高二生物植物细胞工程解析

高二生物植物细胞工程苏教版

【本讲教育信息】

一、教学内容：

植物细胞工程

二、良好开端

本节重点：1）植物组织培养的原理和过程

2）植物体细胞杂交的原理

3）植物细胞工程的应用

本节难点：植物组织培养

三、成功之旅

【知识点11植物组织培养技术

组织培养的原理：植物细胞的全能性，即具有某种生物所有遗传信息的任何一种细胞都

具有发育成完整生物体的潜能。因此，在理论上，生物的任何一种细胞都具有发育成完整植

株的潜力。不过，在生物的生长发育过程中，细胞不会体现出全能性，而是分化成多种组织

器官。这是由于在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性体现的成果。

组织培养的过程

植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在

人工配制的培养基上，予以合适的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的

植株。详细过程如下：

离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织书?根、芽拈->植物体

激素、光

（外植体）

1、脱分化：就是让己经分化的细胞，通过诱导后，失去其特有的构造和功能而转化成未

分化细胞的过程。

2、愈伤组织：排列疏松而无规则。是一种高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞。

3、再分化：就是由愈伤组织重新分化成根、芽等器官的过程。

4、脱分化和再分化的比较

比较内容脱分化再分化

过程细胞一愈伤组织愈伤组织一幼苗

形成体特点排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽

a.禺体a.离体

b.合适的营养b.合适的营养

需要条件

C.生长素和细胞分裂素C.生长素和细胞分裂素

d.光照

5、影响脱分化、再分化的原因

影响脱分化、再分化的重要原由于植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强

烈的增进愈伤组织日勺形成，两者不一样浓度日勺配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产

生起关键作用。当细胞分裂素与生长素的浓度比高时，有助于芽的产生；浓度比低时，有助

于根的产生。

例题1、甘薯种植数年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体

培养的措施迅速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过度生组织离体

培养获得种苗的过程不波及细胞的

A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性

［解析］考察植物组织培养的原理、过程。植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。

过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化＞愈伤组织再分化＞根、芽——＞植物

体。此过程是一种无性繁殖的过程，细胞数目增多的方式是有丝分裂，并且波及细胞的分化。

［答案］C

【知识点2】植物体细胞杂交

杂肿植株再生出小植株愈伤组织

由上图可知：植物体细胞杂交就是将不一样的I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的植物体的技术。

虽然科学家们历尽艰苦，实现了马铃薯和番茄两个物种间的杂交，可惜这株同步具有两

个物种遗传物质的超级植物，并没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯。

尽管如此，这项研究还是在克服不一样生物远缘杂交的障碍上，获得了巨大的突破。

例题2、不能用于人工诱导原生质体融合的措施是（）

A.振动B.电刺激C.PEGD.重压

［解析］原生质体是除去细胞壁的植物细胞，它实际上就是植物细胞的原生质部分。当

进行植物体细胞杂交时，先用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁，分离出具有活力的原生质体，

