第2讲 细胞工程
明确 目标 1.阐明植物组织培养的含义及过程; 2.概述植物体细胞杂交的原理和过程; 3.举例说明植物细胞工程的应用; 4.阐明动物细胞培养的条件和方法; 5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值;6.阐明动物细胞融合技术及单克隆抗体制备的过程; 7.阐明利用动物细胞核移植技术克隆动物的过程;8.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程; 9.掌握体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术的基本方法和注意事项。
建构 知识 体系
第一课时 植物细胞工程
主题研习(一) 植物组织培养技术及植物细胞工程的应用
(一)细胞工程与植物细胞的全能性
1.细胞工程
原理和方法 应用 生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法
操作水平 水平、细胞水平或组织水平
目的 获得特定的 或其产品
分类 根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程
2.细胞的全能性
(二)植物组织培养技术
1.概念:将离体的 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.原理: 。
3.过程
4.操作实例——菊花的组织培养
(三)植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
2.作物新品种的培育
项目 原理 优点 过程
单倍体育种 和植物细胞的全能性 明显缩短育种年限
突变体的利用 和植物细胞的全能性 产生新基因,大幅度改良某些性状
3.细胞产物的工厂化生产
技术 植物组织培养技术
过程
目的 主要用于获取 代谢物,如紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)在进行菊花的组织培养时需用体积分数为90%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠进行消毒处理。 ( )
(2)在诱导愈伤组织再分化过程中,先进行生根培养再进行生芽培养。 ( )
(3)通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖。 ( )
(4)次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养。 ( )
(5)植物细胞体积小,故不能通过植物细胞培养技术进行其产物的工厂化生产。 ( )
(6)植物组织培养过程中蔗糖是植物细胞吸收的唯一碳源。 ( )
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P36“探究·实践”思考)
在植物组织培养过程中,为什么要进行一系列的灭菌,并且要求无菌操作
。
(2)(人教版选择性必修3 P37“进一步探究T2”发掘)
对外植体进行植物组织培养时,所用MS培养基中需要添加植物激素,请写出探究生长素和细胞分裂素的使用比例(比值为1、比值大于1、比值小于1)对培养结果产生影响的实验思路:
。
(3)(人教版选择性必修3 P41“相关信息”延伸思考)
生物的代谢分为初生代谢和次生代谢,初生代谢是生物生存必需的代谢活动,而次生代谢不是生物必需的。那么次生代谢对生物生存来说就是无用的吗
。
重难点(一) 植物组织培养过程分析
[例1] (2024·甘肃高考)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1
D.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
听课随笔:
|认|知|生|成|
1.植物组织培养技术分析
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。
(3)生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成。
(4)细胞在生物体内未表现全能性的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
2.植物激素对植物组织培养的影响
(1)使用顺序不同实验结果不同
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
(2)植物激素的比值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
3.脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→胚状体
形成体 特点 排列疏松、不定形的薄壁组织团块 分化出根、芽
需要 条件 ①离体 ②适宜的营养 ③生长素与细胞分裂素的比例适中 ④不需要光照 ①离体 ②适宜的营养 ③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽) ④光照
重难点(二) 植物细胞工程的应用分析
[例2] (2024·黑吉辽高考)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
听课随笔:
|认|知|生|成|
单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产的比较
项目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的工厂化生产
过程
原理 生殖细胞的全能性、染色体数目变异 突变和植物细胞的全能性 植物细胞的增殖及全能性
优 点 与杂交育种相比,单倍体育种明显缩短育种年限,加快育种进程 提高愈伤组织的突变率,可以获得具有优良性状的新品种,加快了育种进程 可以大量生产细胞产物,工厂化、规模化程度高
题点(一) 植物组织培养的原理和过程
1.(人教版选择性必修3 P34“从社会中来”素材改编)从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征。但是,兰花种子一般发育不全,在自然条件下具有萌发率极低、繁殖率低等问题,通常采用植物组织培养技术达到快速繁殖以降低成本的目的。下列有关说法正确的是 ( )
A.植物组织培养的原理利用了植物细胞的全能性,如兰花种子的萌发
B.在生物的生长发育过程中,所有的细胞都表现出全能性
C.已分化的兰花细胞经过脱分化形成定形的薄壁组织团块称为愈伤组织
D.生长素与细胞分裂素的浓度和比例会影响植物细胞的发育方向
2.(2025·衡水模拟)马铃薯在广东种植广泛,主要通过无性繁殖的方式繁殖,它们感染的病毒很容易传给后代,且逐年积累,导致产量降低、品质变差。利用植物组织培养技术可以获得脱毒幼苗,流程如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
马铃薯外植体B芽根脱毒苗
A.马铃薯脱毒时通常选用茎尖作为外植体,是因为茎尖处的细胞分裂能力强,分化程度低,成功率高
B.过程①代表脱分化,过程②③代表再分化,过程②③所用的培养基成分及配比相同,但与过程①的培养基成分及配比不同
C.图中B代表愈伤组织,可以利用质壁分离与复原的实验来鉴定其细胞的死活
D.利用上述过程还可以实现优质马铃薯苗的快速繁殖,并保留优良品种的遗传特性
[易错提醒] 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,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,诱导生芽就很难进行。
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。
题点(二) 植物细胞工程的应用
3.(2025年1月·八省联考云南卷)人参皂苷具有重要的药用价值,可通过植物细胞培养生产。下列说法错误的是 ( )
A.外植体消毒需用酒精和次氯酸钠溶液
B.外植体脱分化形成愈伤组织需要光照和氧气
C.可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞
D.人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物
4.(2025·桂林模拟)高山红景天植株中含有红景天苷(一种次生代谢物)等物质,具有抗衰老、抗肿瘤等作用。由于人类的过度采摘,现仅分布于我国少部分地区,为濒危物种。为了获得次生代谢物红景天苷,研究人员尝试利用植物组织培养技术从高山红景天的愈伤组织中提取红景天苷,下列相关叙述正确的是 ( )
A.红景天苷是红景天基本生命活动所必需的,但其在植物细胞中含量很少
B.诱导红景天外植体再分化形成愈伤组织时,需生长素和细胞分裂素配合使用
C.植物细胞产物的工厂化生产不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制
D.通过植物细胞培养获得次生代谢物的过程体现了细胞的全能性
主题研习(二) 植物体细胞杂交技术
1.概念:是指将 来源的植物体细胞,在一定条件下融合成 ,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
2.原理:体细胞杂交利用了细胞膜的 ,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的 。
3.过程
