专题二十四 植物细胞工程

专题二十四

植物细胞工程（点击进入“专题验收评价”）[概念理解·微点判断]判断对植物细胞工程及相关内容叙述的正误(1)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。

(

)(2)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现植物细胞的全能性。(

)(3)进行植物体细胞杂交通常会用到果胶酶和纤维素酶。 (

)(4)植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜的流动性。 (

)×√×√(5)制备原生质体和诱导原生质体融合都需要在等渗或低渗溶液中进行。

()(6)聚乙二醇是细胞促融剂，可直接诱导植物细胞融合。

()(7)植物体细胞杂交过程中，原生质体融合后获得的细胞需进行筛选。

()(8)在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液，可筛选出抗盐植株。()(9)脱毒苗、人工种子的制备都运用了植物组织培养技术。

()×√×√√[要点整合·强化认知]1.明确植物组织培养的原理与流程2.比较植物组织培养的两种途径3.厘清植物体细胞杂交技术的关键(1)图中过程①用__________________处理除去细胞壁，且应在_______

(填“低渗”“较高渗”或“等渗”)环境中处理。(2)图中过程②的原理是________________，其诱导融合的方法分为两类，物理法包括_______、_____等；化学法包括_______________等。(3)植物体细胞融合完成的标志是__________________。纤维素酶和果胶酶较高渗细胞膜的流动性电刺激离心聚乙二醇融合法再生出新的细胞壁[科学思维·规范表达]1.利用植物细胞培养生产具有药用价值的植物细胞代谢产物是植物组织培养的一个重要研究领域，通过对药用植物的愈伤组织进行培养，便可获得药用生物碱，原因是_________________________________________________________________。2.进行菊花组织培养，要选取生长旺盛的嫩枝来进行组织培养，其原因是____________________________________________。愈伤组织增殖能力强，易于培养，均保留了药用生物碱的生物合成能力嫩枝生理状态良好，分化程度低，脱分化更容易3.科学家利用植物体细胞杂交技术获得了“番茄―马铃薯”杂种植株，但并未地上结番茄、地下长马铃薯，请从基因表达层面进行解释：_________________________________________________________________________________。4.愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和茎，这一过程中必须给予光照，其原因是______________________________________________________________________。

生物基因的表达不是孤立的，而是相互调控、互相影响的，这导致所需的性状都没有表达

叶绿素的形成需要光；幼苗生长发育所需的营养来自光合作用合成的有机物考法(一)植物组织培养与实践操作1.(2023·金华十校4月模拟)如图为某植物原生质体的培养过程示意图。下列叙述正确的是

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)A.过程①通常用盐酸解离细胞壁B.过程②可使原生质体再生出新的细胞壁C.过程③培养基中细胞分裂素浓度相对较低D.过程④表示为提高适应外部环境能力的炼苗过程答案：B

解析：①为去壁过程，需用纤维素酶和果胶酶处理，A错误；悬浮原生质体经过过程②可再生出新的细胞壁，B正确；过程③表示诱导生芽的过程，需要提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，C错误；过程④为丛生芽发育成幼苗的过程，将试管苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中生长，为炼苗过程，D错误。2.通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮包装得到人工种子(如图所示)，人工种子在适宜条件下可萌发生长，这属于植物微型繁殖。下列叙述错误的是

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)A.该微型繁殖技术能保持植物原有的遗传特性B.人工种皮需具备透气性以保持体细胞胚的活力C.人工胚乳中需添加有机营养及植物激素，不需添加无机盐D.将图中的胚状体换成愈伤组织，在适宜条件下也可萌发生长答案：C

解析：通过植物组织培养技术进行微型繁殖属于无性生殖，可保持植物原有的遗传特性，A正确；制作人工种皮的材料必须能透气，便于体细胞胚进行需氧呼吸，B正确；人工胚乳中含有体细胞胚萌发所需要的营养成分和植物激素，其中营养成分包括有机营养和无机营养(如无机盐)，C错误；将图中的胚状体换成愈伤组织，在适宜条件下诱导生根、生芽，也可萌发生长，D正确。正确认识人工种子(1)人工种子的结构：由体细胞胚、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。(2)与天然种子相比较，其优越性：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势；是一种快捷高效的繁殖方式；可人为控制植物的生长发育和抗逆性等。|深|化|提|能|考法(二)菊花的组织培养及幼苗的移栽3.(2022·浙江6月选考)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是

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)A.用自然生长的茎进行组培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.组培苗炼苗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答案：D

解析：自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用75%的酒精，再用无菌水清洗，然后用10%的次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；组培苗炼苗时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花茎切段可经过植物组织培养分化出芽和根，通过器官发生途径形成完整的菊花植株，D正确。4.(2023·杭州六县期中联考)在“菊花的组织培养及幼苗的移栽”活动中，下列有关操作正确的是

