高考生物一轮复习第十单元第45课植物细胞工程课件

第45课植物细胞工程第十单元生物技术与工程·学业质量水平要求·1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体的植物器官、组织或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。考点一植物细胞工程的基本技术1．细胞的全能性(1)概念细胞经分裂和分化后，仍然具有产生____________或分化成______________的潜能，即细胞具有全能性。(2)部分细胞在生物体内无法表现全能性的原因在生物的生长发育过程中，特定的时间和空间条件下，细胞中的____________________。完整生物体其他各种细胞基因会选择性表达2．植物组织培养技术(1)概念理解①培养对象：离体的______________________等。②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等。③培养结果：形成完整的植株。(2)原理：植物细胞具有________。(3)操作流程愈伤外植体组织植物器官、组织或细胞全能性(4)操作实例——菊花的组织培养次氯酸钠溶液外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根(5)激素比例与细胞分裂、细胞分化的关系①生长素与细胞分裂素的用量比例为1：诱导产生愈伤组织。②生长素与细胞分裂素的用量比例大于1：有利于______。③生长素与细胞分裂素的用量比例小于1：有利于______。3．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同来源的____________，在一定条件下融合成__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。生根生芽植物体细胞杂种细胞新植物体(2)操作流程

①去壁：对应图中___过程，即去除________，获得具有活力的原生质体，用到的酶是__________________。a细胞壁纤维素酶和果胶酶②诱导融合：对应图中___过程，即原生质体的融合。③培养：过程d是______________，其原理是__________________。(3)意义：在打破__________，实现______杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。

植物组织培养植物细胞的全能性生殖隔离远缘

b4．植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化若一植物细胞(甲)含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞(乙)含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd。比较如下：名称植物体细胞杂交植物有性杂交生殖方式__________有性生殖孟德尔遗传定律不遵循遵循变异类型染色体变异__________杂交后细胞中染色体数(2x＋2y)条(x＋y)条杂交后细胞中染色体组数4组2组后代基因型AabbccDdAbcD或abcD或Abcd或abcd无性生殖基因重组

1．在愈伤组织形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖。(

)2．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。(

)3．实验中使用的培养基和所有的器械都要消毒。(

)4．利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(

)5．在进行植物体细胞杂交前，必须用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。(

)6．再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。(

)7．植物体细胞杂交后的杂种植株具备两种植物的遗传特性。(

)××××√√√(选择性必修3P36正文)“番茄—马铃薯”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—马铃薯”杂种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，不能像番茄或马铃薯植株中的遗传物质一样有序表达考向1|

植物组织培养过程分析1．(2024·广东茂名模拟)野生石斛是一种珍贵的兰科药用植物，种子小而多，不含胚乳，因此自然繁殖率低，但市场需求量大。可利用石斛叶片进行组织培养形成大量试管苗。下列叙述错误的是(

)A．组织培养前，需要用纤维素酶或果胶酶处理石斛叶片B．野生石斛的叶片作为外植体，需先进行清洗和消毒处理C．利用组织培养技术获得试管苗能保持优良品种的遗传特性D．对石斛叶片进行组织培养需要经过脱分化和再分化过程√A

解析：进行植物组织培养前，石斛叶片无需酶解去壁，A错误；诱导愈伤组织形成时，取野生石斛的叶、茎等组织作为外植体，需先进行清洗和消毒处理，B正确；利用组织培养技术获得试管苗属于无性繁殖，能保持优良品种的遗传特性，C正确；组织培养需要经过脱分化形成愈伤组织和再分化两个关键步骤，D正确。2．下图为植物组织培养技术的流程图，下列相关说法错误的是(

)

A．组织块在原植株中没有发育成个体，是由于在特定时间和空间条件下基因发生了选择性表达B．②试管中细胞全能性最高C．①→②、②→③分别是脱分化和再分化过程D．①→④过程培养基成分保持不变√D

解析：组织块在原植株中没有发育成个体，是由于在特定时间和空间条件下基因发生了选择性表达，即发生了细胞分化，A正确；①试管中为高度分化的组织细胞，②试管中细胞为脱分化形成的愈伤组织细胞，具有较高的全能性，③试管中为愈伤组织再分化后形成的幼体，所以②试管中细胞全能性最高，B正确；①→②表示由高度分化的组织细胞经过脱分化形成愈伤组织的过程，②→③表示由愈伤组织经过再分化形成幼体的过程，C正确；植物组织培养过程需细胞分裂素和生长素共同调节，细胞分裂素和生长素的比例不同，愈伤组织分化的方向也不同，故脱分化和再分化过程中所用的培养基不同，D错误。植物组织培养过程中应注意的问题(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不容易诱导生芽了。(3)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要一定量的光照。(4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。(5)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照、闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。考向2|

