2023年人教版高考生物一轮复习：植物细胞工程

第3课时植物细胞工程

【课标要求】1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培

养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2.概述植物体细胞杂

交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。3.举例

说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效

率。

考点一植物组织培养技术

■梳理归纳夯实必备知识

1.细胞工程的概念

(1)原理和方法：应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法。

(2)操作水平：细胞器水平、细胞水平或组织水平。

(3)目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。

2.植物细胞的全能性

细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完］

定义

整生物体或分化成其他各种细胞的潜能

生物体的每个细胞中都含有发育成完整

原因

个体所需的全套基因

①受精卵〉生殖细胞〉体细胞；②分化程

大小

度低的细胞〉分化程度高的细胞；③植物

比较

细胞〉动物细胞

利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一

体现

个细胞，都可以繁殖出新的植株

在生物的生长发在特定的时间和

未表

育过程中，并不空空间条件下，细

现及

是所有的细胞都胞中的基因会选.

原因

表现出全能性择性地表达

表现

离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH

条件

3.植物组织培养技术

(1)定义和流程

是指将离体的植物器官、组织或细胞等,

:黑义-培养在人工配制的培养基上，给予适宜的

培养条件,诱导其形成完整植株的技术

奥余美恢复洞胞的金能全迂短;结果美的放愈伊俎羽

L接种处诱导鱼诱导诱导移栽

植体-伤--组—织-生芽生根成活

1'上

诲林的植物区矍辐已分化的纲肥，经过镑号，

俎纪或纳胞等观分化币可放的不定号的簿

型俎犯困拱.

(2)探究实践——菊花的组织培养

①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段);酒精擦拭双手和超净工作台；②外

取材、植体的消毒：用酒精消毒30s,然后立即用无菌水清洗2〜3次；再用次氯酸

消毒钠溶液处理30min后，立即用无菌水清洗2〜3次；③用解剖刀将外植体切

成0.5〜1cm长的小段

将外植体的1/3〜1/2插入诱导愈伤组织的培养基中,诱导脱分化，长出愈伤

接种

组织

①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上;②长出芽后再转接到

转接

诱导生根的培养基上,进一步诱导形成试管苗

移栽将试管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

■教材隐性知识

源于选择性必修3P116“附录1”：

(1)诱导菊花愈伤组织的培养基:在MS培养基中加入BA(节基腺喋吟)和NAA(蔡乙酸)，质量

浓度均为0.5mg/Lo

(2)诱导菊花生芽的培养基:在MS培养基中加入BA和NAA,质量浓度分别为2〜3mg/L和

0.02~0.3mg/Lo

(3)诱导菊花生根的培养基:将上述MS培养基中NH4NO3、KNCh、KH2Po4、MgSO4-7H2O

和CaCl2-2H2O的用量减半，并添加NAA或IAA(呷味乙酸)，质量浓度均为0.1mg/Lo

【总结提升】生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响

(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果

使用顺序实验结果

先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化

先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化

同时使用分化频率提高

简记为：先“生”分裂不分化，后“匕分裂又分化，同“使”分化频率高

(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向

生长素/细

植物细胞的发育方向

胞分裂素

高有利于根的分化、抑制芽的形成

低有利于芽的分化、抑制根的形成

适中促进愈伤组织的生长

简记为：'高”根，“低”芽，“中”愈伤

■考向突破强化关键能力

考向植物组织培养

1.某科研小组拟培育一种名贵菊花的脱毒苗，其技术路线为“制备MS固体培养基一外植体

消毒一接种一培养一移栽一栽培”，下列相关叙述错误的是()

