2025版高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第37课植物细胞工程教师用书

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，培育模型构建实力。(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，进行简洁的设计和制作。(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，仍旧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缘由：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．植物组织培育技术(1)概念理解①培育对象：离体的植物器官、组织或细胞。②培育条件：无菌、人工配制的培育基、相关激素等。③培育结果：形成完整的植株。(2)原理：植物细胞具有全能性。(3)操作流程eq\x(\a\al(接种,外植体))→eq\x(\a\al(诱导,愈伤组织))→eq\x(\a\al(诱导,生芽))→eq\x(\a\al(诱导,生根))→eq\x(\a\al(移栽,成活))(4)操作实例——菊花的组织培育3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的植物体细胞，在肯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淌性，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．植物组织培育必需将外植体培育在自然培育基上诱导产生完整个体。 (×)2．在植物组织培育过程中须要赐予光照，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．试验中运用的培育基和全部的器械都要消毒。 (×)5．利用物理法或化学法，可以干脆将两个植物细胞进行诱导融合。 (×)【教材细微环节命题】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，推想缘由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，有时运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蜗牛消化道提取液中可能有纤维素酶、果胶酶。1．植物组织培育与植物细胞培育的比较项目植物组织培育植物细胞培育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育基固体培育基液体培育基过程外植体↓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更设白菜细胞含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行育可育考向1|植物组织培育过程的推断1．(2024·江苏卷)植物组织培育技术常用于商业化生产。其过程一般为：无菌培育物的建立→培育物增殖→生根培育→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是()A．为获得无菌培育物，外植体要消毒处理后才可接种培育B．组织培育过程中也可无明显愈伤组织形成，干脆形成胚状体等结构C．提高培育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育获得的再生苗不会出现变异D解析：植物组织培育过程中应留意无菌操作，为获得无菌培育物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培育，所用的培育基必需彻底灭菌，A正确；组织培育过程中也可无明显愈伤组织形成，干脆形成胚状体等结构，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，因此提高培育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育获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培育过程中可能发生基因突变等变异，D错误。2．(2024·山东临沂联考)下图①②③代表通过植物组织培育技术培育新植株的三条途径，有关叙述正确的是()A．外植体a、b、c来自同一植株的不同部位，它们的全能性表达难易程度一般相同B．A1是愈伤组织，特点是排列疏松、有特定形态结构、高度液泡化的薄壁细胞C．将含B1的试管放在摇床上，通过固体培育可以分散成单细胞，B3为胚状体D．不同来源的C1可通过原生质体融合形成重组细胞后，培育获得具有特定性状的新植株D解析：外植体a、b、c来自同种植株，由于根、芽、茎细胞的分化程度一般不同，因此外植体a、b、c的全能性表达难易程度一般不同，A错误；A1是愈伤组织，愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的无定形态态的薄壁细胞，B错误；B1用到摇床，因此须要用液体培育基，通过液体悬浮培育可以将愈伤组织分散成单细胞，再发育成胚状体，形成植株，C错误；不同来源的原生质体可以通过原生质体融合技术将它们的遗传物质组合在一起，获得再生植株，培育新品种，D正确。【易错提示】植物组织培育过程中的无菌技术包括培育环境、培育基、培育器械的消毒灭菌和植物材料(外植体)的消毒。对培育材料进行表面消毒时，一方面要考虑药剂的消毒效果；另一方面要考虑植物材料的耐受实力。不同药剂、不同植物材料，甚至不同器官要区分对待。考向2|植物体细胞杂交的过程分析3．甲品种青花菜具有由核基因限制的多种优良性状，另一远缘植物乙的细胞质中存在抗除草剂基因，欲将乙细胞质中的抗性基因引入甲中。相关叙述错误的是()A．过程A中取顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗B．过程B中常用PEG诱导原生质体融合C．过程C中只有融合细胞活性部位互补，具有完整的细胞结构，才可以正常生长D．操作过程中生物材料、培育基、培育环境都要严格的灭菌D解析：顶端分生组织几乎不带毒，因此，过程A中取顶芽细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗，A正确；过程A可运用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得原生质体，过程B可运用聚乙二醇促融，B正确；过程C中只有融合细胞活性部位互补，具有完整的细胞结构，才可以正常生长，然后将获得的杂种细胞进行组织培育获得杂种植株，C正确；操作过程中生物材料、培育环境都要严格的消毒，而培育基须要经过高压蒸汽灭菌，D错误。4．(2024·湖北恩施模拟)植物体细胞杂交过程中，细胞融合的方式有对称融合和非对称融合。对称融合是将两个物种的两个完整的原生质体融合在一起，由于有用基因和不利基因共处于一个杂种中，往往须要多次回交才能除去其中的不利基因。非对称融合是将一个物种的含部分染色体的原生质体与另一个物种的一个完整原生质体融合在一起，可以较好地削减不利基因的重组，所得杂种只需较少次数的回交就可以达到改良作物的目的。下列相关叙述错误的是()A．植物体细胞杂交可以克服有性杂交的不亲和性，打破物种之间的生殖隔离B．植物对称融合方式中两个植物细胞完成融合的标记是两个细胞核融合形成一个细胞核C．在非对称融合过程中，可以利用物理射线、化学试剂等方式去除部分染色体D．在进行植物体细胞杂交之前，必需先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B解析：植物体细胞杂交的意义在于可以克服有性杂交的不亲和性，打破物种之间的生殖隔离，A正确；两个植物细胞完成融合的标记是融合细胞再生出细胞壁，B错误；非对称融合是将一个物种的含部分染色体的原生质体与另一个物种的一个完整原生质体融合在一起，用物理射线、化学试剂等均可以诱导染色体数目发生变更，C正确；植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，在进行植物体细胞杂交之前，必需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，D正确。