知识清单34 植物细胞工程-2025年高考生物一轮复习知识清单

知识清单34植物细胞工程内容概览知识导图：感知全局，了解知识要点考点清单：3大考点总结，梳理必背知识、归纳重点易混易错：4个错混点梳理，高效查漏补缺真题赏析：感知真题、知识链接、知己知彼考点1植物组织培养技术1．植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，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。2．植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性(具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整植株的潜力)。3．过程(1)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞(2)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。(3)愈伤组织：植物细胞脱分化形成的不定形的薄壁组织团块(4)再分化：愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程。(5)生长发育：脱分化和再分化都是在含有营养物质和外源激素的试管中完成的。再分化之后，要将试管苗移到大田中栽培或进行无土栽培，使之进一步生长发育为具有根、茎、叶且能开花、结果的完整植株。4．操作实例——菊花的组织培养注意说明：生长素与细胞分裂在植物组织培养中是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。因二者比值不同而效果不同。当比值高时，有利于根的分化而抑制芽的形成；当比值低时，有利于芽的分化而抑制根的形成：当比值适中时，促进愈伤组织的形成。考点2植物体细胞杂交技术1．植物体细胞杂交技术是指：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新植物体的技术。2．原理：细胞膜的流动性(原生质体融合)、植物细胞具有全能性(杂种细胞培养成杂种植株)。3．过程(1)原生质体融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。(2)植物体细胞杂交成功的标志：形成杂种植株。4．意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势教材拾遗：番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样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。考点3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养技术。(2)作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。2．作物新品种的培育3．细胞产物的工厂化生产(1)植物代谢物(2)细胞产物的工厂化生产①植物细胞培养技术：在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖。②实例：从紫草细胞中提取紫草宁；从高产紫杉醇的细胞中提取紫杉醇；利用人参细胞生产人参皂苷。教材拾遗：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此，在整个生命过程中一直进行着；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。易错点1植物组织培养的关键(1)条件：离体，一定的营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)。(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。(4)光照的应用：脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。易错点2有关植物体细胞杂交的易错点(1)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。(2)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有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组：杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。易错点3杂种植物遗传物质的变化(1)遗传特性：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)染色体组数①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体，属于异源多倍体，变异类型属于染色体变异。③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。易错点4植物体细胞杂交和有性杂交的辨析1．(2024·江苏·高考真题)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是(

)A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养[答案]C．[解析]A、步骤①添加纤维素酶或果胶酶去除细胞，其原理是酶的专一性，A错误；B、步骤②吸取原生质体放入等渗液中清洗，否则会导致原生质体吸水涨破，B错误；C、结合图示可知原生质体处于甘露醇和蔗糖溶液之间，因而可推测原生质体的密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间，C正确；D、台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，染成蓝色的原生质体活性差或死亡，D错误。故选C。知识链接：植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞，进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。植物体细胞杂交依据的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。2．(2024·甘肃·高考真题)兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图。下列叙述正确的是(

)A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体[答案]D．[解析]A、在脱分化过程中，1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块，A错误；B、愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，但基因重组发生在减数分裂过程中，而愈伤组织细胞的分化过程是有丝分裂，所以不会发生基因重组，B错误。C、3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值应该小于1，C错误；D、百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此可以作为该研究中的外植体，D正确；故选D。知识链接：植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。3．(2024·湖北·高考真题)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是(

)A．过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异B．过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合C．过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素D．可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株[答案]B．[解析]A、酶解是为了去除植物细胞的细胞壁，过程①中酶处理的时间不同，说明两种亲本的细胞壁结构有差异，A正确；B、过程②为原生质体的融合，常用PEG诱导原生质体融合，灭活的仙台病毒可诱导动物细胞融合，不能用于植物，B错误；C、过程④脱分化和⑤再分化的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素，但在两个过程中比例不同，C正确；D、植物丙是植物甲和植物乙体细胞杂交形成的个体，应具备两者的遗传物质，因此可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。故选B。知识链接：杂种细胞再生出新的细胞壁是体细胞融合完成的标志，细胞壁的形成与细胞内高尔基体有重要的关系。植物体细胞杂交技术可以克服远源杂交不亲和的障碍、培育作物新品种方面所取得的重大突破。4．(2024·吉林·高考真题)迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是(