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)A.对外植体进行表面消毒时，需使用75%酒精和10%次氯酸钠溶液B.接种后的菊花茎段应置于20～28℃的条件下培养，每天光照10～12hC.培养过程中从分割外植体到试管苗的移栽都需要在无菌条件下进行D.试管苗移栽至温室中的育苗盘后应始终覆盖保鲜膜保湿，切忌打开保鲜膜造成杂菌污染答案：A

解析：外植体进行表面消毒时，需使用75%酒精和10%次氯酸钠溶液，A正确；接种后的菊花茎段需要在18～25℃的温度下培养并每天光照10～12h，B错误；试管苗的移栽不需要在无菌条件下进行，C错误；试管苗移栽之后需要定期打开保鲜膜通气，D错误。考法(三)植物体细胞杂交技术与应用5.(2023·杭州六县期中联考)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如图所示。下列有关叙述正确的是

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)A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的B.杂种植株因为具有品种甲和品种乙的遗传物质，所以能表现出双亲的所有优良性状C.聚乙二醇、电刺激、离心、振荡等可诱导原生质体的融合及杂种细胞细胞壁的再生D.需在较高渗透压的溶液中，用纤维素酶和果胶酶混合液处理愈伤组织以获得原生质体答案：D

解析：幼嫩叶片通过细胞脱分化可形成愈伤组织，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现双亲的所有优良性状，B错误；可用聚乙二醇、电刺激、离心、振荡等诱导原生质体的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；用纤维素酶和果胶酶在较高渗透压的溶液中处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。6.(2023·浙江1月选考，节选)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：(1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备形成____________的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体来自幼苗的根，则乙植物原生质体来自幼苗的________。(2)植物细胞壁的主要成分为________和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的______________失活。对处理后的原生质体在显微镜下用____________计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是____________________。(3)愈伤组织经________可形成胚状体或芽。胚状体能长出________，直接发育形成再生植株。解析：(1)在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前应检验两种植物的原生质体是否具备形成再生植株的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体来自幼苗的根，则乙植物原生质体来自幼苗的叶片，因为叶片细胞中含有叶绿体，叶片细胞的原生质体呈绿色。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。由于甲原生质体提供的是细胞核基因，因此需使其细胞质失活；乙原生质体提供的是细胞质基因，因此需使其细胞核失活。可采用血细胞计数板对原生质体进行计数。加入过量的培养基可降低PEG浓度，使原生质体融合终止。(3)愈伤组织经再分化能形成胚状体或芽。胚状体能长出根、芽，直接发育成再生植株。答案：(1)再生植株叶片(2)纤维素细胞质、细胞核血细胞计数板终止原生质体融合(3)再分化根和芽|深|化|提|能|有关植物体细胞杂交的五个易错点

错误认识正确认识易错点一误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株易错点二误认为植物体细胞杂交属于有性生殖植物体细胞杂交过程中没有生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖易错点三误认为杂种植株的变异类型属于基因重组杂种植株的变异类型属于染色体畸变，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体易错点四误认为可以用灭活的病毒诱导原生质体融合原生质体融合的方法有电刺激、振荡、离心等物理方法；聚乙二醇(PEG)诱导等化学方法，不能采用灭活的病毒进行诱导融合易错点五误认为原生质体融合就表示杂交细胞成功制备原生质体融合后，检测融合成功的标志是融合细胞再生出新的细胞壁续表专题验收评价一、选择题1.植物细胞工程在植物繁殖和作物新品种培育等多方面有着广泛的应用，下列不属于其应用的是

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)A.铁皮石斛的微型繁殖技术B.利用工程菌生产胰岛素C.单倍体作物新品种——烟草单育1号D.从草莓的茎尖上取材料进行培养获得脱毒苗答案：B

解析：利用工程菌生产胰岛素属于发酵工程，没有应用植物细胞工程技术。2.为实现菊花的快速繁殖，研究人员利用其外植体培养出大量幼苗，下列条件属于该培养过程中所必需的是

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)A.外植体需用纤维素酶和果胶酶分散成单个细胞B.外植体需经过彻底灭菌处理C.外植体细胞具有完整的细胞结构D.外植体细胞处于未分化状态答案：C

解析：植物组织培养过程中外植体无需用酶分散成单个细胞，A错误；植物组织培养过程中，为防止杂菌污染，外植体需消毒处理，B错误；将菊花外植体培养成幼苗过程中外植体细胞必须具有完整的细胞结构，C正确；植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，外植体细胞无需处于未分化状态，D错误。3.(2023·嘉兴月考)普通六倍体小麦基因组庞大，研究相对困难。拟南芥基因组测序已完成，遗传背景相对清晰。用紫外线分别照射普通小麦愈伤组织的原生质体30s、1min、2min，再与拟南芥的原生质体进行融合，可将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组。下列叙述错误的是