获得原生质体后就可以进行植物体细胞杂交了。植物体细胞杂交的过程实质是不一样植物体

细胞的原生质体融合的过程。将不一样植物体细胞放在一起培养，必须通过一定的技术手段

进行人工诱导。诱导措施有物理法和化学法两大类。物理法就是运用离心、振动、电刺激等

促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇等试剂作为诱导剂诱导细胞的原生质体融合，聚乙

二醇简称为PEG。重压不能促使原生质体的融合。

［答案］D

【知识点3］植物细胞工程的应用

（一）迅速繁殖（微型繁殖）：通过组织培养的方式，可以迅速大量的繁殖种苗。

（二）作物脱毒：采用茎尖（几乎无病毒）组织培养的方式来脱除植物的病毒

（三）制备人工种子：组织培养形成植物幼体，外面包上人工种皮。

（四）培育作物新品种：

1、单倍体育种：用植物的花药进行离体培养形成单倍体，人工诱导染色体加倍后筛选出

需要的I新品种；

2、突变体的运用：运用组织培养过程中出现的突变体，培育新的品种。

（五）细胞产物的工厂化生产：用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分，这些产

物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱（如紫草素、人参皂贰、紫杉醇）等。

四、考点分析

从近几年的高考来看，本专题的内容一一植物细胞工程是热点内容，尤其是其中的植物

组织培养更是高考命题的热点话题，同步该知识点又是考纲中的B层次（即理解层次）的规

定，相对来说规定较高。考察的形式多以非选择题为主。学习时要重点注意植物组织培养的

基本原理和过程以及植物体细胞杂交的过程，这样才能在处理实际问题时真正做到“游刃有

余

五、小结

r原理：生物学原理和分子生物学原理

J水平：细胞整体水平或细胞器水平

一“'I目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品

细胞的全能性：概念、原因、大小

植物细＜‘过程：外植体一愈伤组织一胚状体一植物体

植物组J脱分化：形成愈伤组织

胞工程

织培养再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体

特点：子代与亲代性状高度遗传

去细胞壁：纤维素酶、果胶酶

植物体细

诱导剂：PEG、离心、振动、电刺激等

胞杂交

融合完成的标志：新细胞壁的形成

过程：原生质体融合+组织培养

微型繁殖

「植物繁殖的新途径J作物脱毒

〔人工种子

植物细胞工艘r单倍体育种

的实际应用作物新品种的培育t突变体的利用

〔细胞产物的工厂化生产

【模拟试题】（答题时间：90分钟）

一、选择题

1.植物组织培养是指（）

A.离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织

B.愈伤组织培育成植株

C.离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植物体

D.愈伤组织形成高度液泡化组织

2.植物体细胞杂交要先清除细胞壁的原因是（）

A.植物体细胞的构造构成中不包括细胞壁

B.细胞壁使原生质体失去活力

C.细胞壁阻碍了原生质体的融合

D.细胞壁不是原生质的构成部分

3.植物体细胞杂交的成果是（）

A.产生杂种植株B.产生杂种细胞C.原生质体融合D.形成愈伤组织

4.科学家把天竺葵的原生质体和香茅草的原生质体进行诱导融合，培育出的驱蚊草具有

香茅醛，能散发出一种特殊的气味到达驱蚊且对人体无害的效果。下列有关驱蚊草培育的论

述中，错误的是

A.驱蚊草的培育属于细胞工程育种，其长处是能克服远源杂交不亲和的障碍

B.驱蚊草培育过程要用到纤维素酶、果胶酶、PEG等试剂或离心、振动、电刺激等措

施

C.驱蚊草培育过程是植物体细胞杂交，不一样于植物组织培养，无愈伤组织和试管苗

形成

D.驱蚊草不能通过天竺葵和香茅草杂交而获得是由于不一样物种间存在生殖隔离

*5.将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是（）

A.具有完整细胞核的细胞B.一定的营养物质和植物激素

C.离体状态D.导入指定基因

6.植物体细胞杂交的目的中错误的是（）

A.把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上

B.获得杂种植株

C.克服远源杂交不亲和的障碍

D.实现原生质体的融合

7.植物组织培养的用途中不对时的是（）

A.迅速繁殖B.生产新品种C.生产生物碱D.生产白细胞介素一2

*8.A种植物的细胞和B种植物细胞的构造如下图所示（仅显示细胞核），将A、B两种植

物细胞去掉细胞壁后，诱导两者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若通过组织培养后

得到了杂种植株，则该杂种植株是（)

A物种B物种

A.二倍体；基因型是DdYyRr

B.三倍体；基因型是DdYyRr

C.四倍体；基因型是DdYyRr

D.四倍体；基因型是DdddYYyyRRrr

9.如下有关原生质的论述，对的的是（）

A.原生质泛指细胞内的基质B.原生质就是细胞质

C.一种动物细胞就是一团原生质D.细胞膜、细胞核和细胞壁是原生质

10.不能人工诱导原生质体融合的措施是

A.振动B.电刺激C.PEG试剂D.重压

11.植物细胞体现出全能性的必要条件是（）

A.予以合适的营养和外界条件

B.导入其他植物细胞的基因

C.脱离母体后，予以合适的营养和外界条件

D.将成熟的筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内

12.细胞具有全能性的原因是

A.生物体细胞具有使后裔细胞形成完整个体的潜能

B.生物体的每一种细胞都具有全能性

C.生物体的每一种细胞都具有个体发育的所有基因

D.生物体的每一种细胞都是由受精卵发育来时

13.植物组织培养过程中的脱分化是指()