4.意义:在打破 ,实现 育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
5.局限性:目前有许多理论和技术未解决,还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)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。 ( )
(2)制备原生质体时需用纤维素酶和果胶酶。 ( )
(3)融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织。 ( )
(4)植物体细胞杂交后的杂种植株具备两种植物的遗传特性。 ( )
(5)聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞。 ( )
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P38“练习与应用T1”变式训练)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势,通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。
据图说明a、b、c、d代表的含义。
a表示 ;
b表示 ;
c表示 ;
d表示 。
(2)(人教版选择性必修3 P38“拓展应用”应用分析)
已知番茄正常体细胞内含A条染色体,为二倍体,马铃薯正常体细胞内含B条染色体,为四倍体,则“番茄—马铃薯”杂种细胞中最多有 条染色体,其植株属于 倍体;“番茄—马铃薯”具备两种植物的遗传物质,但并没有如科学家所想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,可能原因是 。
重难点(一) 植物体细胞杂交的原理和过程
[例1] (2024·湖北高考)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
听课随笔:
|认|知|生|成|
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
主要 过程 离体的植物器官、组织或细胞经植物组织培养形成完整植株 两种植物的体细胞去壁融合形成新的原生质体后,经植物组织培养形成杂种植株
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位,容易诱导脱分化 不同种的植物体细胞
技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外,还要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
重难点(二) 植物体细胞杂交染色体倍性的变化
[例2] (2025·长沙模拟)土地盐渍化是一种全球化现象,严重制约着农业生产的发展,我国育种专家用普通小麦(2n=42)与耐盐偃麦草(2n=70)体细胞杂交获得耐盐新品种“山融3号”,培育过程如下图所示,序号代表相应结构。下列分析错误的是 ( )
A.由愈伤组织到②适当提高培养基中细胞分裂素/生长素的比值有利于促进芽的形成
B.①和“山融3号”体细胞均含有两个染色体组,每个染色体组含56条染色体
C.“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔离,为不同物种
D.偃麦草出现耐盐性状是由于变异导致的,土地盐渍化只是起到选择作用
听课随笔:
|认|知|生|成|
1.杂种细胞的类型及检测方法
(1)诱导产生的杂种细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)
①未融合的细胞:A和B。
②两两融合的细胞:AA、BB和AB。
③多细胞融合体。
(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断。
植物性状(融合的结果) 结论
只表现出一种植物的性状 未融合的细胞
得到的是具有两种亲本性状的植物 异种细胞融合
得到的是具有两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强 多细胞融合体
只表现出一种植物的性状,但是效果得到加强 同种细胞融合
2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
题点(一) 植物体细胞杂交原理和过程
1.(2025·天津一模)植物A细胞核中具有耐盐碱基因,植物B细胞质中具有高产基因。研究人员将A、B两种植物的细胞去壁后经处理使细胞质或细胞核失活完成体细胞杂交,获得高产耐盐碱再生植株,如图所示。下列有关叙述错误的是 ( )
A.高产耐盐碱再生植株的获得体现了生物多样性的直接价值
B.选用两种不同颜色的原生质体有利于观察细胞的融合状况
C.只有异源融合形成的细胞才能够经①过程诱导为愈伤组织
D.①②过程所用培养基主要的不同在于②中含有高浓度的钠盐
2.(2025·沈阳模拟)“不对称体细胞杂交”是指将一个亲本的部分染色体或染色体上某些片段转移到另一个亲本体细胞内,获得不对称杂种植株。大剂量的X射线能随机破坏染色体结构,使染色体发生断裂,细胞不再持续分裂。碘乙酰胺使细胞质中某些酶失活,抑制细胞分裂。现欲利用“不对称植物体细胞杂交技术”使小麦获得偃麦草的耐盐性状(耐盐基因位于细胞核中)。下列叙述正确的是 ( )
A.该技术需要用纤维素酶、蛋白酶处理小麦和偃麦草的体细胞
B.融合前用X射线照射小麦的原生质体、碘乙酰胺处理偃麦草的原生质体
C.融合后能在植物组织培养的培养基上正常生长、分裂的即为融合成功的杂种细胞
D.与小麦染色体数目相同的杂种植株不可能获得偃麦草的耐盐性状
题点(二) 植物体细胞杂交中染色体的变化
3.紫花苜蓿(2n =32)是应用较为泛的豆科牧草,但易造成家畜臌胀病。里奥百脉根(2n=12)富含单宁,单宁可与植物蛋白质结合,不会引起家畜采食后臌胀。科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗臌胀病苜蓿新品种,研究流程如图(注:IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R 6G可阻止线粒体的呼吸作用)。下列说法错误的是 ( )
A.将两种细胞分别置于较高渗透压环境下,有利于去除细胞壁获得原生质体
B.②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织
C.只考虑两个细胞融合的情况,②过程细胞中染色体数目最多有88条
D.只考虑两个细胞融合的情况,③过程产生的再生植株为多倍体
第一课时 植物细胞工程
主题研习(一)
基础全面落实
(一)1.细胞 细胞器 细胞、组织、器官、个体
2．分化成其他各种细胞 全套基因 > >
(二)1.植物器官、组织或细胞 2.植物细胞的全能性
4．酒精 无菌水 次氯酸钠 愈伤组织 生芽 生根
(三)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 植物顶端分生区附近(如茎尖) 2.染色体变异 单倍体 纯合子 突变 3.脱分化 次生
[自我诊断]
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2．(1)避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长
(2)取4组已灭菌的装有MS培养基的锥形瓶，不同组别培养基的差异为不添加任何植物激素、生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1、比值大于1以及比值小于1，其他条件相同且适宜，将外植体分别接种在4组培养基中，观察外植体的生长发育情况
(3)次生代谢对生物生存是有积极意义的，如次生代谢物有利于增强植物的抗病、抗虫能力
重难深化拓展
[例1] 选D 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、不定形的薄壁组织团块，A错误；愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，而基因重组一般发生在减数分裂过程中，愈伤组织细胞的分化过程进行的是有丝分裂，所以不会发生基因重组，B错误；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；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。
[例2] 选B 植物顶端幼嫩的茎段分化程度低，分裂和分化能力强，且病毒极少，甚至无病毒，适合用作外植体，A正确；诱导愈伤组织时需加入生长素、细胞分裂素或与它们作用类似的植物生长调节剂，NAA是生长素类植物生长调节剂，可以加入，但不能加入脱落酸，B错误；用培养液进行悬浮培养时，需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，以增大细胞与培养液的接触面积，C正确；结合题意可推知迷迭香酸是植物细胞的次生代谢产物，根据题干信息“加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量”可知，茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率，D正确。
考向精细研究
1．选D 种子的萌发不能体现植物细胞的全能性，A错误；在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达，B错误；愈伤组织是不定形的薄壁组织团块，C错误。
