高三一轮复习生物：植物细胞工程课件

第51讲植物细胞工程接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根驯化移栽脱分化再分化再分化植物细胞工程的基本技术：植物组织培养和植物体细胞杂交技术。考点一植物组织培养技术

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一、植物组织培养技术1.概念：外植体(常见的有：茎尖、幼嫩的叶片、花药)2.过程：接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根驯化移栽脱分化再分化再分化是一种无性生殖方式①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的

，转变成

的细胞，进而形成愈伤组织的过程。②愈伤组织：脱分化产生的

团块。③再分化：愈伤组织重新分化成

等器官的过程。结构和功能未分化不定形的薄壁组织芽、根二、植物细胞的全能性分化成其他各种细胞生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因激素温度和pH二、植物细胞的全能性分化成其他各种细胞生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因激素温度和pH三、菊花的组织培养流水酒精无菌水次氯酸钠0.5~1cm1/3~1/2愈伤组织封口膜18~22生芽生根生长素/细胞分裂素植物组织的发育方向高促生根低促生芽适中促愈伤组织形成简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤诱导形成愈伤组织要避光，诱导生芽要照光。封口膜消过毒生长三、菊花的组织培养培养基植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。C2.关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(

) A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质 B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同 C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理 D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化白菜甘蓝白菜-甘蓝考点二植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用1.概念与原理不同来源杂种细胞新植物体流动性全能性一、植物体细胞杂交技术2.操作流程：(1)过程①的目的是

，用到的酶是

和

。去除细胞壁获得原生质体纤维素酶果胶酶2.操作流程：(2)过程②为

，人工诱导的物理法包括

、

等，化学法包括

、高Ca2＋—高pH融合法等原生质体的诱导融合电融合法离心法聚乙二醇(PEG)融合法注意：两两融合的杂交细胞有多种，包括AA、BB和AB，符合要求的只有AB，所以需要进行筛选。2.操作流程：(3)过程③为融合的原生质体再生出

，这是融合成功的标志(4)过程④为

，过程⑤为

。细胞壁脱分化再分化需要用到的细胞器：高尔基体、线粒体（供能）植物体细胞杂交技术包括植物细胞融合和植物组织培养两个阶段，依据的原理不同。（5）所得杂种植株属于异源多倍体，变异类型为染色体数目变异3.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析4个染色体组2个染色体组 4、植物体细胞杂交的意义

在打破__________，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生殖隔离植物繁殖的新途径1高效、快速地实现种苗的大量繁殖保持优良品种的遗传特性特点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，适合自动化管理，有利于进行工厂化生产二、植物细胞工程的应用植物繁殖的新途径1植物顶端分生区附近(如茎尖)【特别注意】“脱毒”≠“抗毒”脱毒是指本身不带病毒，而抗毒是指具有抵抗病毒的能力二、植物细胞工程的应用作物新品种的培育2项目单倍体育种突变体的利用原理优点过程

染色体数目变异和植物细胞的全能性明显缩短育种年限突变和植物细胞的全能性产生新基因，大幅度改良某些性状一种特殊的组织培养技术二、植物细胞工程的应用细胞产物的工厂化生产3初生代谢物次生代谢物

初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等

次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。次生代谢物是一类小分子有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物应用多、产量低二、植物细胞工程的应用

考点二

植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用细胞产物的工厂化生产3解决办法：利用植物细胞培养来获得目标产物在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术生产流程：愈伤组织细胞悬液优点：快速高效，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制实例：人参皂苷、紫草宁和紫杉醇的工厂化生产A考向1

围绕植物体细胞杂交技术，考查科学思维1.(2024·西工大附中调研)科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交，最终获得了杂种植株，相关过程如图所示。有关分析正确的是(

)A.过程①应将叶片上表皮向上，置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中B.过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成C.④过程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促进原生质体融合D.⑤进行脱分化和再分化过程，杂种植株一定具有马铃薯和西红柿的优良性状C考向2结合植物细胞工程的应用，考查科学思维能力3.(2024·河南名校联盟)为拯救珍稀植物红豆杉，并同时获得高抗癌活性物质——紫杉醇，科研小组设计了如图所示的实验流程。下列相关叙述正确的是(