A.取材部位应选择植物顶端分生区附近，因其分裂旺盛且病毒少

B.外植体消毒常进行无菌水冲洗、酒精处理、消毒液处理等措施

C.接种时，将外植体的1/3〜1/2插入诱导愈伤组织的培养基中

D.“外植体接种一培养一移栽”的过程中不需要更换培养基

答案D

解析培养的不同阶段，对主要营养物质和激素的需求不同，所以培养过程中要及时调整各

种营养物质、激素的比例，及时更换培养基，否则会导致外植体死亡，D错误。

2.(2019•全国m,38)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。

诱导组织块形诱导愈伤组织

♦成愈伤组织

形成试管苗

④⑤⑥

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o

(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

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

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____________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（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。

答案（1）全能性（或形成完整植株所需的全部基因）（2）形成层容易诱导形成愈伤组织（3）

诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同

分化（或再分化）（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用（5）遗传特性无性

考点二植物体细胞杂交技术

■梳理归纳夯实必备知识

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断

植物体的技术。

2.原理：体细胞杂交利用了细胞膜的速动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全

能性。

3.基本过程

［植物细胞A、B）

纤维素酶和果胶酶处理去掉细胞壁

|原生成体A、康|

।—物理法：电融合法、离心法

-1—化学法:聚乙二醇、高Ca»-高pH融合法

［融合的册生质阐

再生出细胞壁（融合完成的标志）

杂’种|脱分化」急伤］再分化」胚状体|发育J杂种

细胞）1组织||或丛芽|1植株

（1）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什么成分？理由是什么？

提示纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一

性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。

（2）两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？

提示不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB,在培养瓶中还有A、B等未融合的

细胞。

(3)上述细胞融合过程的完成与什么细胞器密切相关？

提示线粒体和高尔基体。

(4)若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb,另一植物细胞B含有

2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd,贝

①上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？

提示杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。

②上述所获得杂种植株应为异源四倍体,其体细胞中染色体数为(2x+2y)条,支个染色体组，

基因型为AabbccDd。

③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于单倍体植株。

④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？

提示不遵循。

4.意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。

5.实例：白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。

6.局限性：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。

■教材隐性知识

源于选择性必修3P36“正文”：“番茄一马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的

那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相

互调控、相互影响的，所以番茄一马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质,

但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。

■考向突破强化关键能力

考向植物体细胞杂交技术

3.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，流程如下图。

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

答案A

解析①是利用纤维素酶和果胶酶获取原生质体的过程，该过程需要在等渗溶液中进行，以

维持原生质体的形态和功能，A错误；杂种细胞融合成功的标志是再生出细胞壁，该过程中

细胞壁的形成与高尔基体有关，线粒体可为生命活动提供能量，B正确。

4.下图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄一马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确

的是（）

番茄

细胞

A.图中过程②表示再分化的过程

B.植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合

C.已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄一马铃薯”属于三倍体

D.该过程体现了植物细胞的全能性

答案D

解析分析题图可知，②表示人工诱导原生质体融合的过程，A项错误；植物体细胞融合完

成的标志是再生出新的细胞壁，B项错误；“番茄-马铃薯”属于异源六倍体，C项错误。

考点三植物细胞工程的应用

■梳理归纳夯实必备知识

1.植物繁殖的新途径

养技术

组织培

：植物

技术

用的

「使

性

的全能

物细胞

理：植

快一原

速

繁殖

的大量

现种苗

速地实

效、快

(①高

繁_优

性

遗传特

品种的

持优良

［②保

殖一点

率

，繁殖

期短

养周

少，培

材料

：使用

特点

L

工厂化

于进行

，有利

管理

动化

合自

高，适

生产

(

养技术

组织培

：植物

手段

催技术

物

如茎

附近(

分生区

物顶端

取：植

的选

脱材料

毒

病毒

至无

少，甚

毒极

分病

此部

尖)，

质好

高，品

产量

作物

：脱毒

优点

。

利用

体的

突变

种、

体育

单倍

育：

的培

品种

物新

2.作

叵历国

)

染明显(过程

单色

倍缩短

体植株

一单倍

体培养

体花药离

体育种

诱导

育变人工

株

子植

年限纯合

倍

体加

种异染色

处理

突诱变

新

产生

织

城组

化+愈

体脱分

如基外