2．选D 马铃薯脱毒时通常选用茎尖作为外植体，是因为茎尖处分生区的细胞病毒极少甚至没有病毒，可以通过植物组织培养技术获得无毒的植株，A错误；过程①代表脱分化，过程②③代表再分化，过程①②③所用的培养基成分及配比不都相同，主要是植物激素的含量比例不同，B错误；图中B代表愈伤组织，愈伤组织没有中央大液泡，所以不能利用质壁分离与复原的实验来鉴定其细胞的死活，C错误；植物组织培养可以实现优质马铃薯苗的快速繁殖，并保留优良品种的遗传特性，D正确。
3．选B 外植体在接种于培养基培养时，需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒，A正确；脱分化形成愈伤组织的过程中，不需要光照，B错误；植物细胞的培养一般使用液体培养基，因此可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞，C正确；人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物，D正确。
4．选C 红景天苷是次生代谢物，次生代谢物不是生物生长所必需的，A错误；诱导红景天外植体形成愈伤组织的过程为脱分化，B错误；植物细胞产物的工厂化是指利用植物细胞培养来获得目标产物，故植物细胞产物的工厂化生产不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，C正确；细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，而通过植物细胞培养获得次生代谢物的过程没有体现细胞的全能性，D错误。
主题研习(二)
基础全面落实
1．不同 杂种细胞 2.流动性 全能性 3.纤维素酶 聚乙二醇(PEG)融合法 再生出细胞壁 愈伤组织 4.生殖隔离 远缘杂交
[自我诊断]
1．(1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)√
2．(1)用纤维素酶和果胶酶处理 诱导融合后得到的杂种细胞 培养后得到的具有耐盐性状的幼苗 选择时要将植株种在高盐环境中
(2)2(A＋B) 六(或异源六) 两物种的遗传物质相互干扰，不能有序表达
重难深化拓展
[例1] 选B 利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁时，可能因植物细胞壁结构差异而调整酶处理的时间，A正确；灭活的仙台病毒不能诱导(植物)原生质体融合，B错误；植物组织培养过程中的脱分化(④)和再分化(⑤)过程均需要添加生长素和细胞分裂素，但过程④和⑤中两者比例不同，C正确；可对植物丙的染色体进行分析，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。
[例2] 选B 由愈伤组织到②适当提高培养基中细胞分裂素/生长素的比值有利于促进芽的形成，A正确；普通小麦(2n＝42)与耐盐偃麦草(2n＝70)体细胞融合形成杂种细胞，故①和“山融3号”体细胞均含有四个染色体组(异源四倍体)，一个染色体组含21或35条染色体，B错误；“山融3号”为异源四倍体，与普通小麦杂交，后代为异源三倍体，部分染色体没有同源染色体，后代不可育，故“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔离，为不同物种，C正确；偃麦草出现耐盐性状是由于变异导致的，土地盐渍化只是对偃麦草耐盐性状进行选择，D正确。
考向精细研究
1．选D 直接价值是指对人类有食用、药用和工业原料等实用意义，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值，高产耐盐碱再生植株的获得体现了生物多样性的直接价值，A正确；为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，B正确；A的根细胞细胞质失活，B的叶肉细胞细胞核失活，只有异源融合形成的细胞才能够经①过程(脱分化)诱导为愈伤组织，C正确；①②过程所用培养基都应是含有高浓度钠盐的选择培养基，目的是筛选耐盐碱再生植株，D错误。
2．选C 该技术需要用纤维素酶和果胶酶处理小麦和偃麦草的体细胞，获得原生质体，A错误；使小麦获得偃麦草的耐盐性状，应用X射线照射偃麦草的原生质体，使其染色体发生断裂，用碘乙酰胺处理小麦的原生质体，使其细胞不能分裂，B错误；只有融合成功的杂种细胞才能进行细胞分裂，才能在植物组织培养的培养基上正常生长、分裂，C正确；若偃麦草具有耐盐基因的染色体片段移接到小麦的染色体上，则小麦在不改变染色体数目的情况下也可以获得偃麦草的耐盐性状，D错误。
3．选B 在制备两种植物原生质体时，将两种细胞分别置于较高渗透压环境下，使细胞处于轻微质壁分离状态，从而有利于获得两种植物的原生质体，A正确；IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R 6G可阻止线粒体的呼吸作用，使用IOA和R 6G处理后，未融合的原生质体和同源融合体不能再生愈伤组织，故②过程不需要使用选择培养基筛选杂种愈伤组织，B错误；紫花苜蓿染色体数目为32条，里奥百脉根染色体数目为12条，只考虑两个细胞融合的情况，则融合之后细胞内染色体数目为32＋12＝44(条)，由于②过程表示脱分化，进行的是有丝分裂，则②过程细胞中染色体数目最多有44×2＝88(条)，C正确；紫花苜蓿是二倍体，里奥百脉根是二倍体，只考虑两个细胞融合的情况，则③过程产生的再生植株是可育的多倍体(四倍体)，D正确。(共97张PPT)
细胞工程
第2讲
明确目标
1.阐明植物组织培养的含义及过程;
2.概述植物体细胞杂交的原理和过程;
3.举例说明植物细胞工程的应用;
4.阐明动物细胞培养的条件和方法;
5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值;
6.阐明动物细胞融合技术及单克隆抗体制备的过程;
7.阐明利用动物细胞核移植技术克隆动物的过程;
8.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程;
9.掌握体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术的基本方法和注意事项。
建构知识体系
植物细胞工程
第一课时
目录
主题研习（一）
主题研习（二）
植物组织培养技术及植物细胞工程的应用
课时跟踪检测
植物体细胞杂交技术
主题研习（一）植物组织培养技术及植物 细胞工程的应用
(一)细胞工程与植物细胞的全能性
1.细胞工程
基础全面落实
原理和方法 应用______生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法
操作水平 _________水平、细胞水平或组织水平
目的 获得特定的_______________________或其产品
分类 根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程
细胞
细胞器
细胞、组织、器官、个体
2.细胞的全能性
分化成其他各种细胞
全套基因
>
>
(二)植物组织培养技术
1.概念:将离体的_________________________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.原理:___________________。
3.过程
植物器官、组织或细胞
植物细胞的全能性
4.操作实例——菊花的组织培养
酒精
无菌水
生芽
愈伤
组织
生根
次氯酸钠
(三)植物细胞工程的应用
1.植物繁殖的新途径
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
植物顶端分生区附近（如茎尖）
2.作物新品种的培育
项目 原理 优点 过程
单倍体 育种 _____________和植物细胞的全能性 明显缩短育种年限
突变体 的利用 ________和植物细胞的全能性 产生新基因,大幅度改良某些性状
染色体变异
突变
单倍体
纯合子
3.细胞产物的工厂化生产
技术 植物组织培养技术
过程
目的 主要用于获取_______代谢物,如紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等
次生
脱分化
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)在进行菊花的组织培养时需用体积分数为90%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠进行消毒处理。 ( )
(2)在诱导愈伤组织再分化过程中,先进行生根培养再进行生芽培养。 ( )
(3)通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖。 ( )
×
×
√
(4)次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养。 ( )
(5)植物细胞体积小,故不能通过植物细胞培养技术进行其产物的工厂化生产。 ( )
(6)植物组织培养过程中蔗糖是植物细胞吸收的唯一碳源。( )
×
×
×
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P36“探究·实践”思考)
在植物组织培养过程中,为什么要进行一系列的灭菌,并且要求无菌操作
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________。
