高三一轮复习生物：植物细胞工程课件

2024届一轮复习10.3植物细胞工程《步步高》P328-333教材P46-62学程P73-83聚焦概念概念4

细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品

4.1

植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术

4.1.1

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

4．1．2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4．1．3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【学习目标】1．概述植物组织培养的原理和过程，体验植物组织培养技术2.简述植物体细胞杂交技术3．说出快速繁殖技术的概念、特点和应用的实例。4．分析培育脱毒作物的原因、选材部位、流程、优点以及其他应用的实例。5．说出单倍体育种的流程和优点。6．以生产紫杉醇为例，分析细胞产物工厂化生产的流程、优势以及其他实例。复习提纲1.植物组织培养概念？原理？主要步骤？什么是外植体？脱分化？愈伤组织？再分化？植物组织培养条件？2.如何配置MS培养基？外植体如何消毒？炼苗的目的？组培至少需要几种培养基？植物激素对植物组织培养的影响？3.植物体细胞杂交概念？原理？基本过程？如何获得原生质体？诱导融合方法？体现膜的什么特点？融合完成的标志？意义？4.如何获得人工种子？优点？5.快速繁殖的技术？原理？优点？特点？6.培育脱毒作物技术？材料选取？脱毒方法？优点？与抗毒苗的区别？7.种质保存环境？优点？8.细胞代谢产物的工厂化生产过程？次生代谢产物？植物组织培养和植物细胞培养的比较9.单倍体育种原理？过程？优点？10.突变体的应用所涉及原理？过程？优点？缺点？考点一植物组织培养技术苏教P47一、概念学程P73苏教P47一、主要步骤浙科P45蔗糖在植物组织培养基中起到能源物质和渗透调节剂的作用。一般用蔗糖而非葡萄糖的原因如下：1.蔗糖除供能之外，还能诱导愈伤组织组织的再分化；2.培养基高温灭菌时，蔗糖更稳定，葡萄糖比蔗糖容易碳化；3.植物细胞中含有蔗糖转化酶，可以吸收和利用蔗糖，蔗糖又比葡萄糖便宜；4.植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，减少成本利益；5.同样作为碳源和能源物质，蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定；6.植物组织培养过程中，要特别注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖，而较少利用蔗糖，因此采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染；7.从能源供应来说，相同物质的量浓度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量多。浙科P45苏教P48人教教参P88人教苏教浙科浙科人教P35-36浙科封口膜透气性好，可防止杂菌进入瓶内，有极高的弹性和疏水性。人教教参选3P89蛭石和珍珠岩有透气、保水、持肥、保温的特点，蛭石还有良好的缓冲性，具有阳离子交换能力，并含有植物所需的镁和钾。1.概念利用

，在无菌条件下，将

的植物器官、组织、细胞或

等，在

上培养，使其发育成

植株的技术。归纳

夯实必备知识细胞全能性离体原生质体培养基部分或完整全能性原因：几乎生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都具有发育成为完整个体所必需的全部基因。从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。原理：植物细胞的全能性1.植物组织培养概念？原理？主要步骤？什么是外植体？脱分化？愈伤组织？再分化？植物组织培养条件？2.主要步骤外植体表面无菌水无菌结构和功能脱分化发育途径分生能力愈伤组织茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体培养基一般有水、无机盐、碳源、氮源、维生素和植物激素逐渐适应自然环境根、芽植物体脱分化再分化培养条件：①离体、无菌②营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素：

细胞分裂素生长素遮光一定的光照愈伤组织离体的植物器官、组织或细胞（外植体）如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞失去特有结构和功能转变成未分化的细胞愈伤组织重新分化为芽、根等器官芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照植物组织培养技术3.天竺葵的组织培养母液瓶口或瓶壁上高压蒸汽灭菌锅彻底灭菌2.如何配置MS培养基？外植体如何消毒？炼苗的目的？组培至少需要几种培养基？植物激素对植物组织培养的影响？幼嫩70%氯化汞叶脉外植体6~8灼烧交叉污染生芽生根蛭石或珍珠岩人教P36-37深度思考①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？提示