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育技术。(2)作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培育，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：花药离体培育→单倍体植株eq\o(→,\s\up10(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产生缘由：在植物的组织培育过程中，简洁受培育条件和诱变因素(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，也是许多药物、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育来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。(3)植物细胞培育：是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培育使其增殖的技术。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育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样的。 (×)4．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培育条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。 (×)【教材细微环节命题】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肯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)作物培育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始终进行着。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)进行组织培育而获得的，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，赐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：植物细胞培育技术。(3)培育阶段：愈伤组织阶段。1．科研人员探讨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实力C．试验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低D．依据本试验，培育脱毒苗时茎尖的相宜大小为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育形成脱毒苗，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实力，B错误；试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，因此马铃薯脱毒培育中茎尖外植体的相宜大小为0.27mm，D错误。2．(2024·辽宁沈阳模拟)现有白色纤维、高酚(棉酚含量高)棉花种子(基因型为aaBB，两对基因独立遗传)若干，经过X射线处理后种植，分别获得了突变体甲(AaBB)和突变体乙(aaBb)。已知A基因限制棕色纤维，b基因使棉酚含量降低，且棕色棉植株抗虫实力强，低酚棉植株产量高。下列叙述错误的是()A．上述白色纤维、高酚棉花种子经射线处理后得到甲、乙两种突变体，说明基因突变具有不定向性B．A基因使棉花的抗虫实力增加，说明经基因突变产生的该基因在现有环境中对个体是有利的C．b基因限制棉酚含量同时还影响植株产量，说明一个基因可以影响多种性状D．利用突变体甲和乙为材料，通过杂交育种可获得稳定遗传的棕色低酚棉A解析：依据题干信息可知，棉花种子(aaBB)经过X射线处理后，得到了突变体甲(AaBB)和突变体乙(aaBb)，由于发生突变的基因不同，故不能说明基因突变具有不定向性，A错误；A基因限制棕色纤维，且棕色棉植株抗虫实力强，说明经基因突变产生的该基因在现有环境中对个体是有利的，B正确；b基因使棉酚含量降低，低酚棉植株产量高，即b基因限制棉酚含量同时还影响植株产量，说明一个基因可以影响多种性状，C正确；利用突变体甲和乙为材料，利用基因重组原理通过杂交育种可获得稳定遗传的棕色低酚棉，D正确。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育来获得目标产物的过程D．植物细胞培育是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培育使其增殖的技术C解析：细胞产物的工厂化生产是指利用植物细胞培育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，利用组织培育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。(2024·山东卷)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缘由断裂，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，将一般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需运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[思维培育]C解析：过程①是获得植物细胞的原生质体，须要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，A正确；依据题干信息“将其中一个细胞的染色体在融合前断裂，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。将一般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”，故过程②通过紫外线照耀的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法，诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法，C错误；试验最终将不抗盐的一般小麦和抗盐的偃麦草整合形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，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别提取。目前采纳物理或化学方法将红豆杉愈伤组织固定在肯定空间内，实现紫杉醇的规模化生产是提高紫杉醇产率、爱护稀缺资源红豆杉、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．通过植物组织培育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协作运用B．采纳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育基C．大规模培育红豆杉愈伤组织时须要以牛肉膏、蛋白胨等含氮有机物充当氮源D．用液体培育基培育固定在肯定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，不须要通入无菌空气B解析：通过植物组织培育诱导红豆杉脱分化形成愈伤组织，A错误；采纳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育基，便于收集表达产物，B正确；大规模培育红豆杉愈伤组织时须要以含氮无机盐充当氮源，C错误；用液体培育基培育固定在肯定空间内的愈伤组织生产紫杉醇时，须要通入无菌空气，利于细胞进行有氧呼吸，D错误。2．(科学试验和探究情境)为拓宽白菜育种的基因资源，改良白菜品质，探讨人员以白菜(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DNA含量检测，结果如下图。下列说法正确