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养,且有些杂菌会危害培养物的生长
(2)(人教版选择性必修3 P37“进一步探究T2”发掘)
对外植体进行植物组织培养时,所用MS培养基中需要添加植物激素,请写出探究生长素和细胞分裂素的使用比例(比值为1、比值大于1、比值小于1)对培养结果产生影响的实验思路:______________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________ 。
取4组已灭菌的装有MS培养基的锥形瓶,不同组别培养基的差异为不添加任何植物激素、生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1、比值大于1以及比值小于1,其他条件相同且适宜,将外植体分别接种在4组培养基中,观察外植体的生长发育情况
(3)(人教版选择性必修3 P41“相关信息”延伸思考)
生物的代谢分为初生代谢和次生代谢,初生代谢是生物生存必需的代谢活动,而次生代谢不是生物必需的。那么次生代谢对生物生存来说就是无用的吗
______________________________________________________________________________。
次生代谢对生物生存是有积极意义的,如次生代谢物有利于增强植物的抗病、抗虫能力
重难点(一) 植物组织培养过程分析
[例1] (2024·甘肃高考)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( )
重难深化拓展
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1
D.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
√
[解析] 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、不定形的薄壁组织团块,A错误;愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变,而基因重组一般发生在减数分裂过程中,愈伤组织细胞的分化过程进行的是有丝分裂,所以不会发生基因重组,B错误;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;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。
|认|知|生|成|
1.植物组织培养技术分析
(1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)脱分化阶段不需要光,再分化阶段需要光。
(3)生长素与细胞分裂素的比值高时,促进根的分化、抑制芽的形成;比值低时,促进芽的分化、抑制根的形成。
(4)细胞在生物体内未表现全能性的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达。
2.植物激素对植物组织培养的影响
(1)使用顺序不同实验结果不同
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
(2)植物激素的比值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
3.脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→胚状体
形成体 特点 排列疏松、不定形的薄壁组织团块 分化出根、芽
需要条件 ①离体 ②适宜的营养 ③生长素与细胞分裂素的比例适中 ④不需要光照 ①离体 ②适宜的营养
③生长素与细胞分裂素的比例高(低)诱导生根(生芽)
④光照
重难点(二) 植物细胞工程的应用分析
[例2] (2024·黑吉辽高考)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
√
[解析] 植物顶端幼嫩的茎段分化程度低,分裂和分化能力强,且病毒极少,甚至无病毒,适合用作外植体,A正确;诱导愈伤组织时需加入生长素、细胞分裂素或与它们作用类似的植物生长调节剂,NAA是生长素类植物生长调节剂,可以加入,但不能加入脱落酸,B错误;用培养液进行悬浮培养时,需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团,以增大细胞与培养液的接触面积,C正确;结合题意可推知迷迭香酸是植物细胞的次生代谢产物,根据题干信息“加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量”可知,茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率,D正确。
|认|知|生|成| 单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产的比较
项目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的工厂化生产
过程
原理 生殖细胞的全能性、染色体数目变异 突变和植物细胞的全能性 植物细胞的增殖及全能性
优点 与杂交育种相比,单倍体育种明显缩短育种年限,加快育种进程 提高愈伤组织的突变率,可以获得具有优良性状的新品种,加快了育种进程 可以大量生产细胞产物,工厂化、规模化程度高
续表
题点(一) 植物组织培养的原理和过程
1.(人教版选择性必修3 P34“从社会中来”素材改编)从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征。但是,兰花种子一般发育不全,在自然条件下具有萌发率极低、繁殖率低等问题,通常采用植物组织培养技术达到快速繁殖以降低成本的目的。下列有关说法正确的是( )
考向精细研究
A.植物组织培养的原理利用了植物细胞的全能性,如兰花种子的萌发
B.在生物的生长发育过程中,所有的细胞都表现出全能性
C.已分化的兰花细胞经过脱分化形成定形的薄壁组织团块称为愈伤组织
D.生长素与细胞分裂素的浓度和比例会影响植物细胞的发育方向
解析:种子的萌发不能体现植物细胞的全能性,A错误;在生物的生长发育过程中,细胞并不表现出全能性,这是因为在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达,B错误;愈伤组织是不定形的薄壁组织团块,C错误。
√
2.(2025·衡水模拟)马铃薯在广东种植广泛,主要通过无性繁殖的方式繁殖,它们感染的病毒很容易传给后代,且逐年积累,导致产量降低、品质变差。利用植物组织培养技术可以获得脱毒幼苗,流程如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
马铃薯外植体 B 芽 根 脱毒苗
A.马铃薯脱毒时通常选用茎尖作为外植体,是因为茎尖处的细胞分裂能力强,分化程度低,成功率高
B.过程①代表脱分化,过程②③代表再分化,过程②③所用的培养基成分及配比相同,但与过程①的培养基成分及配比不同
C.图中B代表愈伤组织,可以利用质壁分离与复原的实验来鉴定其细胞的死活
D.利用上述过程还可以实现优质马铃薯苗的快速繁殖,并保留优良品种的遗传特性
√
解析:马铃薯脱毒时通常选用茎尖作为外植体,是因为茎尖处分生区的细胞病毒极少甚至没有病毒,可以通过植物组织培养技术获得无毒的植株,A错误;过程①代表脱分化,过程②③代表再分化,过程①②③所用的培养基成分及配比不都相同,主要是植物激素的含量比例不同,B错误;图中B代表愈伤组织,愈伤组织没有中央大液泡,所以不能利用质壁分离与复原的实验来鉴定其细胞的死活,C错误;植物组织培养可以实现优质马铃薯苗的快速繁殖,并保留优良品种的遗传特性,D正确。
[易错提醒] 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,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,诱导生芽就很难进行。
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。
题点(二) 植物细胞工程的应用
3.(2025年1月·八省联考云南卷)人参皂苷具有重要的药用价值,可通过植物细胞培养生产。下列说法错误的是( )
A.外植体消毒需用酒精和次氯酸钠溶液
B.外植体脱分化形成愈伤组织需要光照和氧气
C.可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞
D.人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物
√
解析:外植体在接种于培养基培养时,需先后用酒精和次氯酸钠溶液进行消毒,A正确;脱分化形成愈伤组织的过程中,不需要光照,B错误;植物细胞的培养一般使用液体培养基,因此可通过液体培养获得大量愈伤组织细胞,C正确;人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物,D正确。
4.(2025·桂林模拟)高山红景天植株中含有红景天苷(一种次生代谢物)等物质,具有抗衰老、抗肿瘤等作用。由于人类的过度采摘,现仅分布于我国少部分地区,为濒危物种。为了获得次生代谢物红景天苷,研究人员尝试利用植物组织培养技术从高山红景天的愈伤组织中提取红景天苷,下列相关叙述正确的是 ( )
A.红景天苷是红景天基本生命活动所必需的,但其在植物细胞中含量很少
B.诱导红景天外植体再分化形成愈伤组织时,需生长素和细胞分裂素配合使用
