第2章 细胞工程 第1节 2植物细胞工程的应用(共51张PPT)
文档属性
| 名称 | 第2章 细胞工程 第1节 2植物细胞工程的应用(共51张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-17 22:53:36 | ||
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文档简介
(共51张PPT)
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
课标要点 学法指导
1．列举植物繁殖的新途径的应用实例 2．阐述作物新品种培育的过程及优点 3．举例说明细胞产物的工厂化生产的过程 1．结合具体实例，说明植物细胞工程在微型繁殖、作物脱毒等方面的应用
2．结合必修2教材中的染色体变异和基因突变的原理来理解植物组织培养在培育作物新品种方面的应用
3．结合植物组织培养的流程图，阐述细胞产物的工厂化生产的过程
知识导图
作物繁殖的新途径
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技术：用于快速繁殖优良品种的技术，也叫__________技术。
(2)特点：①保持优良品种的____________。
②高效、快速地实现种苗的____________。
(3)对象：一些优良的__________、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
微型繁殖
遗传特性
大量繁殖
观赏植物
2．作物脱毒
(1)材料：植物顶端__________附近(如茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至__________。
(2)脱毒苗：切取___________________进行组织培养获得的。
(3)优点：使农作物______________明显优于没有脱毒的农作物。
(4)实例：马铃薯、草莓、大蒜、香蕉等无病毒植株。
分生区
无病毒
一定大小的茎尖
产量和品质
微型繁殖是无性生殖吗？
微思考
【答案】微型繁殖实际是一种无性生殖，没有两性生殖细胞的参与，繁殖过程只有有丝分裂，亲子代细胞内遗传物质相同，因此，能保证亲子代遗传特性不变。
若要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织 ( )
A．叶 B．花粉
C．根 D．茎尖
【答案】D
【解析】茎尖分裂速度十分迅速，病毒来不及侵染，且茎尖细胞的全能性较高，容易诱导脱分化形成愈伤组织。
作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)方法：____________→离体培养→________植株→染色体加倍→ ________植株。
(2)优点：①后代___________，②能明显缩短____________。
花药或花粉
单倍体
纯合子
稳定遗传
育种年限
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于__________的状态，易受___________和___________(如________、__________等)的影响而产生________。
(2)利用：筛选出对人们有用的________，进而培育成__________。
(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。
不断增殖
培养条件
诱变因素
射线
化学物质
突变
突变体
新品种
单倍体育种中为何要进行人工诱导染色体加倍？常用的诱导方法是什么？
微思考
【答案】单倍体植株弱小，高度不育。通常用秋水仙素或低温处理单倍体幼苗，诱导其染色体数目加倍。
在植物组织培养过程中，容易获得突变体的原因是 ( )
A．培养的细胞一直处于不断增殖的状态
B．培养基营养丰富，易于植物生长
C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
【答案】A
【解析】在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
细胞产物的工厂化生产
1．细胞产物的工厂化生产
利用植物细胞培养来获得植物细胞的____________的过程。
2．植物细胞培养
在________条件下对__________细胞或细胞团进行培养使其______的技术。
次生代谢物
离体
单个植物
增殖
3．优点
不占用耕地，几乎不受______、______等的限制。
4．实例
人参皂苷、紫草宁、紫杉醇等的生产。
季节
天气
细胞产物的工厂化生产运用了什么技术？
微思考
【答案】植物组织培养技术。
进行细胞产物的工厂化生产的过程中，细胞需要培养到哪个阶段 ( )
A．愈伤组织阶段 B．生芽阶段
C．生根阶段 D．完整植株阶段
【答案】A
【解析】单个植物细胞或细胞团脱分化形成愈伤组织，再经悬浮培养愈伤组织细胞，然后收集细胞破碎提取即可。
植物繁殖的新途径
[知识归纳]
快速繁殖和作物脱毒的比较
项目 概念 优点
快速 繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 ①保持优良品种的遗传特性；②高效、快速地实现种苗的大量繁殖
作物 脱毒 植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，取茎尖等进行组织培养形成脱毒苗 ①获得高产、优质的脱毒植株；②繁殖速度快，保持植株的遗传特性
利用植物组织培养获得的脱毒苗具有抗毒特性吗？说明理由。
提示：不具有。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，培养过程是在无菌条件下进行的，获得的脱毒苗没有被病毒感染，不具有抗毒特性，要使其具有抗毒特性，可以用基因工程来解决。
