如紫草宁、紫杉醇等。(2)技术基础：植物细胞培养技术。(3)培养阶段：愈伤组织阶段。1．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。相关叙述正确的是()A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性B．培育的脱毒苗具有抗病毒的能力C．实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60mmC解析：马铃薯茎尖病毒极少，甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误；培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，B错误；实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确；在茎尖外植体大小为0.27mm时，脱毒率和成苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27mm，D错误。2．(2023·江西鹰潭模拟)花药离体培养是重要的育种手段，下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是()A．为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在70%的酒精中浸泡30minB．过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化C．过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体D．过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上C解析：通常将花药用体积分数为70%的酒精浸泡30s，立即取出，在无菌水中清洗，A错误；过程②为脱分化形成愈伤组织的过程，所用培养基中细胞分裂素和生长素的比例应适中，B错误；过程③为再分化，因用秋水仙素处理了由花药形成的愈伤组织细胞，故能筛选获得纯合的二倍体，C正确；过程④应将炼苗后的植株移栽到土壤中，D错误。3．植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。下列相关叙述错误的是()A．次生代谢物是一类小分子有机物(如酚类、萜类和含氮化合物等)B．植物细胞的次生代谢物含量很低，有些产物不能或难以通过化学合成途径得到C．细胞产物的工厂化生产是指利用植物组织培养来获得目标产物的过程D．植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术C解析：细胞产物的工厂化生产是指利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。【命题动态】针对人类生活需求或生产要求，利用组织培养技术和体细胞杂交技术进行植物快速繁殖、新品种培育以及细胞产物的工厂化生产的真实情景设计。难度低档或中档，呈现形式多为选择题。1．(2022·重庆卷)植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应(见下表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是()条件基因表达产物和相互作用效应①WOX5维持未分化状态②WOX5＋PLT诱导出根③WOX5＋ARR2，抑制ARR5诱导出芽A．WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性B．WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累C．ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性D．体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制C解析：根据表格信息可知，WOX5能维持未分化状态，使植物细胞保持分裂能力强、具有较大的全能性，若WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞分裂能力强、分化程度低的特性，A正确；由题干信息“生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生”，再结合表格信息，WOX5＋PLT可诱导出根，可推测WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累，B正确；由题意可知，生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生，而抑制ARR5能诱导出芽，可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多，故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性，C错误；由题干信息可知，出芽或出根是生长素与细胞分裂素含量不均衡时才会发生的，故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制，D正确。2．(2022·浙江6月选考)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是()A．用自然生长的茎进行组培(组织培养)须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D．不带叶片的菊花茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株[思维培养]D解析：组织培养中茎段先用70%的乙醇消毒，再用次氯酸钠溶液消毒，不可混合，A错误；封口膜封口可防止外界杂菌侵入但不影响瓶内外的气体交换，B错误；组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石有良好的透气性和保水性，C错误；不带叶片的菊花茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。1．(生活、学习和实践情境)紫杉醇是一种抗癌药物，主要从红豆杉树皮中分离提取。目前采用物理或化学方法将红豆杉愈伤组织固定在一定空间内，实现紫杉醇的规模化生产是提高紫杉醇产率、保护稀缺资源红豆杉、解决紫杉醇药源紧缺的一种有效方法。下列相关叙述正确的是()A．通过植物组织培养诱导红豆杉再分化形成愈伤组织时，需生长素和细胞分裂素配合使用B．采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源的液体培养基C．大规模培养红豆杉愈伤组织时需要以牛肉膏、蛋白胨等含氮有机物充当氮源D．用液体培养基培养固定在一定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，不需要通入无菌空气B解析：通过植物组织培养诱导红豆杉脱分化形成愈伤组织，A错误；采用植物细胞工程技术大规模生产紫杉醇时，应选用以糖类作碳源的液体培养基，便于收集表达产物，B正确；大规模培养红豆杉愈伤组织时需要以含氮无机盐充当氮源，C错误；用液体培养基培养固定在一定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，需要通入无菌空气，利于细胞进行有氧呼吸，D错误。2．(科学实验和探究情境)为拓宽白菜育种的基因资源，改良白菜品质，研究人员以白菜(2n＝20，AA)和甘蓝(2n＝18，CC)为材料进行植物体细胞杂交，得到杂种植物。对两种亲本和某融合植株进行细胞DN