C.植物细胞产物的工厂化生产不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制
D.通过植物细胞培养获得次生代谢物的过程体现了细胞的全能性
解析:红景天苷是次生代谢物,次生代谢物不是生物生长所必需的,A错误;诱导红景天外植体形成愈伤组织的过程为脱分化,B错误;植物细胞产物的工厂化是指利用植物细胞培养来获得目标产物,故植物细胞产物的工厂化生产不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制,C正确;细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能和特性,而通过植物细胞培养获得次生代谢物的过程没有体现细胞的全能性,D错误。
√
主题研习（二） 植物体细胞杂交技术
基础全面落实
1.概念:是指将_________来源的植物体细胞,在一定条件下融合成
___________,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
2.原理:体细胞杂交利用了细胞膜的_________,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的__________。
不同
杂种细胞
流动性
全能性
3.过程
纤维素酶
聚乙二醇（PEG）融合法
再生出细胞壁
愈伤
组织
4.意义:在打破_____________,实现___________育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
5.局限性:目前有许多理论和技术未解决,还不能让杂种植物按照人们的需要表现出双亲的性状。
生殖隔离
远缘杂交
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)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。 ( )
(2)制备原生质体时需用纤维素酶和果胶酶。 ( )
(3)融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织。 ( )
(4)植物体细胞杂交后的杂种植株具备两种植物的遗传特性。( )
(5)聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞。 ( )
√
×
√
√
√
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P38“练习与应用T1”变式训练)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势,通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。
据图说明a、b、c、d代表的含义。a表示_______________________;b表示_________________________;c表示_____________________________
____;d表示______________________________。
用纤维素酶和果胶酶处理
诱导融合后得到的杂种细胞
培养后得到的具有耐盐性状的幼
苗
选择时要将植株种在高盐环境中
(2)(人教版选择性必修3 P38“拓展应用”应用分析)已知番茄正常体细胞内含A条染色体,为二倍体,马铃薯正常体细胞内含B条染色体,为四倍体,则“番茄—马铃薯”杂种细胞中最多有_________条染色体,其植株属于______________倍体;“番茄—马铃薯”具备两种植物的遗传物质,但并没有如科学家所想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,可能原因是_______________________________________。
2(A+B)
六(或异源六)
两物种的遗传物质相互干扰,不能有序表达
重难深化拓展
重难点(一) 植物体细胞杂交的原理和过程
[例1] (2024·湖北高考)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
√
[解析] 利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁时,可能因植物细胞壁结构差异而调整酶处理的时间,A正确;灭活的仙台病毒不能诱导(植物)原生质体融合,B错误;植物组织培养过程中的脱分化(④)和再分化(⑤)过程均需要添加生长素和细胞分裂素,但过程④和⑤中两者比例不同,C正确;可对植物丙的染色体进行分析,来鉴定其是否为杂种植株,D正确。
|认|知|生|成| 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 植物细胞的全能性 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
主要 过程 离体的植物器官、组织或细胞经植物组织培养形成完整植株 两种植物的体细胞去壁融合形成新的原生质体后,经植物组织培养形成杂种植株
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位,容易诱导脱分化 不同种的植物体细胞
技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外,还要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
重难点(二) 植物体细胞杂交染色体倍性的变化
[例2] (2025·长沙模拟)土地盐渍化是一种全球化现象,严重制约着农业生产的发展,我国育种专家用普通小麦(2n=42)与耐盐偃麦草(2n=70)体细胞杂交获得耐盐新品种“山融3号”,培育过程如下图所示,序号代表相应结构。下列分析错误的是( )
A.由愈伤组织到②适当提高培养基中细胞分裂素/生长素的比值有利于促进芽的形成
B.①和“山融3号”体细胞均含有两个染色体组,每个染色体组含56条染色体
C.“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔离,为不同物种
D.偃麦草出现耐盐性状是由于变异导致的,土地盐渍化只是起到选择作用
√
[解析] 由愈伤组织到②适当提高培养基中细胞分裂素/生长素的比值有利于促进芽的形成,A正确;普通小麦(2n=42)与耐盐偃麦草(2n=70)体细胞融合形成杂种细胞,故①和“山融3号”体细胞均含有四个染色体组(异源四倍体),一个染色体组含21或35条染色体,B错误;“山融3号”为异源四倍体,与普通小麦杂交,后代为异源三倍体,部分染色体没有同源染色体,后代不可育,故“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔离,为不同物种,C正确;偃麦草出现耐盐性状是由于变异导致的,土地盐渍化只是对偃麦草耐盐性状进行选择,D正确。
|认|知|生|成|
1.杂种细胞的类型及检测方法
(1)诱导产生的杂种细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)
①未融合的细胞:A和B。
②两两融合的细胞:AA、BB和AB。
③多细胞融合体。
(2)检测方法:对诱导产生的细胞进行植物组织培养,然后根据得到的植物性状进行判断。
植物性状(融合的结果) 结论
只表现出一种植物的性状 未融合的细胞
得到的是具有两种亲本性状的植物 异种细胞融合
得到的是具有两种亲本性状的植物,且一种植物的性状得到加强 多细胞融合体
只表现出一种植物的性状,但是效果得到加强 同种细胞融合
2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
考向精细研究
题点(一) 植物体细胞杂交原理和过程
1.(2025·天津一模)植物A细胞核中具有耐盐碱基因,植物B细胞质中具有高产基因。研究人员将A、B两种植物的细胞去壁后经处理使细胞质或细胞核失活完成体细胞杂交,获得高产耐盐碱再生植株,如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.高产耐盐碱再生植株的获得体现了生物多样性的直接价值
B.选用两种不同颜色的原生质体有利于观察细胞的融合状况
C.只有异源融合形成的细胞才能够经①过程诱导为愈伤组织
D.①②过程所用培养基主要的不同在于②中含有高浓度的钠盐
√
解析:直接价值是指对人类有食用、药用和工业原料等实用意义,以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值,高产耐盐碱再生植株的获得体现了生物多样性的直接价值,A正确;为了便于观察细胞融合的状况,通常用不同颜色的原生质体进行融合,B正确;A的根细胞细胞质失活,B的叶肉细胞细胞核失活,只有异源融合形成的细胞才能够经①过程(脱分化)诱导为愈伤组织,C正确;①②过程所用培养基都应是含有高浓度钠盐的选择培养基,目的是筛选耐盐碱再生植株,D错误。
2.(2025·沈阳模拟)“不对称体细胞杂交”是指将一个亲本的部分染色体或染色体上某些片段转移到另一个亲本体细胞内,获得不对称杂种植株。大剂量的X射线能随机破坏染色体结构,使染色体发生断裂,细胞不再持续分裂。碘乙酰胺使细胞质中某些酶失活,抑制细胞分裂。现欲利用“不对称植物体细胞杂交技术”使小麦获得偃麦草的耐盐性状(耐盐基因位于细胞核中)。下列叙述正确的是 ( )
A.该技术需要用纤维素酶、蛋白酶处理小麦和偃麦草的体细胞
B.融合前用X射线照射小麦的原生质体、碘乙酰胺处理偃麦草的原生质体