素养达成：本重难点通过归纳总结植物繁殖的新途径，培养“科学思维”素养。
[对点精练]
1．利用植物的茎尖或叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株，这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是 ( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性
②这种技术叫作植物组织培养，仅用它就可以得到抗病毒植株
③这种技术属于细胞工程的应用领域之一
④这种技术是一种无性繁殖新技术
A．①④ B．②③
C．①②④ D．①③④
【答案】D
【解析】该过程称为植物组织培养，利用了植物细胞的全能性，用它可得到无病毒植株，但不能得到抗病毒植株，①正确、②错误；这种技术属于植物细胞工程的应用领域，③正确；这种技术没有经过两性生殖细胞的参与，是一种无性繁殖新技术，④正确，所以D正确。
2．甘薯由于能增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等越来越被人们喜爱。但甘薯属无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是 ( )
A．利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖
B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和，充分利用遗传资源
D．利用培养的愈伤组织容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变
【答案】B
【解析】利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖，A正确；茎尖等分裂旺盛部位无病毒感染，所以利用茎尖分生组织可以培养出无病毒且保持优良性状的幼苗，但这种幼苗不具有抗病毒的能力，脱毒≠抗病毒，B错误；原生质的融合原理是细胞膜的流动性，通过去壁、促融、细胞壁再生、组织培养技术可培育异源杂合体，C正确；愈伤组织具有分裂旺盛的特点，处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变，D正确。
[知识归纳]
1．几种生物育种方法的比较
作物新品种的培育和细胞产物工厂化生产
方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用
原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 花药细胞的全能性、染色体变异 基因突变、植物细胞的全能性
方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用
重要 步骤 原生质体融合、杂种细胞组织培养 脱分化、再分化 花药离体培养、诱导染色体数目加倍 对愈伤组织诱变处理
优点 克服远缘杂交不亲和的障碍 保持优良品种的遗传特性 明显缩短育种年限 提高突变率，获得优良性状
举例 培育“番茄－马铃薯”杂种植株 微型繁殖、脱毒苗培育 单育1号烟草 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草
1．单倍体育种和花药离体培养获得的植株有什么区别？
提示：单倍体育种和花药离体培养的区别：花药离体培养是单倍体育种的一个过程，该过程得到的植株一般是单倍体，表现出高度不育；单倍体育种是在花药离体培养的基础上，用秋水仙素或低温处理，获得纯合的植株，而且自交后代不发生性状分离。
2．根据培养目的的差异，细胞工程应用中的各项技术在植物组织培养时应分别培养到什么阶段？
提示：①快速繁殖、脱毒苗、单倍体育种、突变体利用：培养到完整植株。②细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤组织阶段，关键是看从哪种细胞、组织或器官中获得细胞产物。
素养达成：本重难点通过学习作物新品种的培育方法和细胞产物的工厂化生产，培养“科学思维”素养。
[对点精练]
【答案】C
【解析】通常用秋水仙素处理单倍体幼苗，通过抑制纺锤体的形成诱导染色体加倍，其作用的时期是有丝分裂前期，A错误；AaBb植株产生的花粉为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，故花药离体培养形成的单倍体A为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，它为aaBB的可能性为0，B错误；花粉细胞通过植物组织培养形成单倍体，需一定量的植物激素的诱导，C正确；花粉细胞经组织培养为单倍体植株，表明花粉细胞具有全能性，单倍体高度不育是由于其减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，难以形成配子，D错误。
2．植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的，下列有关植物细胞培养的叙述不正确的是 ( )
A．植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物
B．植物细胞培养技术快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制
C．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品
D．植物细胞培养需要在一定的温度、pH等条件下进行，但不需要进行无菌操作