)A．迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体B．诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸C．悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团D．茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率[答案]B．[解析]A、迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体，生长旺盛，分裂能力较强，A正确；B、诱导愈伤组织时需加入NAA和细胞分裂素，B错误；C、悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，获得更多的营养物质和氧气，使得其可以进一步分裂，C正确；D、加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量，推测茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物(不是植物生长所必须的)的合成速率，D正确。故选B。知识链接：细胞产物的工厂化生产植物细胞培养技术：在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖。实例：从紫草细胞中提取紫草宁；从高产紫杉醇的细胞中提取紫杉醇；利用人参细胞生产人参皂苷。5．(2024·浙江·高考真题)山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是(

)外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽[答案]D．[解析]A、芽尖等分生组织分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A正确；B、培养基中有大量的营养物质容易被细菌污染，加入抗生素可降低杂菌的污染，B正确；C、将丛生芽切割后转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养，其又可分为第二代培养、第三代培养等。大多数植物每隔4~6周进行一次继代培养，每进行一次继代培养，培养物一般能增殖3~4倍。正因为培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍，可实现快速繁殖，C正确；D、提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根而不是芽，D错误。故选D。知识链接：植物组织培养技术：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞(外植体)→愈伤组织→胚状体→植株(新植体)。2、原理：植物细胞的全能性。3、条件：①细胞离体和适宜的外界条件(如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等)；②一定的营养(无机、有机成分)和植物激素(生长素和细胞分裂素)。6．(2024·安徽·高考真题)植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素，设计了以下实验流程和培养装置(如图)，请同学们进行评议。下列评议不合理的是(

)A．实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织，制备悬浮细胞B．装置中的充气管应置于液面上方，该管可同时作为排气管C．装置充气口需要增设无菌滤器，用于防止杂菌污染培养液D．细胞培养需要适宜的温度，装置需增设温度监测和控制设备[答案]B．[解析]A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，欲利用愈伤组织制备悬浮细胞，可用纤维素酶和果胶酶进行处理愈伤组织，A正确；B、装置中的充气管应置于液面下方，以利于培养液中的溶氧量的增加，该管不能同时作为排气管，B错误；C、为了防止杂菌污染培养液，装置充气口需要增设无菌滤器，C正确；D、细胞培养时需要保证适宜的温度，因此装置需增设温度监测和控制设备，D正确。故选B。知识链接：植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术7．[多选](2024·江苏·高考真题)图示普通韭菜(2n=16)的花药结构。为了快速获得普通韭菜的纯系，科研人员利用其花药进行单倍体育种。下列相关叙述正确的有(

)A．花粉细胞和花药壁细胞均具有全能性B．培养基中生长素与细胞分裂素的比例影响愈伤组织再分化C．镜检根尖分生区细胞的染色体，可鉴定出单倍体幼苗D．秋水仙素处理单倍体幼苗，所得植株的细胞中染色体数都是16[答案]ABC．[解析]A、花粉细胞含有一个完整的染色体组，花药壁细胞含有2个染色体组，都含有该生物生长发育繁殖的全部遗传信息，均具有全能性，A正确；B、愈伤组织再分化过程中，如果细胞分裂素和生长素同时使用，且生长素用量较高，有利于根的分化、抑制芽的形成，如果同时使用，且细胞分裂素用量较高，有利于芽的分化、抑制根的形成，所以培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向，B正确；C、单倍体幼苗细胞含有的染色体数目减半，因此可镜检根尖分生区细胞的染色体，鉴定出单倍体幼苗，C正确；D、秋水仙素处理单倍体幼苗，可能有些细胞染色体数目没有加倍，只含有8条，D错误。故选ABC。知识链接：生长素与细胞分裂素的用量比值高，有利于根的分化，抑制芽的形成；用量比值低，有利于芽的分化，抑制根的形成；用量比值适中，促进愈伤组织的形成。8．(2024·山东·高考真题)下列关于植物愈伤组织的说法正确的是()A．用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体B．融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织C．体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的2个细胞核D．通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖[答案]BD．[解析]A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，故用果胶酶和纤维素酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体，A错误；B、用纤维素酶和果胶酶分