C.融合后能在植物组织培养的培养基上正常生长、分裂的即为融合成功的杂种细胞
D.与小麦染色体数目相同的杂种植株不可能获得偃麦草的耐盐性状
√
解析:该技术需要用纤维素酶和果胶酶处理小麦和偃麦草的体细胞,获得原生质体,A错误;使小麦获得偃麦草的耐盐性状,应用X射线照射偃麦草的原生质体,使其染色体发生断裂,用碘乙酰胺处理小麦的原生质体,使其细胞不能分裂,B错误;只有融合成功的杂种细胞才能进行细胞分裂,才能在植物组织培养的培养基上正常生长、分裂,C正确;若偃麦草具有耐盐基因的染色体片段移接到小麦的染色体上,则小麦在不改变染色体数目的情况下也可以获得偃麦草的耐盐性状,D错误。
题点(二) 植物体细胞杂交中染色体的变化
3.紫花苜蓿(2n =32)是应用较为泛的豆科牧草,但易造成家畜臌胀病。里奥百脉根(2n=12)富含单宁,单宁可与植物蛋白质结合,不会引起家畜采食后臌胀。科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗臌胀病苜蓿新品种,研究流程如图(注:IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R-6G可阻止线粒体的呼吸作用)。下列说法错误的是( )
A.将两种细胞分别置于较高渗透压环境下,有利于去除细胞壁获得原生质体
B.②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织
C.只考虑两个细胞融合的情况,②过程细胞中染色体数目最多有88条
D.只考虑两个细胞融合的情况,③过程产生的再生植株为多倍体
√
解析:在制备两种植物原生质体时,将两种细胞分别置于较高渗透压环境下,使细胞处于轻微质壁分离状态,从而有利于获得两种植物的原生质体,A正确;IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R-6G可阻止线粒体的呼吸作用,使用IOA和R-6G处理后,未融合的原生质体和同源融合体不能再生愈伤组织,故②过程不需要使用选择培养基筛选杂种愈伤组织,B错误;紫花苜蓿染色体数目为32条,里奥百脉根染色体数目为12条,只考虑两个细胞融合的情况,则融合之后细胞内染色体数目为32+12=44(条),由于②过程表示脱分化,进行的是有丝分裂,则②过程细胞中染色体数目最多有44×2=88(条),C正确;
紫花苜蓿是二倍体,里奥百脉根是二倍体,只考虑两个细胞融合的情况,则③过程产生的再生植株是可育的多倍体(四倍体),D正确。
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一、选择题
1.(2025·海口模拟)藿香是一种重要的中草药,科研人员利用藿香的叶片为外植体进行植物组织培养,培养过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.诱导生芽和生根的培养基中植物激素的比例相同
B.可用射线处理愈伤组织细胞以获得优良突变体
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C.①过程用酒精消毒后再立即用次氯酸钠溶液处理
D.②过程给予光照处理的目的是加快外植体的脱分化
解析:植物组织培养中培养基生长素用量与细胞分裂素用量比值高时,诱导生根,比值低时,诱导生芽,A错误;愈伤组织细胞分裂旺盛,容易受射线影响而产生突变,故可用射线处理愈伤组织细胞以获得优良突变体,B正确;植物组织培养时,外植体用流水充分冲洗后用体积分数为70%的酒精消毒30 s,然后立即用无菌水清洗2~3次,再用次氯酸钠溶液处理30分钟后,立即用无菌水清洗2~3次,C错误;②过程为脱分化,不需要光照处理,D错误。
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2.蝴蝶兰花冠形如美丽的蝴蝶,深受人们的喜爱。研究人员以蝴蝶兰花梗为材料,利用植物组织培养技术,建立了蝴蝶兰植株再生系统,为工厂化育苗提供了有效途径。下列关于植物组织培养技术的叙述,错误的是 ( )
A.该技术中所用的培养基能为外植体提供营养
B.待愈伤组织长出根后将其转接到生芽培养基中培养
C.该技术获得的再生植株保留了母本的优良性状
D.该技术的理论基础是植物细胞具有全能性
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解析:植物组织培养时,培养基中含有无机盐、维生素、糖、植物生长调节剂等,能为外植体提供营养,A正确;愈伤组织长出芽后,再将其转接到生根培养基上,进一步诱导形成试管苗,B错误;植物组织培养技术属于无性繁殖,获得的再生植株保留了母本的优良性状,C正确;植物组织培养技术是将已经分化的离体的细胞、组织或器官,培养成一个植物个体的过程,该技术的理论基础是植物细胞具有全能性,D正确。
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3.(2025年1月·八省联考河南卷)中药材怀菊含有多种活性物质,具有清热、明目等功效。植物组织培养技术可用于怀菊的脱毒和快速繁殖。下列叙述正确的是 ( )
A.怀菊中含有的次生代谢物通常是怀菊基本生命活动所必需的
B.怀菊快速繁殖过程中产生的体细胞突变可通过无性生殖遗传
C.利用怀菊的茎段作为外植体,通过植物组织培养可获得脱毒苗
D.生芽培养基中细胞分裂素与生长素的比值比生根培养基中的小
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解析:怀菊中含有的初生代谢物通常是怀菊基本生命活动所必需的,而次生代谢物不是怀菊基本生命活动所必需的,A错误;怀菊快速繁殖过程中产生的体细胞突变可通过无性生殖遗传,该过程的原理是植物细胞的全能性,B正确;利用怀菊的茎尖作为外植体,通过植物组织培养可获得脱毒苗,C错误;生芽培养基中细胞分裂素与生长素的比值比生根培养基中的大,D错误。
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4.(2025·连云港模拟)利用植物细胞培养技术生产紫杉醇(高效抗癌物质)是扩大其来源的重要途径。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞干重与紫杉醇产量的数据图(均为相对含量)。下列说法错误的是 ( )
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A.红豆杉细胞培养过程中需要通入无菌空气并不断搅拌
B.在约25天时南方红豆杉的细胞干重增长最快
C.该实验自变量是红豆杉细胞的培养时间和不同品种的红豆杉
D.紫杉醇属于初生代谢物,选用南方红豆杉培养30~35天时产量最高
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解析:红豆杉细胞培养过程中需要通入无菌空气并不断搅拌,目的是防止微生物污染、保证氧气供应充足、使细胞与培养液充分接触,A正确;分析题图可知,在约25天时南方红豆杉的细胞干重增长最快,B正确;该实验自变量是红豆杉细胞的培养时间和不同品种的红豆杉,因变量为细胞干重与紫杉醇产量,C正确;紫杉醇属于次生代谢物,选用云南红豆杉培养25~30天时产量最高,D错误。
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5.薰衣草被誉为“宁静的香水植物”,如何持续种好薰衣草一直是园艺界的难题。如图是利用植物组织培养技术克隆薰衣草的流程。下列叙述正确的是 ( )
A.取自同一株薰衣草的细胞经组织培养获得的植株基因型相同
B.选择薰衣草植株的茎尖进行诱导,是因其分裂旺盛且抗病毒
C.在植物组织培养车间或实验室进行再分化培养,需要提供光照
D.为了充分利用营养物质,形成的丛芽在原培养基中继续培养
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解析:同一植株不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型不一定相同,如花粉粒培养获得的愈伤组织细胞内染色体数目是植物正常体细胞的一半,A错误;选择薰衣草植株的茎尖进行诱导,是因其分裂旺盛且病毒少,但其不能抗病毒,B错误;诱导愈伤组织再分化形成根和芽等营养器官,芽的形成需要一定的光照,同时叶绿素的形成过程也离不开光照,所以再分化过程需要光照,C正确;由于植物不同发育时期,对营养和激素的需求不同,形成的丛芽需要转移到新的培养基中才能再分化形成植株,D错误。
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6.(2025·南昌模拟)利用青霉菌生产青霉素需要持续性提供高氧环境。考虑到血红蛋白携带氧气的能力很强,科学家们设想将含有血红蛋白的透明颤菌与青霉菌融合,得到含血红蛋白的杂种菌株,其过程如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
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A.①和②处理是用纤维素酶去除细胞壁
B.③处理获得的融合细胞都是杂种细胞
C.③处理采用的方法通常是灭活病毒诱导法
D.④处理所用培养基缺乏甲硫氨酸和精氨酸
解析:透明颤菌与青霉菌细胞壁的化学成分都不是纤维素,不能用纤维素酶去除细胞壁,A错误;③处理获得的融合细胞有杂种细胞,也有同种细胞融合而来的细胞,B错误;诱导动物细胞融合通常用灭活病毒诱导,C错误;④处理为在缺乏甲硫氨酸和精氨酸的培养基培养融合细胞,能够生长的即为杂种菌株,D正确。
9
√
