植物细胞工程【知识精研+拓展提升】 高考生物一轮复习 课件

第42讲植物细胞工程一.概念及原理(1)原理和方法：应用

、

和

等多学科的原理和方法。(2)操作水平：

水平、

水平或

水平。(3)目的：获得特定的

。细胞生物学分子生物学发育生物学细胞器细胞组织细胞、组织、器官、个体或其产品1.细胞工程的概念(4)分类植物细胞工程动物细胞工程植物组织培养技术植物体细胞杂交技术植物细胞的全能性植物细胞的全能性细胞膜的流动性原因：生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因条件：离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH1、实验原理：植物细胞具有全能性2、基本过程：①消毒灭菌②取材（形成层）③接种到“诱导培养基”上脱分化④接种到“分化培养基”上⑤移栽再分化愈伤组织或胚状体幼根和芽外植体完整植株（离体的植物器官、组织或细胞）发育移栽成活二.植物组织培养技术脱分化再分化脱分化让已经分化的细胞，经过激素诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。愈伤组织

排列疏松无规则，无定形状态，高度液泡化的薄壁细胞。注意：无叶绿体，可进行有丝分裂适温、避光见光后愈伤组织形成维管组织，变为绿色再分化脱分化产生的愈伤组织在一定培养条件下再分化成幼根和芽，或胚状体，进而形成小植株的过程。①实质______________②结果___________________________________________________③光照条件：_________________________为什么？_____________________________________④过程中涉及的生命活动__________________________________________基因的选择性表达再分化芽、根等器官，或再分化成胚状体后长出芽和根，进而发育成完整的植株需要给予适当时间和强度的光照诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化适宜的激素比例生长素和细胞分裂素的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向细胞分裂素生长素低→利于芽的分化高→利于根的分化适中→利于愈伤组织的形成P116①碳源：蔗糖

②主要氮源：NH4NO3、KNO3③肌醇、烟酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素属维生素类

肌醇：参与细胞壁及细胞膜的构建，促进胚状体和芽的形成

烟酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素：辅酶，参与各种代谢,促进生长分化④甘氨酸：很多氨基酸体内合成的前体物、促进离体根的生长三、实例：菊花的组织培养提供能量，调节渗透压酒精消毒30s

1.外植体的消毒材料：幼嫩的菊花茎段流水冲洗

次氯酸钠溶液处理30min

→

→

无菌水清洗2～3次

→

→

无菌水清洗2～3次

用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段2.外植体的切段将消过毒的外植体置于无菌培养皿中用无菌滤纸吸去表面的水分在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中注意：接种时注意外植体的方向，不要倒插！（将“形态学上端”朝上，下端朝下）3.接种外植体用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记无菌操作培养基及培养条件：

激素比例1：1、置于黑暗、

提供有机碳源（蔗糖）

有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。4.诱导愈伤组织将接种了外植体的锥形瓶置于18-22℃的培养箱培养脱分化定期观察愈伤组织的生长情况培养15～20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；该过程每日需要给予适当时间和强度的光照！5.诱导生芽生根长出芽后，将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。6.移栽移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日用流水清洗掉根部的培养基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。

若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性；【归纳】植物组织培养中细胞表现出全能性的条件（1）离体（最关键）:（2）严格的无菌条件:①

对操作环境、双手、外植体进行消毒；②

对培养基和器械进行灭菌；

③

接种操作必须在酒精灯火焰旁进行；（3）适宜的培养条件:（4）适宜浓度和比例的激素:（5）一定的营养条件:温度,光照包括有机营养成分、无机营养成分主要是生长素和细胞分裂素1.接种3～4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因？导致外植体被污染的原因可能有：①培养基、接种工具灭菌不彻底；②外植体消毒不彻底；③操作过程不符合无菌操作要求等。菊花的组织培养P36.实验结果与评价：2.你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？2周