【答案】D
【解析】植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物，A正确；植物细胞培养技术具有快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制的优点，B正确；利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品，C正确；植物细胞培养和植物组织培养一样，这个培养过程必须在无菌条件下进行，否则培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响细胞增殖和细胞次级代谢物的获得，D错误。
易错易混：单倍体育种得到的后代不一定都是纯合子
1．若单倍体植物是由二倍体(设基因型为AaBb)植株的配子发育而来，则基因型为AB、Ab、aB、ab的单倍体植株，经秋水仙素处理后基因型分别变为AABB、AAbb、aaBB、aabb，得到的全是二倍体，均为纯合子。
2．若单倍体植株是由四倍体(设基因型为AAaaBBbb)植株的配子发育而来
①若单倍体植株的基因型为AABB、AAbb、aaBB、aabb，经秋水仙素处理后基因型分别为AAAAB、AAAAbbbb、aaaaB、aaaabbbb，得到的全是四倍体，均为纯合子；②若单倍体植株的基因型为AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb，经秋水仙素处理后基因型分别变为AAaaBBbb、AAaaB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是四倍体，但均不是纯合子。
例1 科研工作者将基因型为Bb的某植物幼苗用秋水仙素处理，使其成为四倍体；再将该四倍体产生的配子进行离体培养成幼苗后再用秋水仙素处理使之染色体加倍。依据上述材料，你认为正确的判断组合是 ( )
①最终获得的后代有2种表型和3种基因型 ②上述育种方式包含了多倍体育种和单倍体育种 ③最终获得的后代都是纯合子 ④第二次秋水仙素处理后得到的植株是可育的
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
【答案】B
【解析】分析题干信息：某植物幼苗(Bb)→秋水仙素处理→四倍体(BBbb)→产生配子(BB、Bb、bb)→花药离体培养→单倍体幼苗(BB、Bb、bb)→秋水仙素处理→四倍体(B、BBbb、bbbb)。通过上述分析，最终获得的后代有2中表型、3种基因型，其中基因型为BBbb的个体为杂合子，①正确、③错误；由二倍体(Bb)经秋水仙素处理得到四倍体属于多倍体育种，由四倍体产生的配子经花药离体培养和秋水仙素处理后得到四倍体属于单倍体育种，该育种方法得到的后代由于减数分裂过程中同源染色体联会正常，所以是可育的，②④正确。
错因分析：一是对单倍体和单倍体育种的概念混淆不清；二是对单倍体育种的过程掌握不熟练，单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导染色体数目加倍两个过程；三是对单倍育种产生的结果理解不到位，单倍体育种的结果往往是获得正常植株，一般是纯种，而不是单倍体植株；四是对单倍体育种和多倍体育种的过程区分不清。
解题技巧：实验结果分析方法
例2 植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交等技术。植物组织培养是克隆植物的一种方法，在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导至关重要，科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响，实验结果如下表：
培养基代号 2,4－D/mg·L－1 6－BA/mg·L－1 愈伤组织诱导率/%
L1 1.0 0 65.41
L2 2.0 0 68.76
L3 3.0 0 91.01
L4 3.0 0.2 54.48
L5 3.0 0.5 57.35
L6 3.0 1.0 51.71
注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%
从上表可以得出的结论是___________________________________ ___________________________________________。
【答案】在基本培养基中添加较高浓度的2,4－D有利于形成愈伤组织，而添加6－BA则不利于形成愈伤组织
审题流程：
第一步 解读题干，提取有用信息
题干“科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织组织的影响”，从实验的目的分析，本实验是研究如何提高愈伤组织诱导率的。
第二步 对接实验分析方法，迁移运用
题干中“实验结果如下表：从上表可以得出的结论是”本实验是对实验结果进行分析的题型。首先找出实验的自变量(2,4－D的浓度和6－BA的浓度)，确定因变量(愈伤组织诱导率)；然后结合表格数据分析因变量随着自变量的变化(从表中数据可以看出2,4－D浓度为3.0 mg/L,6－BA浓度为0时，愈伤组织诱导率最高。)
第三步 结合实验结果，突破实验结论
由实验结果分析，可以得出“在基本培养基中添加较高浓度的2,4－D有利于形成愈伤组织，而添加6－BA则不利于形成愈伤组织”。
小练·素养达成
1．下列不属于植物细胞工程的应用的是 ( )
A．单倍体育种 B．获得脱毒草莓
C．微型繁殖杨树 D．水稻杂交育种
【答案】D
【解析】单倍体育种、获得脱毒草莓、微型繁殖杨树都运用了植物组织培养技术，属于植物细胞工程的应用，A、B、C不符合题意；在水稻杂交育种的过程中，不存在植物组织培养过程，也不涉及植物体细胞杂交，故杂交育种不属于植物细胞工程的应用，D符合题意。