A.植物体日勺分生组织通过细胞分裂产生新细胞

B.未成熟的种子通过处理培育出幼苗的过程

C.植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程

D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程

*14.下列植物细胞全能性最高的是（）

A.形成层细胞B.韧皮部细胞C.木质部细胞D.叶肉细胞

15.植物组织培养过程的次序是（）

①离体的植物器官、组织或细胞②根、芽③愈伤组织

④脱分化⑤再分化⑥植物体

A.①④③⑤②⑥B.①④③②⑤⑥

C.①⑤④③②⑥D.⑥①④③⑤②

16.在细胞工程一一原生质体融合育种技术中，其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁

除去，一般是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞

置于清水中，细胞将：（）

A.皱缩B.胀破C.呈球形D.保持原状

17.下列有关细胞工程的论述不对时时是（）

A.在细胞整体水平上定向变化遗传物质

B.在细胞器水平上定向变化遗传物质

C.在细胞器水平上定向变化细胞核的遗传物质

D.在细胞整体水平上获得细胞产品

18.下列细胞全能性最高的是（）

A.植物的卵细胞B.植物的精子细胞

C.被子植物时受精卵D.被子植物的叶肉细胞

19.植物体细胞融合完毕的标志是()

A.产生新的细胞壁B.细胞膜发生融合

C.细胞质发生融合D.细胞核发生融合

20.植物体细胞杂交的目的是（）

A.用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体

B.以人工诱导法使两个不一样植物的原生质体融合

C.用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株

D.通过以上三者来完毕

21.下列说法对时时是：（）

A.原生质专指细胞质B.人体内的水都属于原生质

C.细胞核不是原生质D.一种动物细胞就是一团原生质

*22.（多选）有关原生质体日勺下列论述中，对时时是（）

A.构成原生质体的重要生命物质是蛋白质和核酸

B.原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质

C.被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体

D.原生质体只能用于植物细胞工程

*23.（多选）下图为植物组织培养过程示意图，则下列论述对的的是（）

脱分化一再分化_

①--►②--►③A④

A.植物组织培养根据的生物学原理是细胞的全能性

B.③-----►④过程是指植物的营养生长和生殖生长阶段

C.将①经脱分化培养成②时，再植上人造种皮即可获得人工种子

D.②-----►③时再分化过程中，诱导②生根的激素为细胞分裂素和生长素

24.马铃薯运用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了后来往往会因感染病毒而减产,

为此农户都但愿得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳措施是（）

A.选择优良品种进行杂交B.进行远缘植物体细胞杂交

C.运用芽尖进行组织培养D.人工诱导基因突变

25.用植物组织培养技术，可以培养或生产出（）

A.食品添加剂B.无病毒植物C.人工种子D.前三项都是

26.甘薯种植数年后易因积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培

养的措施迅速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过度生组织离体培

养获得种苗的过程不波及细胞的（）

A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性

27.科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了

许多完整的植株，这些植株的特点是（）

A.彼此性状相似B.变异频率较高C.单倍体D.都是纯合子

**28.水稻（基因型为AaBb）的花药通过无菌操作，接入试管，通过如下过程培育试管

苗。如下选项中对的的是（）

A.a用花药离体培养法获得单倍体植株；

b通过有丝分裂产生愈伤组织；

c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；

d试管苗的生长发育不需要光照

B.a用花药离体培养法获得二倍体植株；

b通过减数分裂产生愈伤组织；

c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素;

d试管苗的生长发育不需光照

c.a用花药离体培养法获得单倍体植株;

b通过有丝分裂产生愈伤组织;

c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素;