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7.(2025·安庆模拟)非对称性体细胞杂交技术利用射线对供体原生质体照射,实现融合细胞的再生植株中供体亲本遗传物质的部分丢失,有利于减少杂种中的非目标性状,提高杂种育性,缩短育种年限。我国科学家利用紫外线处理黑芥(2n=16)的原生质体,然后诱导其与花椰菜(2n=18)的原生质体融合,获得杂合新植株(如表)。下列分析错误的是 ( )
植株 杂合新植株H1 杂合新植株H2 杂合新植株H3
染色体数/条 58 19 30
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A.紫外线处理可随机破坏染色体的结构,使其发生断裂、易位等
B.两种原生质体的融合具有随机性,H1可能来源于多个原生质体的融合
C.诱导融合后的细胞中会发生两种生物染色体片段的移接,但不会产生新物种
D.H2、H3中的染色体数少于34可能是细胞在融合时或融合细胞在分裂过程中染色体丢失
√
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解析:紫外线对遗传物质的影响具有随机性,因此可随机破坏染色体的结构,使其发生断裂、易位等,A正确;两种原生质体的融合具有随机性,可能是同种或异种原生质体的融合,H1中的染色体数是58,任意两个原生质体的染色体数目之和都小于这个数量,因此该植株可能来源于多个原生质体的融合,B正确;诱导融合的细胞中可能存在因紫外线照射产生的黑芥染色体的片段,遗传物质发生改变,故形成的新植株可能成为新物种,C错误;H2、H3中的染色体数少于34可能是黑芥细胞和花椰菜细胞融合时染色体丢失,还可能是融合细胞在分裂过程中染色体丢失,D正确。
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8.多倍体烟草与二倍体烟草相比具有遗传多样性高、适应性强等优点。利用两种二倍体烟草可培育出四倍体烟草,培育过程如图所示。下列叙述正确的是( )
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A.若只发生两两融合,经b过程后溶液中的原生质体按染色体组成划分有3种类型
B.选择生长应在添加了生长素和细胞分裂素的选择培养基上完成
C.将杂种试管苗(作为接穗)嫁接到二倍体烟草(砧木)上,砧木的遗传物质会改变
D.杂种烟草的单倍体细胞中有21条染色体,减数分裂时可形成10个四分体
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解析:b过程是诱导原生质体融合,若只考虑两两融合,按染色体组成划分,经b过程后溶液中原生质体有5种,包括2种未融合的原生质体、同种原生质体融合的2种和不同种原生质体融合的1种,A错误;选择生长的目的是要筛选出杂种细胞,并将杂种细胞诱导成杂种幼苗,生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,故选择培养基中应添加生长素和细胞分裂素,B正确;嫁接是为了让砧木为接穗提供营养,接穗并不能改变砧木的遗传物质,C错误;杂种烟草的单倍体细胞中的染色体有9条来自兰斯多菲烟草,有12条来自光烟草,这21条染色体中不存在同源染色体,因此不会在减数分裂时形成四分体,D错误。
9.(2025·盐城模拟)辣椒的辣椒素是食品调味料的重要成分之一,辣椒素可通过下图途径获得,下列叙述正确的是 ( )
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A.①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染,且有利于获得脱毒苗
B.图中所示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块,具备较强的分裂分化能力
C.若在细胞分离过程中使用盐酸进行解离,则植物细胞继续增殖前需再生细胞壁
D.在脱分化过程中一般不需要光照,在再分化过程中光照可诱导植物形态建成
√
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解析:①过程需对外植体进行消毒以防止后续培养过程中杂菌污染,且有利于获得脱毒苗,A错误;愈伤组织是未分化的,且呈不定形的薄壁组织团块,具有较强的分裂分化能力,B错误;盐酸会杀死细胞,用盐酸分离的细胞不能再继续增殖,C错误;在脱分化过程中一般不需要光照,利于形成愈伤组织,再分化过程中光可诱导叶绿素的合成,可诱导植物形态建成,D正确。
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二、非选择题(每空2分,共10分)
10.(10分)铁皮石斛是我国名贵中药,生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs,类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如图1。在固体培养基上,PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图2所示,请回答下列问题:
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(1)图1中选用新生营养芽为外植体的原因是___________________
____________________________________。
解析:新生营养芽细胞分化程度低,分裂能力强,容易诱导形成PLBs,故常用新生营养芽为外植体。
新生营养芽细胞分化 程度低, 分裂能力强,容易诱导形成PLBs
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(2)据图2分析,与黑暗条件下相比,PLBs在光照条件下生长的优势体现在生长起始较快、快速生长时间较长、_________________等。
解析:结合图2可知,与黑暗条件下相比,PLBs在光照条件下具有PLBs产量较高、生长起始较快、快速生长时间较长等优势。
PLBs产量较高
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(3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量,但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养,推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测,在设计实验方案时探讨了以下问题:
①ABA的浓度梯度设置和添加方式:设3个ABA处理组,1个空白对照组,3次重复。因ABA受热易分解,故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基____________后按比例加入。
②实验进程和取样:实验60天完成,每10天取样,将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定生物碱含量。如初始(第0天)数据已知,实验过程中还需测定的样品数为_____个。
灭菌冷却
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③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间:当某3个样品(重复样)的_______________________时,其对应的ABA浓度为适宜浓度,对应的培养时间是适宜培养时间。
解析: ①因ABA受热易分解,不适合用高压蒸汽灭菌,需进行过滤灭菌,且等高压蒸汽灭菌过的培养基冷却后再加入。②如初始(第0天)数据已知,每10天取样,实验60天完成,设3个ABA处理组,1个空白对照组,3次重复,即每10天需测定的样品数为12个,因此待第60天完成,一共有6次样品测定,一共需要测定的样品数量为12×6=72(个)。
生物碱含量平均值最大
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③铁皮石斛是我国名贵中药,生物碱是其有效成分之一,因此当某3个样品(重复样)的生物碱含量平均值最大时,其对应的ABA浓度为适宜浓度,对应的培养时间是适宜培养时间。课时跟踪检测(五十五) 植物细胞工程
一、选择题
1.(2025·海口模拟)藿香是一种重要的中草药,科研人员利用藿香的叶片为外植体进行植物组织培养,培养过程如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.诱导生芽和生根的培养基中植物激素的比例相同
B.可用射线处理愈伤组织细胞以获得优良突变体
C.①过程用酒精消毒后再立即用次氯酸钠溶液处理
D.②过程给予光照处理的目的是加快外植体的脱分化
2.蝴蝶兰花冠形如美丽的蝴蝶,深受人们的喜爱。研究人员以蝴蝶兰花梗为材料,利用植物组织培养技术,建立了蝴蝶兰植株再生系统,为工厂化育苗提供了有效途径。下列关于植物组织培养技术的叙述,错误的是 ( )
A.该技术中所用的培养基能为外植体提供营养
B.待愈伤组织长出根后将其转接到生芽培养基中培养
C.该技术获得的再生植株保留了母本的优良性状
D.该技术的理论基础是植物细胞具有全能性
3.(2025年1月·八省联考河南卷)中药材怀菊含有多种活性物质,具有清热、明目等功效。植物组织培养技术可用于怀菊的脱毒和快速繁殖。下列叙述正确的是 ( )
A.怀菊中含有的次生代谢物通常是怀菊基本生命活动所必需的