植物细胞的全能性。②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？提示

实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。深度思考③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示

植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。深度思考④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？提示

光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。深度思考⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于

繁殖，因为__________________________________________________________________

。无性植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生总结提升生长素、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“生”分裂又分化，同“使”分化频率高总结提升生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响(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/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、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”愈伤考向植物组织培养1.(多选)(2023·江苏南通高三期末)SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育能够产生SOD农作物新品种的一种方式，有关叙述错误的是突破

强化关键能力A.①过程中最常用的方法是采用Ca2＋处理法将SOD基因导入植物细胞B.②需要进行照光培养，以诱导叶绿素的形成C.③表示再分化过程，无需严格的无菌操作D.该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性√√√2.(2019·全国Ⅲ，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。切取洁净的胡萝卜根段→对根段进行消毒→切取1cm3左右带有形成层的组织块→①

②

③接种组织块→诱导组织块形成愈伤组织→诱导愈伤组织形成试管苗④

⑤

⑥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______________________________________。全能性(或形成完整植株所需的全部基因)切取洁净的胡萝卜根段→对根段进行消毒→切取1cm3左右带有形成层的组织块→①

②

③接种组织块→诱导组织块形成愈伤组织→诱导愈伤组织形成试管苗④

⑤

⑥(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是_____________________________。形成层容易诱导形成愈伤组织切取洁净的胡萝卜根段→对根段进行消毒→切取1cm3左右带有形成层的组织块→①

②

③接种组织块→诱导组织块形成愈伤组织→诱导愈伤组织形成试管苗④

⑤

⑥(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________________________________________________________________________________。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。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)切取洁净的胡萝卜根段→对根段进行消毒→切取1cm3左右带有形成层的组织块→①

②

③接种组织块→诱导组织块形成愈伤组织→诱导愈伤组织形成试管苗④

⑤

⑥(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是____________________________________________。(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。诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用遗传特性无性考点二植物体细胞杂交技术原理苏教P521.概念①原生质体的制备浙科P56（2020年1月浙江选考T29）（1）为了获取某植物叶片无菌的原生质体，先将叶片经表面消毒并去除下表皮，再将其置于经灭菌处理的较高渗透压的混合酶液中。酶解后，经多次离心获得原生质体。然后测定该原生质体的活性，可采用的方法有

（答出2点即可）。染色法、渗透吸水失水②原生质体的融合浙科P56③杂种细胞的筛选与培养浙江高考2023年1月节选

甲植株细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究。若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的

为外植体。叶片植物体细胞杂交技术过程A细胞B细胞正在融合的原生质体再生出细胞壁脱分化再分化移栽杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株人教教参P92杂种植物的鉴定人教

课后习题P38

生物体内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，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。(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，则：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

，其体细胞中染色体数为____

条，

个染色体组，基因型为

。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

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。异源四倍体(2x＋2y)4AabbccDd单倍体考向植物体细胞杂交技术3.疣粒野生稻(2n＝24)对白叶枯病的抗性持久而且稳定，是理想的抗病育种材料。为了充分利用疣粒野生稻资源，通过采用疣粒野生稻和栽培稻(2n＝24)体细胞杂交的方法获得后代，从而实现疣粒野生稻遗传物质向栽培稻转移。下列相关叙述错误的是A.疣粒野生稻和栽培稻之间存在生殖隔离，自然条件下不能进行基因交流B.两种水稻细胞经酶解去壁、诱导融合后可通过观察染色体数目筛选出杂种细胞C.杂种水稻的组织培养过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化D.经组织培养获得的杂种幼苗，一般需要经过由无菌到有菌的炼苗过程才能用

于生产实践√突破

强化关键能力4.(多选)如图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确的是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—马铃薯”属于