4.你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。四、应用根尖、茎尖的分生区（几乎不含病毒）作物脱毒保持优良性状快速大量繁殖微型繁殖植物繁育新途径选择花粉培养单倍体加倍纯合子单倍体育种物理、化学因素诱导产生突变并进行筛选突变体利用作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产次生代谢物：植物代谢产生一些不是植物基本生命活动所必需的产物。p41优P3532．紫杉醇是一种生物碱类化合物，是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物。下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，据图回答下列问题：(1)该途径___________(填“体现”或“不体现”)植物细胞的全能性，原因是___________________________________________。过程①中生长素与细胞分裂素的用量比值应________(填“高”“低”或“适中”)。(2)过程③需使用液体培养基，其优点在于__________________________________________________________。(3)根据紫杉醇的化学本质，可以判断有关基因控制紫杉醇合成的方式是________________________________________________________________。(4)若通过诱变育种技术选育紫杉醇含量高的细胞，可对图中的________________进行诱变处理，然后进行筛选。不体现没有形成完整植物体或分化成其他各种细胞适中使培养细胞与培养液充分接触，有利于营养物质的充分利用有关基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制紫杉醇的合成愈伤组织(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有____________________________________(答出2点即可)。(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是

。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、

和

等几类物质。(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的

进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是________________________________________(用流程图表示)。能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖茎尖真题（2019.全国Ⅲ38）培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。回答下列问题。（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有__________。（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是________________________。（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________________________

。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的__________过程，最终可形成试管苗。（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________。（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________________________，这种繁殖方式属于____________繁殖。全能性形成层容易诱导形成愈伤组织

再分化有利于诱导叶绿素形成和植物光合作用遗传特性

无性

①随培养时间的增加培养基中营养物质减少、有害代谢产物的积累会抑制愈伤组织的分裂、分化。②形成愈伤组织后，需要调整培养基中生长素与细胞分裂素用量的比例，以影响植物细胞的发育方向A细胞B细胞纤维素酶果胶酶①去壁：酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁②诱融物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高PH融合法等脱分化再分化移栽植物细胞融合植物组织培养杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株融合成功标志五.植物体细胞杂交技术1.原理2.过程植物细胞的全能性细胞膜的流动性A细胞B细胞纤维素酶果胶酶①去壁：酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁②诱融物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高PH融合法等脱分化再分化移栽植物细胞融合植物组织培养杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株融合成功标志五.植物体细胞杂交技术2.过程思考：①纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇的原因是？②细胞融合成功的标志是？与此过程中相关的主要细胞器是？使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常高尔基体、线粒体⑤优点⑥缺点打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。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。不同物种生殖隔离异源多倍体③生殖方式：________分裂方式：________可遗传变异类型：________________④实例：白菜-甘蓝、普通小麦-长穗偃麦草无性生殖有丝分裂染色体（数目）变异优P3523．(2022·大连高三模拟)下图为植物体细胞杂交过程，下列叙述错误的是(

)A．上述技术应用的生物学原理包括细胞膜的流动性、植物细胞的全能性B．若细胞膜表面只有红色荧光，则融合的原生质体至少由两个番茄细胞形成C．③过程为脱分化，过程中杂种细胞失去了其特有的结构和功能D．当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导根原基的形成√优P3541．(2021·高考福建卷)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√请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是____________________。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是____________________。原生质体融合成功的标志是_________________________。图中X是_______________。纤维素酶和果胶酶PEG(聚乙二醇)

杂种细胞再生出细胞壁愈伤组织优P3554．(2021·重庆选择考模考)某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。(2)为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是____________________。(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是______________________________________________________________，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。细胞分裂素融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，具有全能性小本P53011．下图为植物细胞工程的过程示意图，据图回答问题：(1)据图可看出植物细胞工程的基础过程[

]____________________(填过程名称)。(2)单倍体育种的过程是____________________(用数字和箭头表示)。⑤脱分化形成愈伤组织③→⑤→⑦→⑨→⑩(3)诱导两种植物细胞融合成杂种细胞的化学方法是________________________________________________。(4)通过④→⑤→⑥培养紫草细胞来提取紫草宁的过程的优点是________________________________________________________________。聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法不受季节、天气和土壤等条件的限制，可工厂化大规模生产花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如右图。下列相关叙述错误的是（）A.①通常将植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的30%的蔗糖溶液中B.细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，此时细胞内高尔基体和线粒体活动明显增强C.可通过观察叶绿体的有无来初步筛选杂种细胞D.用此方法获得新品种的育种原理是染色体变异A(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。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的目的是使中间偃麦草的

染色体断裂C.过程③中常用灭活的病毒诱导原

生质体融合D.耐盐小麦的染色体上整合了中间

偃麦草的染色体片段C图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：

（1）步骤①是

，最常用的方法是

。

（2）步骤②一般常用的化学试剂是

，目的是

。(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，此技术运用的原理是

，其中步骤