2．下列育种措施，可以提高植物突变体出现概率的是 ( )
A．采用嫁接方法培育苹果新品种
B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草
C．用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D．用秋水仙素对棉花植株进行处理
【答案】C
【解析】愈伤组织具有旺盛的分裂能力，容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变，因此用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射，可以增加植物突变体出现的概率，C正确。
3．下图表示基因型为AaBb的水稻单倍体育种过程，下列说法不正确的是 ( )
A．图示花粉发育成的二倍体水稻的基因型为aaBB
B．单倍体育种比杂交育种时间短
C．AaBb水稻经单倍体育种可育出两种二倍体水稻
D．未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育
【答案】C
【解析】由基因型为aB的花粉发育成的单倍体水稻幼苗的基因型为aB，秋水仙素处理单倍体幼苗后得到的二倍体水稻的基因型为aaBB，A正确；单倍体育种相较于杂交育种来说，明显缩短了育种年限，B正确；AaBb植株的花粉的基因型有AB、Ab、aB、ab四种，花粉离体培养形成单倍体幼苗，用秋水仙素处理后形成的二倍体水稻有四种基因型，C错误；基因型为aB的花粉离体培养形成单倍体幼苗，单倍体高度不育，故未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育，D正确。
【答案】C
【解析】细胞全能性以细胞发育成完整生物体(或分化成其他各种细胞)为标志，而图中只是形成愈伤组织，并没有形成完整生物体(或分化成其他各种细胞)，A错误；图中①是脱分化过程，需要避光处理，B错误；图中①是脱分化过程，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，使用液体培养基，不需要添加琼脂，D错误。
A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性
B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂
【答案】C
【解析】γ射线照射愈伤组织，能诱发基因突变，白三叶草组织细胞的培养运用了植物细胞的全能性，A正确；过程①脱分化和②再分化的培养基中，不同植物生长调节剂——生长素和细胞分裂素的浓度比例不同，B正确；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化和基因的选择性表达，导致两者RNA种类不同，C错误；由于基因突变具有多害少利性和不定向性，需要通过检测与筛选培育作物新品种，所以过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂，D正确。
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
课标要点 学法指导
1．列举植物繁殖的新途径的应用实例 2．阐述作物新品种培育的过程及优点 3．举例说明细胞产物的工厂化生产的过程 1．结合具体实例，说明植物细胞工程在微型繁殖、作物脱毒等方面的应用
2．结合必修2教材中的染色体变异和基因突变的原理来理解植物组织培养在培育作物新品种方面的应用
3．结合植物组织培养的流程图，阐述细胞产物的工厂化生产的过程
知识导图
作物繁殖的新途径
1．快速繁殖
(1)快速繁殖技术：用于快速繁殖优良品种的技术，也叫__________技术。
(2)特点：①保持优良品种的____________。
②高效、快速地实现种苗的____________。
(3)对象：一些优良的__________、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
微型繁殖
遗传特性
大量繁殖
观赏植物
2．作物脱毒
(1)材料：植物顶端__________附近(如茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至__________。
(2)脱毒苗：切取___________________进行组织培养获得的。
(3)优点：使农作物______________明显优于没有脱毒的农作物。
(4)实例：马铃薯、草莓、大蒜、香蕉等无病毒植株。
分生区
无病毒
一定大小的茎尖
产量和品质
微型繁殖是无性生殖吗？
微思考
【答案】微型繁殖实际是一种无性生殖，没有两性生殖细胞的参与，繁殖过程只有有丝分裂，亲子代细胞内遗传物质相同，因此，能保证亲子代遗传特性不变。
若要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织 ( )
A．叶 B．花粉
C．根 D．茎尖
【答案】D
【解析】茎尖分裂速度十分迅速，病毒来不及侵染，且茎尖细胞的全能性较高，容易诱导脱分化形成愈伤组织。
作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)方法：____________→离体培养→________植株→染色体加倍→ ________植株。
(2)优点：①后代___________，②能明显缩短____________。
花药或花粉
单倍体
纯合子
稳定遗传
育种年限
2．突变体的利用
(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于__________的状态，易受___________和___________(如________、__________等)的影响而产生________。