d试管苗的生长发育需要光照

D.a用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至

少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照

29.植物的微型繁殖技术是指（）

A.植物体细胞杂交技术B.嫁接

C.营养繁殖D.植物组织培养

30.下列哪一项不是单倍体育种的长处（）

A.缩短育种年限B.变异率高

C.得到稳定遗传的优良品种D.节省人力、物力

31.胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（）

A.愈伤组织B.再分化C.形成完整植株D.取离体组织

32.人参皂贰干粉可以通过下列何种技术获得（）

A.杂交育种B.植物细胞培养C.多倍体育种D.单倍体育种

33.运用植物组织培养技术，可以培育或生产出（）

A.细胞产物一一生物碱B.无病毒植物

C.人工种子D.以上都是

*34.下列四个选项中没有采用植物组织培养技术的是（）

A.花药离体培养得到单倍体植株B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株

C.人工种子的培育D.“番茄一一马铃薯”杂种植株的培育过程

35.植物的微型繁殖的长处是（）

A.取材少B.培养周期短C.繁殖率高D.以上都是

36.对人工种子对时的解释是()

A.通过科学手段人工合成的种子B.运用植物组织培养技术获得的种子

C.种皮能自我生成的种子D.人工种子发芽率低

*37.两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传，要培育

出基因型为aabb的新品种，最简捷的措施是

A.单倍体育种B.杂交育种C.人工诱变育种D.细胞工程育种

38.(多选)下列论述中，与植物体细胞杂交亲密有关的是

A.运用离心、振动、电刺激等措施诱导

B.运用聚乙二醇(PEG)等试剂诱导

C.克服远缘杂交不亲和的障碍

D.迅速繁殖、培育无病毒植物

二、非选择题

*1.下图是植物组织培养的简略表达。据此回答：

脱分化再分化

①——►②——►③——

(1)①表达，它能被培养成为④的主线原因是o

(2)②表达—，它与①相比分化程度,全能性o

(3)若想制作人工种子，应当选用(填编号)—o

(4)若①是花药，则④是—，继续对其使用处理可获得正常植株，该过

程称为o

(5)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的④的叶片的颜色是—，这阐明根尖细

胞o

(6)若运用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物一一紫草素，培养将进行到(填编号)

2.下图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答:

植物细胞A植物细胞B

(1)环节①是,最常用的措施是

(2)环节③一般常用的化学试剂是—，目的是

(3)在运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,其中环

节④相称于,环节⑤相称于

*(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使可以在新的植物体上有

所体现，其主线原因是

(5)若远源杂交亲本A和B都是二倍体，则杂种植株为一倍体。

(6)从理论上讲，杂种植株的育性为。若运用老式有性杂交措施能否实

现？,原因是。因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大

意义在于o*(7)运用植物体细胞杂交的措施培育作物新品

种过程中，遗传物质的传递与否遵照孟德尔的遗传规律？为何？。

3.紫草素是紫草细胞时代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可

以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、

紫草素产量随培养时间发生的变化。

1

)

」

£

/

(

怅

?-)

白

心

里

弱

特

骐

(1)在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织

培养技术，将紫草叶肉细胞通过而获得的。这项技术的理论基础

是O

(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长展现

规律；影响紫草素产量的原因是和O

(3)在培养过程中，要不停通入无菌空气并进行搅拌时目的是和

4.美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完

整的新植株(如下图)。请据图回答：

-A试管植物f、

//⑤开篇的胡

胚状体萝卜植物

1④少

赢团隽翎鼠

k③②/

、、单个细蚱

(1)这种生殖方式属O

(2)图中③过程叫,④过程叫,此处的“细胞团”在

生物学上叫做。

(3)本试验阐明植物细胞具有o

(4)在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需的矿质元素。其中应大量供应的元

素是O

5.中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”一一

黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举行了特殊的“婚礼”。将两个“新人”放入融

合器中，当充斥液体的融合器加上直流电场，两个原本互相游离的细胞一下子贴到一起，开

始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一种小孔，透过这

微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min

后，它们俩已是你中有我，我中有你，一种新生命就这样诞生了。地面试验成果显示：用于

融合的两个“新人”，一种开的是粉花(标识为“一号”)，一种开的是黄花(标识为“二号”)

融合后的细胞再生植株开的是黄花，但形状却和一号相似(称“一号形状”，另一种称“二

号形状这种“太空烟草”比一般烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验时

一项重大成果。据此回答问题：

(1)由于细胞时密度不一样，因此在地面上进行细胞融合非常困难。从理论上讲，在

太空中细胞更轻易融合，也许的原因是。在显微镜下观测，“新人”的细胞

膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这