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)A.紫外线照射可随机破坏染色体结构B.可利用灭活病毒促进两种原生质体融合C.需设置单独培养的未融合原生质体作为对照组D.借助拟南芥的遗传背景对小麦基因组进行研究答案：B

解析：紫外线照射可随机破坏染色体结构，导致染色体畸变，A正确；灭活病毒不能促进小麦和拟南芥等植物原生质体融合，B错误；为了排除无关变量的影响，需设置单独培养的未融合原生质体作为对照组，C正确；将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组，借助拟南芥的遗传背景对小麦基因组进行研究，D正确。4.(2023·湖州期中)植物细胞工程包括植物组织培养、植物体细胞杂交等技术，具有广泛的应用前景和实用价值。下列对这些操作或应用描述不正确的是

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)A.通过植物组织培养技术实现种苗的大量繁殖，可保持优良品种的遗传特性B.以茎尖为材料利用植物组织培养技术，可获得具有抗病毒特性的新品种C.利用植物体细胞杂交技术获得白菜—甘蓝杂种植株，打破了生殖隔离D.利用植物组织培养技术可大量获得人参皂苷干粉，且已投入规模化生产答案：B

解析：通过植物组织培养实现种苗的大量繁殖，利用的原理是植物细胞具有全能性，没有改变遗传物质，因而可以保持优良品种的遗传特性，A正确；以茎尖为材料，利用组织培养技术可获得脱病毒的新植株，利用转基因技术可获得抗病毒的新品种，B错误；利用植物体细胞杂交技术获得白菜—甘蓝杂种植株，打破了生殖隔离，C正确；利用植物组织培养技术可进行细胞产物的工业化生产，如大量获得人参皂苷干粉，且已投入规模化生产，D正确。5.通过植物组织培养技术，可以把外植体培养成体细胞胚，再包裹人工种皮得到人工种子，如图所示。人工种子可在适宜条件下萌发生长。下列相关叙述正确的是

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)A.人工种皮能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏B.人工胚乳的组成成分是植物激素和无机盐C.体细胞胚由胚性细胞经过分裂、分化和发育形成D.人工种子萌发长成植物幼体，体现了植物细胞的全能性答案：C

解析：人工种皮应具有透气性，便于萌发时体细胞胚进行细胞呼吸，A错误；人工胚乳中含有体细胞胚生长发育所需要的营养物质和植物激素，营养物质包括无机营养和有机营养，B错误；体细胞胚由胚性细胞经过分裂、分化和发育形成，C正确；单个细胞经过植物组织培养形成体细胞胚，体细胞胚再生长发育成植物，才能体现植物细胞的全能性，D错误。6.(2023·绍兴4月适应考)蝴蝶兰由于种子微小，自然条件下很难萌发为植株。研究人员用蝴蝶兰花梗为材料进行组织培养，建立了蝴蝶兰植株再生系统，为工厂化育苗提供了有效途径，下列叙述正确的是

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)A.蔗糖可以维持培养基的渗透压，还可为蝴蝶兰提供碳源和能源B.对蝴蝶兰的花梗一般采用高压蒸汽灭菌法进行消毒C.将蝴蝶兰愈伤组织包埋在琼脂中就可制成人工种子D.需要给移栽后期的蝴蝶兰定期浇灌高浓度的MS培养液以提供营养答案：A

解析：在植物组织培养过程中，加入适量的蔗糖不仅可以为蝴蝶兰提供碳源和能源，还可以维持培养基的渗透压，A正确；对蝴蝶兰的花梗消毒用的是酒精和次氯酸钠，不能用高压蒸汽灭菌法，B错误；将蝴蝶兰的外植体经离体培养产生的体细胞胚、芽、愈伤组织等包埋在含有营养成分和保护功能的物质中可制成人工种子，C错误；移栽后期的蝴蝶兰定期浇灌稀释的MS或其他营养液，不需要定期浇灌高浓度的MS培养液，D错误。7.(2023·温州三模)研究人员利用中华猕猴桃(果大、不抗寒)和狗枣猕猴桃(果小、抗寒)进行体细胞杂交，成功培育了果大、抗寒的可育杂种植株，其育种流程如图所示。下列叙述错误的是

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)A.利用聚乙二醇可诱导原生质体的融合B.可通过观察质膜表面的双色荧光来筛选融合的原生质体C.杂种细胞须经过愈伤组织和胚状体阶段才能形成杂种植株D.抗寒能力是鉴定杂种植株是否符合要求的检测指标之一答案：C