(2)利用：筛选出对人们有用的________，进而培育成__________。
(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。
不断增殖
培养条件
诱变因素
射线
化学物质
突变
突变体
新品种
单倍体育种中为何要进行人工诱导染色体加倍？常用的诱导方法是什么？
微思考
【答案】单倍体植株弱小，高度不育。通常用秋水仙素或低温处理单倍体幼苗，诱导其染色体数目加倍。
在植物组织培养过程中，容易获得突变体的原因是 ( )
A．培养的细胞一直处于不断增殖的状态
B．培养基营养丰富，易于植物生长
C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
【答案】A
【解析】在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。
细胞产物的工厂化生产
1．细胞产物的工厂化生产
利用植物细胞培养来获得植物细胞的____________的过程。
2．植物细胞培养
在________条件下对__________细胞或细胞团进行培养使其______的技术。
次生代谢物
离体
单个植物
增殖
3．优点
不占用耕地，几乎不受______、______等的限制。
4．实例
人参皂苷、紫草宁、紫杉醇等的生产。
季节
天气
细胞产物的工厂化生产运用了什么技术？
微思考
【答案】植物组织培养技术。
进行细胞产物的工厂化生产的过程中，细胞需要培养到哪个阶段 ( )
A．愈伤组织阶段 B．生芽阶段
C．生根阶段 D．完整植株阶段
【答案】A
【解析】单个植物细胞或细胞团脱分化形成愈伤组织，再经悬浮培养愈伤组织细胞，然后收集细胞破碎提取即可。
植物繁殖的新途径
[知识归纳]
快速繁殖和作物脱毒的比较
项目 概念 优点
快速 繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 ①保持优良品种的遗传特性；②高效、快速地实现种苗的大量繁殖
作物 脱毒 植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，取茎尖等进行组织培养形成脱毒苗 ①获得高产、优质的脱毒植株；②繁殖速度快，保持植株的遗传特性
利用植物组织培养获得的脱毒苗具有抗毒特性吗？说明理由。
提示：不具有。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，培养过程是在无菌条件下进行的，获得的脱毒苗没有被病毒感染，不具有抗毒特性，要使其具有抗毒特性，可以用基因工程来解决。
素养达成：本重难点通过归纳总结植物繁殖的新途径，培养“科学思维”素养。
[对点精练]
1．利用植物的茎尖或叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株，这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是 ( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性
②这种技术叫作植物组织培养，仅用它就可以得到抗病毒植株
③这种技术属于细胞工程的应用领域之一
④这种技术是一种无性繁殖新技术
A．①④ B．②③
C．①②④ D．①③④
【答案】D
【解析】该过程称为植物组织培养，利用了植物细胞的全能性，用它可得到无病毒植株，但不能得到抗病毒植株，①正确、②错误；这种技术属于植物细胞工程的应用领域，③正确；这种技术没有经过两性生殖细胞的参与，是一种无性繁殖新技术，④正确，所以D正确。
2．甘薯由于能增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等越来越被人们喜爱。但甘薯属无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是 ( )
A．利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖
B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高
C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和，充分利用遗传资源
D．利用培养的愈伤组织容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变
【答案】B
【解析】利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖，A正确；茎尖等分裂旺盛部位无病毒感染，所以利用茎尖分生组织可以培养出无病毒且保持优良性状的幼苗，但这种幼苗不具有抗病毒的能力，脱毒≠抗病毒，B错误；原生质的融合原理是细胞膜的流动性，通过去壁、促融、细胞壁再生、组织培养技术可培育异源杂合体，C正确；愈伤组织具有分裂旺盛的特点，处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变，D正确。
[知识归纳]
1．几种生物育种方法的比较
作物新品种的培育和细胞产物工厂化生产
方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用
原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 花药细胞的全能性、染色体变异 基因突变、植物细胞的全能性
方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用