)A.诱导红豆杉茎尖经过再分化过程形成愈伤组织B.整个培养过程中生长素和细胞分裂素的比例固定不变C.用液体培养基扩大培养愈伤组织生产紫杉醇时，通常要通入无菌空气D.同一植株不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型一定相同关键·真题必刷1.(2023·广东卷，12)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.融合的细胞即为杂种细胞 D.杂种细胞可能具有生长快速的优势C解析在细胞融合前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，再诱导原生质体融合，A正确；人工诱导原生质体融合有物理法和化学法，用高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合，B正确；融合的细胞中有人参根－人参根细胞、人参根－胡萝卜根细胞、胡萝卜根－胡萝卜根细胞，只有人参根－胡萝卜根细胞才是杂种细胞，C错误；杂种细胞含两种细胞的遗传物质，可能具有生长快速的优势，D正确。D2.(2022·浙江6月选考，23)下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(

) A.用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒 B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换 C.组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富 D.不带叶片的菊花茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株解析自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用70%酒精消毒30s，再用无菌水清洗，然后用5%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染，并不影响气体交换，B错误；组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软，持水性也较好，有利于幼苗的生根和叶片的生长，C错误；不带叶片的菊花茎切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。3.(2022·辽宁卷，14)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是(

) A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中 B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变 C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变 D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体D解析花青素是水溶性色素，主要存在于蓝莓细胞的液泡中，A正确；适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率，以及时清除多酚类化合物被氧化成的褐色醌类化合物，以减少褐变，B正确；接种外植体时，在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确；宜选用蓝莓幼嫩叶片为材料制备外植体，因为幼嫩叶片细胞分裂旺盛、易培养，D错误。4.(2023·重庆卷，15)某小组以拟南芥原生质体为材料，研究了生长素(IAA)、组蛋白乙酰化及R基因对原生质体形成愈伤组织的影响。野生型(WT)和R基因突变型(rr)的原生质体分别经下表不同条件培养相同时间后，检测培养材料中R基因表达量，并统计愈伤组织形成率，结果如图所示，据此判断，下列叙述正确的是(

)编号原生质体培养条件①WT培养基②WT培养基＋合适浓度的IAA③rr培养基④rr培养基＋合适浓度的IAA⑤WT培养基＋组蛋白乙酰化抑制剂A.组蛋白乙酰化有利于WT原生质体形成愈伤组织B.R基因通过促进IAA的合成提高愈伤组织形成率C.组蛋白乙酰化通过改变DNA碱基序列影响R基因表达量D.若用IAA合成抑制剂处理WT原生质体，愈伤组织形成率将升高答案A解析分析图表信息，①②对照，说明IAA会促进野生型R基因表达量，进而提高愈伤组织形成率。③④对照，说明在不存在R基因时，IAA对突变型愈伤组织形成率没有影响。①⑤对照，说明组蛋白乙酰化抑制剂会抑制R基因的表达，进而预测其抑制WT原生质体愈伤组织的形成，即组蛋白乙酰化会促进WT原生质体形成愈伤组织。根据以上分析，A正确，B、D错误；组蛋白乙酰化属于表观遗传的机制之一，其本身不会改变DNA的碱基序列，C错误。5.(2022·重庆卷，5)植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应(如表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是(

)CA.WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性B.WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累C.ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性D.体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制条件基因表达产物和相互作用效应①WOX5维持未分化状态②WOX5＋PLT诱导出根③WOX5＋ARR2，抑制ARR5诱导出芽解析根据表格信息可知，WOX5能维持未分化状态，使植物细胞保持分裂能力强、较大的全能性，若WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞分裂能力强、分化程度低的特性，A正确；由题干信息“生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生”，再结合表格信息，WOX5＋PLT可诱导出根，可推测WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累，B正确；由题意可知，生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生，而抑制ARR5能诱导出芽，可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多，故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性，C错误；由题干信息可知，出芽或出根都是生长素与细胞分裂素含量不均衡时才会发生，故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制，D正确。6.(2023·新课标卷，35)根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系，根瘤菌侵入豆科植物根内可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。为了寻找抗逆性强的根瘤菌，某研究小组做了如下实验：从盐碱地生长的野生草本豆科植物中分离根瘤菌；选取该植物的茎尖为材料，通过组织培养获得试管苗(生根试管苗)；在实验室中探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列问题。 (1)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养，可以获得纯培养物，此实验中的纯培养物是______________________________________。由一个根瘤菌繁殖所获得的根瘤菌群体 ②表示的过程是________。由外植体最终获得完整的植株，这一过程说明植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指_______________________________________________________________________。脱分化再分化

细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能(3)研究小组用上述获得的纯培养物和试管苗为材料，研究接种到试管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是将生长在培养液中的试管苗分成甲、乙两组，甲组中滴加根瘤菌菌液，让试管苗长出根瘤。然后将甲、乙两组的试管苗分别转入________的培养液中