解析：诱导两种植物原生质体融合可利用聚乙二醇，A正确；由图示可知，当观察到质膜表面含有红、绿两种荧光时，说明两种原生质体已经融合，B正确；杂种细胞形成杂种植株除了经过形成胚状体的体细胞胚发生途径，还可以通过经愈伤组织形成芽和根等器官的器官发生途径，C错误；获得杂种植株后还需通过抗寒实验来进一步确定该植株是否符合要求，D正确。8.如图为植物细胞A、B融合后再生出新植株的部分过程示意图，请据图分析，以下叙述不正确的是

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)A.使植物细胞形成原生质体阶段的关键技术是使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B.植物细胞融合一般要用聚乙二醇等诱导剂进行诱导C.原生质体融合成为一个新的杂种细胞的标志是出现新的细胞核D.亲本植物A的细胞与亲本植物B的细胞诱导融合后，形成的杂种细胞中两两融合的细胞类型有3种答案：C

解析：步骤①是去除细胞壁得到原生质体的过程，该过程需采用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理，A正确；步骤②是诱导原生质体融合的过程，该过程可用物理法(离心、振动、电激等)或化学法(聚乙二醇)，B正确；③中进行的原生质体的融合，成为一个新的杂种细胞的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁，C错误；亲本A细胞与亲本B细胞两两融合后的细胞有3种，具体为AA、BB、AB，D正确。9.(2023·浙睿联盟第二次联考)病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致果蔬产量和品质退化。通过植物组织培养技术，利用茎尖可以快速培育出脱毒苗。下列有关叙述正确的是

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)A.配制MS固体培养基时，经高压蒸汽灭菌后再调pHB.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织中胞间连丝不发达C.切取的植株茎尖用75%的酒精消毒后，需放在清水中反复清洗D.脱毒苗培育是否成功，最终还需要通过接种病毒进行个体水平的检测答案：B

解析：配制MS固体培养基时，先调pH再高压蒸汽灭菌，防止杂菌污染，A错误；植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织中胞间连丝不发达，B正确；切取的植株茎尖用75%的酒精消毒后，需用流水(无菌水)冲洗，清水中存在杂菌，C错误；抗毒苗培育是否成功，最终还需要通过接种病毒进行个体水平的检测，而脱毒苗病毒含量低，甚至没有病毒，无抗病毒能力，D错误。10.(2023·温州二模)感染某些病毒会严重影响葡萄的产量和品质。某科研团队采用脱毒技术快速繁殖“阳光玫瑰”葡萄品种，具体流程如图所示，其中①②为植物组织培养过程。下列叙述错误的是

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)A.图中的X可指试管苗的茎尖B.推测热处理的基本原理是植物细胞比病毒更耐高温C.过程①②所用的MS培养基无需另外添加植物激素D.可通过PCR、抗原—抗体杂交等方法对再生植株进行病毒检测答案：C

解析：过程①②所用的MS培养基需要添加生长素、细胞分裂素等植物激素，C错误。二、非选择题11.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：(1)过程①常用的酶是_____________，细胞融合完成的标志是______________________。(2)植物体细胞杂交依据的生物学原理有___________________。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂______________诱导融合，与动物细胞融合相比，该过程不能使用的融合方法是__________________。在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到___________________________时可判断该原生质体是由番茄原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。(4)过程④中的培养基常添加的植物激素是____________________。(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______________条染色体。解析：(1)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。(2)植物体细胞杂交包括原生质体融合和植物组织培养两大步骤，两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(3)诱导原生质体融合时所用的化学试剂是聚乙二醇，与动物细胞融合相比，该过程不能使用的融合方法是灭活病毒诱导法。两两融合的原生质体有三种：番茄—番茄、马铃薯—番茄、马铃薯—马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程④表示再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄—马铃薯”体细胞有m＋n条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍，为2(m＋n)条。答案：(1)纤维素酶和果胶酶杂种细胞再生出新的细胞壁(2)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(3)聚乙二醇灭活病毒诱导法3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)生长素和细胞分裂素(5)2(m＋n)12.在一次植物组织培养实验中，发现有一个没有加入杠杆激素的培养瓶中长出了与加有杠杆激素的培养瓶中一样的愈伤组织，瓶中还长出了一些某种真菌的菌落。(1)回顾操作过程，操作环境的消毒过程、培养基和器具的灭菌过程应该没有问题，可能是外植体的________处理没有进行严格的无菌操作或接种时没有在________________操作。(2)研究人员初步作出一个假设，用未加杠杆激素的培养基继续进行实验：①作出假设____________________________________________。②植物组织培养常用的固体培养基为__________培养基，在此培养基上可采用_________