重要 步骤 原生质体融合、杂种细胞组织培养 脱分化、再分化 花药离体培养、诱导染色体数目加倍 对愈伤组织诱变处理
优点 克服远缘杂交不亲和的障碍 保持优良品种的遗传特性 明显缩短育种年限 提高突变率，获得优良性状
举例 培育“番茄－马铃薯”杂种植株 微型繁殖、脱毒苗培育 单育1号烟草 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草
1．单倍体育种和花药离体培养获得的植株有什么区别？
提示：单倍体育种和花药离体培养的区别：花药离体培养是单倍体育种的一个过程，该过程得到的植株一般是单倍体，表现出高度不育；单倍体育种是在花药离体培养的基础上，用秋水仙素或低温处理，获得纯合的植株，而且自交后代不发生性状分离。
2．根据培养目的的差异，细胞工程应用中的各项技术在植物组织培养时应分别培养到什么阶段？
提示：①快速繁殖、脱毒苗、单倍体育种、突变体利用：培养到完整植株。②细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤组织阶段，关键是看从哪种细胞、组织或器官中获得细胞产物。
素养达成：本重难点通过学习作物新品种的培育方法和细胞产物的工厂化生产，培养“科学思维”素养。
[对点精练]
【答案】C
【解析】通常用秋水仙素处理单倍体幼苗，通过抑制纺锤体的形成诱导染色体加倍，其作用的时期是有丝分裂前期，A错误；AaBb植株产生的花粉为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，故花药离体培养形成的单倍体A为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，它为aaBB的可能性为0，B错误；花粉细胞通过植物组织培养形成单倍体，需一定量的植物激素的诱导，C正确；花粉细胞经组织培养为单倍体植株，表明花粉细胞具有全能性，单倍体高度不育是由于其减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，难以形成配子，D错误。
2．植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的，下列有关植物细胞培养的叙述不正确的是 ( )
A．植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物
B．植物细胞培养技术快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制
C．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品
D．植物细胞培养需要在一定的温度、pH等条件下进行，但不需要进行无菌操作
【答案】D
【解析】植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物，A正确；植物细胞培养技术具有快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制的优点，B正确；利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品，C正确；植物细胞培养和植物组织培养一样，这个培养过程必须在无菌条件下进行，否则培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响细胞增殖和细胞次级代谢物的获得，D错误。
易错易混：单倍体育种得到的后代不一定都是纯合子
1．若单倍体植物是由二倍体(设基因型为AaBb)植株的配子发育而来，则基因型为AB、Ab、aB、ab的单倍体植株，经秋水仙素处理后基因型分别变为AABB、AAbb、aaBB、aabb，得到的全是二倍体，均为纯合子。
2．若单倍体植株是由四倍体(设基因型为AAaaBBbb)植株的配子发育而来
①若单倍体植株的基因型为AABB、AAbb、aaBB、aabb，经秋水仙素处理后基因型分别为AAAAB、AAAAbbbb、aaaaB、aaaabbbb，得到的全是四倍体，均为纯合子；②若单倍体植株的基因型为AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb，经秋水仙素处理后基因型分别变为AAaaBBbb、AAaaB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是四倍体，但均不是纯合子。
例1 科研工作者将基因型为Bb的某植物幼苗用秋水仙素处理，使其成为四倍体；再将该四倍体产生的配子进行离体培养成幼苗后再用秋水仙素处理使之染色体加倍。依据上述材料，你认为正确的判断组合是 ( )
①最终获得的后代有2种表型和3种基因型 ②上述育种方式包含了多倍体育种和单倍体育种 ③最终获得的后代都是纯合子 ④第二次秋水仙素处理后得到的植株是可育的
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．②③④
【答案】B
【解析】分析题干信息：某植物幼苗(Bb)→秋水仙素处理→四倍体(BBbb)→产生配子(BB、Bb、bb)→花药离体培养→单倍体幼苗(BB、Bb、bb)→秋水仙素处理→四倍体(B、BBbb、bbbb)。通过上述分析，最终获得的后代有2中表型、3种基因型，其中基因型为BBbb的个体为杂合子，①正确、③错误；由二倍体(Bb)经秋水仙素处理得到四倍体属于多倍体育种，由四倍体产生的配子经花药离体培养和秋水仙素处理后得到四倍体属于单倍体育种，该育种方法得到的后代由于减数分裂过程中同源染色体联会正常，所以是可育的，②④正确。