异源六倍体D.该过程体现了植物细胞的全能性√√考点三植物细胞工程的应用人教P41人教P41（1）人工种子有哪些结构？人工胚乳有哪些成分？为了促进胚状体的生长发育。我们还可以向人工胚乳中加入哪些物质?（2）与天然种子相比，人工种子可能具有哪些优越性

人工种皮、人工胚乳和胚状体；主要成分包括无机盐、糖类和蛋白质等营养物质；植物生长调节剂

①制种快

②制种不受季节限制③人工胚乳可提供更好的营养供应，还可提供相应成分增强抵抗疾病的能力1.人工种子(3)人工种子的胚状体和常规种子的胚在来源上有何区别？

人工种子的胚状体是无性繁殖（植物组织培养）的结果，常规种子的胚是有性繁殖的结果。4.如何获得人工种子？优点？2.快速繁殖实现种苗的快速繁殖保持优良品种的遗传特性5.快速繁殖的技术？原理？优点？特点？

植物组织培养；细胞的全能性。

下图为兰花的微型繁殖，据图回答下列问题：(1)微型繁殖技术的手段及所依据的原理分别是什么？

微型繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候和地域等自然条件的限制。(2)快速繁殖技术得到的产品会不会出现性状分离？原因是什么？(3)从所需条件看，微型繁殖与传统育种方法相比有哪些优点？

不会；快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。2.快速繁殖3.培育脱毒植物植物生长点部位植物脱毒的物理方法：热疗法、冷疗法

化学方法：嘌呤和嘧啶类似物、抗生素等苏教P59植物顶端分生区部分6.培育脱毒作物技术？材料选取？脱毒方法？优点？与抗毒苗的区别？3.培育脱毒植物

植物生长点部位，如茎尖、花药等。因为这些部位没有维管束，病毒难以进入，故病毒浓度很低或无病毒，通过组织培养的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。(1)作物脱毒进行组织培养时一般选取什么部位？为什么？（2）脱毒苗与抗毒苗有何区别？

脱毒苗：是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。

抗毒苗：是把某抗病基因导入到受体植株中，并通过一定的方法培育形成的，属于基因工程的范畴。(3)微型繁殖、作物脱毒、人工种子都需要培育成完整植株吗？

作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。

人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化胚状体或生产人工种子微型繁殖、作物脱毒3.培育脱毒植物4.种质保存液氮遗传7.种质保存环境？优点？5.细胞代谢产物的工厂化生产(1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，可能对该植物无明显生理功能，也不是该植物生长和繁殖所必需的，但在植物抗病、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)细胞代谢产物的工厂化生产：人们利用

来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养8.细胞代谢产物的工厂化生产过程？次生代谢产物？人教P41植物组织培养和植物细胞培养的比较应用快速繁殖、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、紫杉醇等比较项目植物组织培养植物细胞培养利用原理

培养基

培养对象离体的植物器官、组织、细胞或原生质体由分散得到的悬浮细胞培养过程外植体愈伤组织芽、根→植物幼苗愈伤组织→分散成悬浮细胞→继代培养→细胞次生代谢产物培养目的植物体细胞的次生代谢产物植物细胞的全能性细胞增殖固体培养基液体培养基5.细胞代谢产物的工厂化生产6.单倍体育种原理：染色体数目变异优点：①明显缩短育种年限；②可获得纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传。9.单倍体育种原理？过程？优点？(1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。(2)单倍体育种具有什么优点？子代是能稳定遗传的纯合子，极大地缩短了育种年限。（3）花药经组织培养后形成的幼苗都是单倍体幼苗吗？花药由花药壁和花粉囊及其中的花粉等结构组成，既含有生殖细胞又含有体细胞，经植物组织培养后可形成单倍体或二倍体幼苗。6.单倍体育种7.突变体的利用10.突变体的应用所涉及原理？过程？优点？缺点？技术原理优点缺点诱变育种提高生物变异的频率，使后代变异频率较快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育种进程盲目性大，需大量处理供试材料杂交育种使位于不同个体的优良性状，集中于一个个体周期长，难以克服