植物体细胞杂交过程分析3．(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(

)A．细胞融合前应去除细胞壁B．高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合C．融合的细胞即为杂交细胞D．杂交细胞可能具有生长快速的优势√C

解析：植物体细胞杂交细胞融合前应去除细胞壁获得原生质体，A正确；高Ca2+—高pH溶液，可促进细胞融合，B正确；两两融合的细胞有3种，其中人参根与胡萝卜根愈伤组织融合的细胞才是杂交细胞，C错误；杂交细胞可能具有人参根和胡萝卜根双亲的优势，即可能具有生长快速的优势，D正确。4．(2024·北京海淀模拟)某科研小组利用体细胞杂交技术诱导水稻的原生质体和大黍的原生质体融合，培育后获得了杂种植株，其培育过程如图所示。下列说法正确的是(

)A．过程①需在低渗溶液中用纤维素酶和果胶酶处理B．过程②中只有来源不同的原生质体才可以发生融合C．过程③需对融合细胞进行处理使其恢复糖代谢和细胞分裂D．过程④⑤为植物组织培养，其中④需要遮光处理，⑤需要光照√D

解析：过程①需在等渗溶液中用纤维素酶和果胶酶处理，A错误；过程②中来源不同、来源相同的原生质体都可以发生融合，B错误；水稻原生质体经IOA处理后，细胞的糖代谢过程被抑制但细胞分裂功能正常，大黍经X射线处理后，细胞分裂功能丧失但糖代谢过程正常，两种原生质体融合后，已融合的细胞既能进行正常糖代谢、又能进行细胞分裂过程，不需要处理，C错误；过程④⑤为植物组织培养，其中④脱分化需要遮光处理，⑤再分化需要光照，D正确。植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有流动性和细胞的全能性技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要先用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导原生质体融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂考点二植物细胞工程的应用1．植物繁殖的新途径全能性分生区2．作物新品种的培育单倍体纯合子新品种染色体基因变异突变3．细胞产物的工厂化生产(1)次生代谢物：是一类________有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、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______________来获得目标产物。(3)植物细胞培养：是指在______条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其______的技术。小分子植物细胞培养离体增殖1．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(

)2．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。(

)3．以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。(

)4．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(

)××××1．(选择性必修3P40正文)作物培养过程中为什么要进行作物脱毒？_____________________________________________________________________________。2．(选择性必修3P41相关信息)初生代谢是__________________________________________________________________。初生代谢物有______________________________。对于无性繁生物生长和生存所必需的代谢活动，糖类、脂质、蛋白质和殖的作物而言，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差因此在整个生命过程中它一直进行着核酸等1．(2024·广东东莞模拟)人参皂苷具有抗肿瘤等作用，科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3，并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。下列叙述正确的是(

)A．图1中过程①为脱分化，体现了植物细胞的全能性B．图1中过程②常需用纤维素酶或果胶酶处理，将愈伤组织分散成单个细胞C．图1中过程③采用静置培养，并加入适量蔗糖有利于维持渗透压D．由图2可知，人参细胞的数量和培养时间等因素会影响人参皂苷Rg3产量√D

解析：图1中①表示脱分化，该过程没有体现植物细胞的全能性，整个实验的目的是利用细胞株获得细胞产物，其原理是细胞增殖，没有体现植物细胞的全能性，A错误；过程②为细胞增殖，不需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，B错误；过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞，除有利于增加溶解氧外，还能防止细胞聚集，C错误；由图2可知，生物反应器中人参细胞的数量和人参皂苷Rg3产量增加趋势基本一致，因而可推测，影响人参皂苷Rg3产量的因素有人参细胞数量和培养时间，D正确。2．紫草宁是从紫草愈伤组织细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用植物细胞培养生产的紫草宁是世界上首例药用植物细胞工程产品。下列关于植物细胞工程的说法，正确的是(

)A．植物细胞培养的目的主要是获得植物生长和生存所必需的次生代谢物B．植物组织培养时，应对外植体进行灭菌处理以防止培养基及愈伤组织污染C．在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，可直接获得染色体加倍的细胞D．叶肉细胞往往带病毒且细胞的全能性较低，故培育脱毒植物适宜选茎尖而不选叶片√D

解析：植物细胞培养的主要目的是通过大规模的细胞培养，以获得人类所需的细胞次生代谢物，细胞次生代谢物不是植物细胞生长和生存所必需的，A错误；植物组织培养时，应对外植体进行消毒处理，培养基需要进行灭菌处理，这样可以防止杂菌污染，B错误；在培养愈伤组织时加入细胞融合的诱导剂，不能直接获得染色体加倍的细胞，因为愈伤组织细胞具有细胞壁，阻止了原生质体的融合，C错误；叶肉细胞往往带病毒且细胞的全能性较低，而茎尖不仅病毒极少，而且全能性较高，故培育脱毒植物适宜选茎尖而不选叶片，D正确。3．“中国航天文创”于2021年七夕节