错因分析：一是对单倍体和单倍体育种的概念混淆不清；二是对单倍体育种的过程掌握不熟练，单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导染色体数目加倍两个过程；三是对单倍育种产生的结果理解不到位，单倍体育种的结果往往是获得正常植株，一般是纯种，而不是单倍体植株；四是对单倍体育种和多倍体育种的过程区分不清。
解题技巧：实验结果分析方法
例2 植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交等技术。植物组织培养是克隆植物的一种方法，在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导至关重要，科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响，实验结果如下表：
培养基代号 2,4－D/mg·L－1 6－BA/mg·L－1 愈伤组织诱导率/%
L1 1.0 0 65.41
L2 2.0 0 68.76
L3 3.0 0 91.01
L4 3.0 0.2 54.48
L5 3.0 0.5 57.35
L6 3.0 1.0 51.71
注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%
从上表可以得出的结论是___________________________________ ___________________________________________。
【答案】在基本培养基中添加较高浓度的2,4－D有利于形成愈伤组织，而添加6－BA则不利于形成愈伤组织
审题流程：
第一步 解读题干，提取有用信息
题干“科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织组织的影响”，从实验的目的分析，本实验是研究如何提高愈伤组织诱导率的。
第二步 对接实验分析方法，迁移运用
题干中“实验结果如下表：从上表可以得出的结论是”本实验是对实验结果进行分析的题型。首先找出实验的自变量(2,4－D的浓度和6－BA的浓度)，确定因变量(愈伤组织诱导率)；然后结合表格数据分析因变量随着自变量的变化(从表中数据可以看出2,4－D浓度为3.0 mg/L,6－BA浓度为0时，愈伤组织诱导率最高。)
第三步 结合实验结果，突破实验结论
由实验结果分析，可以得出“在基本培养基中添加较高浓度的2,4－D有利于形成愈伤组织，而添加6－BA则不利于形成愈伤组织”。
小练·素养达成
1．下列不属于植物细胞工程的应用的是 ( )
A．单倍体育种 B．获得脱毒草莓
C．微型繁殖杨树 D．水稻杂交育种
【答案】D
【解析】单倍体育种、获得脱毒草莓、微型繁殖杨树都运用了植物组织培养技术，属于植物细胞工程的应用，A、B、C不符合题意；在水稻杂交育种的过程中，不存在植物组织培养过程，也不涉及植物体细胞杂交，故杂交育种不属于植物细胞工程的应用，D符合题意。
2．下列育种措施，可以提高植物突变体出现概率的是 ( )
A．采用嫁接方法培育苹果新品种
B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草
C．用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D．用秋水仙素对棉花植株进行处理
【答案】C
【解析】愈伤组织具有旺盛的分裂能力，容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变，因此用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射，可以增加植物突变体出现的概率，C正确。
3．下图表示基因型为AaBb的水稻单倍体育种过程，下列说法不正确的是 ( )
A．图示花粉发育成的二倍体水稻的基因型为aaBB
B．单倍体育种比杂交育种时间短
C．AaBb水稻经单倍体育种可育出两种二倍体水稻
D．未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育
【答案】C
【解析】由基因型为aB的花粉发育成的单倍体水稻幼苗的基因型为aB，秋水仙素处理单倍体幼苗后得到的二倍体水稻的基因型为aaBB，A正确；单倍体育种相较于杂交育种来说，明显缩短了育种年限，B正确；AaBb植株的花粉的基因型有AB、Ab、aB、ab四种，花粉离体培养形成单倍体幼苗，用秋水仙素处理后形成的二倍体水稻有四种基因型，C错误；基因型为aB的花粉离体培养形成单倍体幼苗，单倍体高度不育，故未经秋水仙素处理的试管苗长成的植株高度不育，D正确。
【答案】C
【解析】细胞全能性以细胞发育成完整生物体(或分化成其他各种细胞)为标志，而图中只是形成愈伤组织，并没有形成完整生物体(或分化成其他各种细胞)，A错误；图中①是脱分化过程，需要避光处理，B错误；图中①是脱分化过程，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，使用液体培养基，不需要添加琼脂，D错误。
A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性
B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂
【答案】C
【解析】γ射线照射愈伤组织，能诱发基因突变，白三叶草组织细胞的培养运用了植物细胞的全能性，A正确；过程①脱分化和②再分化的培养基中，不同植物生长调节剂——生长素和细胞分裂素的浓度比例不同，B正确；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化和基因的选择性表达，导致两者RNA种类不同，C错误；由于基因突变具有多害少利性和不定向性，需要通过检测与筛选培育作物新品种，所以过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂，D正确。