的障碍单倍体育种后代均为纯种，能

；明显缩短

。技术复杂，须与杂交育种配合多倍体育种染色体变异器官大，提高产量和营养成分适用于植物，动物方面难以开展细胞工程育种细胞生物学和分子生物学原理克服

的障碍；扩大了用于杂交的亲本组合范围；定向改变生物遗传性状不能按人们的需要表现出亲代的优良性状基因突变基因重组染色体变异远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和稳定遗传育种年限深度思考(1)如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？提示利用植物组织培养技术快速繁殖兰花。具体操作为取兰花幼嫩部位消毒后置于诱导形成愈伤组织的培养基中培养，经脱分化形成愈伤组织，转接到诱导生根培养基上，再分化形成胚状体或丛芽，移栽获得兰花植株。(2)如何获得大量的紫杉醇？提示通过筛选出高产紫杉醇的细胞，利用植物细胞培养获得紫杉醇。考向植物细胞工程的应用5.生产人工种子不受季节限制，可能更快地培养出新品种，还可以在凝胶包裹物里加入天然种子可能没有的有利成分，使人工种子具有更加好的营养供应和抵抗疾病的能力，从而获得更加茁壮生长的可能性。下列不是人类发展人工种子原因的是A.人工种子结构完整体积小，便于储藏运输B.人工种子技术，可以克服不同物种间远缘杂交不亲和障碍C.供制作人工种子的原料丰富繁殖快，可快速繁殖D.制作人工种子时，不受季节、地域的限制√突破

强化关键能力6.草莓营养价值较高，但草莓是无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致品质变差。科研人员通过热处理结合茎尖培养法，取得了较好的脱毒效果，实验结果如下表(S代表成活率，D代表脱毒率)。下列相关叙述错误的是茎尖长度(mm)38℃热处理时间(d)102030400.3～0.5S：36.7%；D：81.8%S：40.0%；D：83.3%S：30.0%；D：100%S：16.7%；D：100%0.5～0.8S：60.0%；D：66.7%S：60.0%；D：72.2%S：50.0%；D：93.3%S：40.0%；D：100%0.8～1.0S：93.3%；D：57.1%S：85.7%；D：69.2%S：60.0%；D：94.4%S：46.7%；D：92.8%A.茎尖培养利用的原理是细胞的全能性B.热处理的目的可能是阻止病毒进入茎尖C.脱分化时应给予光照促进愈伤组织的形成D.一般情况下，脱毒率与茎尖大小呈负相关茎尖长度(mm)38℃热处理时间(d)102030400.3～0.5S：36.7%；D：81.8%S：40.0%；D：83.3%S：30.0%；D：100%S：16.7%；D：100%0.5～0.8S：60.0%；D：66.7%S：60.0%；D：72.2%S：50.0%；D：93.3%S：40.0%；D：100%0.8～1.0S：93.3%；D：57.1%S：85.7%；D：69.2%S：60.0%；D：94.4%S：46.7%；D：92.8%√脱分化时应避光处理，促进愈伤组织的形成，C项错误。7.(2023·江苏宿迁高三模拟)植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述错误的是A.用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性B.光照会抑制愈伤组织的形成，植物组织培养全过程均需避光进行C.植物组织培养使用的MS培养基中并不都需添加植物激素D.制备脱毒种苗时，脱毒苗比率与剥离的茎尖大小密切相关√四重温高考真题演练1.(2020·山东，13)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原因断裂，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，将普通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1234A.过程①需使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√12342.(2021·江苏，5)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是A.为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构C.提高培养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养获得的再生苗不会出现变异√12343.(2019·江苏，20)为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性√123412344.(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有______________________________________(答出2点即可)。能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快1234(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是__________________________