B.怀菊快速繁殖过程中产生的体细胞突变可通过无性生殖遗传
C.利用怀菊的茎段作为外植体,通过植物组织培养可获得脱毒苗
D.生芽培养基中细胞分裂素与生长素的比值比生根培养基中的小
4.(2025·连云港模拟)利用植物细胞培养技术生产紫杉醇(高效抗癌物质)是扩大其来源的重要途径。下图为三种红豆杉细胞培养过程中细胞干重与紫杉醇产量的数据图(均为相对含量)。下列说法错误的是 ( )
A.红豆杉细胞培养过程中需要通入无菌空气并不断搅拌
B.在约25天时南方红豆杉的细胞干重增长最快
C.该实验自变量是红豆杉细胞的培养时间和不同品种的红豆杉
D.紫杉醇属于初生代谢物,选用南方红豆杉培养30~35天时产量最高
5.薰衣草被誉为“宁静的香水植物”,如何持续种好薰衣草一直是园艺界的难题。如图是利用植物组织培养技术克隆薰衣草的流程。下列叙述正确的是 ( )
A.取自同一株薰衣草的细胞经组织培养获得的植株基因型相同
B.选择薰衣草植株的茎尖进行诱导,是因其分裂旺盛且抗病毒
C.在植物组织培养车间或实验室进行再分化培养,需要提供光照
D.为了充分利用营养物质,形成的丛芽在原培养基中继续培养
6.(2025·南昌模拟)利用青霉菌生产青霉素需要持续性提供高氧环境。考虑到血红蛋白携带氧气的能力很强,科学家们设想将含有血红蛋白的透明颤菌与青霉菌融合,得到含血红蛋白的杂种菌株,其过程如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )
A.①和②处理是用纤维素酶去除细胞壁
B.③处理获得的融合细胞都是杂种细胞
C.③处理采用的方法通常是灭活病毒诱导法
D.④处理所用培养基缺乏甲硫氨酸和精氨酸
7.(2025·安庆模拟)非对称性体细胞杂交技术利用射线对供体原生质体照射,实现融合细胞的再生植株中供体亲本遗传物质的部分丢失,有利于减少杂种中的非目标性状,提高杂种育性,缩短育种年限。我国科学家利用紫外线处理黑芥(2n=16)的原生质体,然后诱导其与花椰菜(2n=18)的原生质体融合,获得杂合新植株(如表)。下列分析错误的是 ( )
植株 杂合 新植株H1 杂合 新植株H2 杂合 新植株H3
染色体数/条 58 19 30
A.紫外线处理可随机破坏染色体的结构,使其发生断裂、易位等
B.两种原生质体的融合具有随机性,H1可能来源于多个原生质体的融合
C.诱导融合后的细胞中会发生两种生物染色体片段的移接,但不会产生新物种
D.H2、H3中的染色体数少于34可能是细胞在融合时或融合细胞在分裂过程中染色体丢失
8.多倍体烟草与二倍体烟草相比具有遗传多样性高、适应性强等优点。利用两种二倍体烟草可培育出四倍体烟草,培育过程如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.若只发生两两融合,经b过程后溶液中的原生质体按染色体组成划分有3种类型
B.选择生长应在添加了生长素和细胞分裂素的选择培养基上完成
C.将杂种试管苗(作为接穗)嫁接到二倍体烟草(砧木)上,砧木的遗传物质会改变
D.杂种烟草的单倍体细胞中有21条染色体,减数分裂时可形成10个四分体
9.(2025·盐城模拟)辣椒的辣椒素是食品调味料的重要成分之一,辣椒素可通过下图途径获得,下列叙述正确的是 ( )
A.①过程需对外植体进行灭菌以防止后续培养过程中杂菌污染,且有利于获得脱毒苗
B.图中所示的愈伤组织是未分化的有固定形态的薄壁组织团块,具备较强的分裂分化能力
C.若在细胞分离过程中使用盐酸进行解离,则植物细胞继续增殖前需再生细胞壁
D.在脱分化过程中一般不需要光照,在再分化过程中光照可诱导植物形态建成
二、非选择题(每空2分,共10分)
10.(10分)铁皮石斛是我国名贵中药,生物碱是其有效成分之一。应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs,类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如图1。在固体培养基上,PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图2所示,请回答下列问题:
(1)图1中选用新生营养芽为外植体的原因是 。
(2)据图2分析,与黑暗条件下相比,PLBs在光照条件下生长的优势体现在生长起始较快、快速生长时间较长、 等。
(3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量,但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养,推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测,在设计实验方案时探讨了以下问题:
①ABA的浓度梯度设置和添加方式:设3个ABA处理组,1个空白对照组,3次重复。因ABA受热易分解,故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基 后按比例加入。
②实验进程和取样:实验60天完成,每10天取样,将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定生物碱含量。如初始(第0天)数据已知,实验过程中还需测定的样品数为 个。
③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间:当某3个样品(重复样)的 时,其对应的ABA浓度为适宜浓度,对应的培养时间是适宜培养时间。
课时跟踪检测(五十五)
1．选B 植物组织培养中培养基生长素用量与细胞分裂素用量比值高时，诱导生根，比值低时，诱导生芽，A错误；愈伤组织细胞分裂旺盛，容易受射线影响而产生突变，故可用射线处理愈伤组织细胞以获得优良突变体，B正确；植物组织培养时，外植体用流水充分冲洗后用体积分数为70%的酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30分钟后，立即用无菌水清洗2～3次，C错误；②过程为脱分化，不需要光照处理，D错误。
2．选B 植物组织培养时，培养基中含有无机盐、维生素、糖、植物生长调节剂等，能为外植体提供营养，A正确；愈伤组织长出芽后，再将其转接到生根培养基上，进一步诱导形成试管苗，B错误；植物组织培养技术属于无性繁殖，获得的再生植株保留了母本的优良性状，C正确；植物组织培养技术是将已经分化的离体的细胞、组织或器官，培养成一个植物个体的过程，该技术的理论基础是植物细胞具有全能性，D正确。
3．选B 怀菊中含有的初生代谢物通常是怀菊基本生命活动所必需的，而次生代谢物不是怀菊基本生命活动所必需的，A错误；怀菊快速繁殖过程中产生的体细胞突变可通过无性生殖遗传，该过程的原理是植物细胞的全能性，B正确；利用怀菊的茎尖作为外植体，通过植物组织培养可获得脱毒苗，C错误；生芽培养基中细胞分裂素与生长素的比值比生根培养基中的大，D错误。
4．选D 红豆杉细胞培养过程中需要通入无菌空气并不断搅拌，目的是防止微生物污染、保证氧气供应充足、使细胞与培养液充分接触，A正确；分析题图可知，在约25天时南方红豆杉的细胞干重增长最快，B正确；该实验自变量是红豆杉细胞的培养时间和不同品种的红豆杉，因变量为细胞干重与紫杉醇产量，C正确；紫杉醇属于次生代谢物，选用云南红豆杉培养25～30天时产量最高，D错误。
5．选C 同一植株不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型不一定相同，如花粉粒培养获得的愈伤组织细胞内染色体数目是植物正常体细胞的一半，A错误；选择薰衣草植株的茎尖进行诱导，是因其分裂旺盛且病毒少，但其不能抗病毒，B错误；诱导愈伤组织再分化形成根和芽等营养器官，芽的形成需要一定的光照，同时叶绿素的形成过程也离不开光照，所以再分化过程需要光照，C正确；由于植物不同发育时期，对营养和激素的需求不同，形成的丛芽需要转移到新的培养基中才能再分化形成植株，D错误。
6．选D 透明颤菌与青霉菌细胞壁的化学成分都不是纤维素，不能用纤维素酶去除细胞壁，A错误；③处理获得的融合细胞有杂种细胞，也有同种细胞融合而来的细胞，B错误；诱导动物细胞融合通常用灭活病毒诱导，C错误；④处理为在缺乏甲硫氨酸和精氨酸的培养基培养融合细胞，能够生长的即为杂种菌株，D正确。
7．选C 紫外线对遗传物质的影响具有随机性，因此可随机破坏染色体的结构，使其发生断裂、易位等，A正确；两种原生质体的融合具有随机性，可能是同种或异种原生质体的融合，H1中的染色体数是58，任意两个原生质体的染色体数目之和都小于这个数量，因此该植株可能来源于多个原生质体的融合，B正确；诱导融合的细胞中可能存在因紫外线照射产生的黑芥染色体的片段，遗传物质发生改变，故形成的新植株可能成为新物种，C错误；H2、H3中的染色体数少于34可能是黑芥细胞和花椰菜细胞融合时染色体丢失，还可能是融合细胞在分裂过程中染色体丢失，D正确。
8．选B b过程是诱导原生质体融合，若只考虑两两融合，按染色体组成划分，经b过程后溶液中原生质体有5种，包括2种未融合的原生质体、同种原生质体融合的2种和不同种原生质体融合的1种，A错误；选择生长的目的是要筛选出杂种细胞，并将杂种细胞诱导成杂种幼苗，生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，故选择培养基中应添加生长素和细胞分裂素，B正确；嫁接是为了让砧木为接穗提供营养，接穗并不能改变砧木的遗传物质，C错误；杂种烟草的单倍体细胞中的染色体有9条来自兰斯多菲烟草，有12条来自光烟草，这21条染色体中不存在同源染色体，因此不会在减数分裂时形成四分体，D错误。
9．选D ①过程需对外植体进行消毒以防止后续培养过程中杂菌污染，且有利于获得脱毒苗，A错误；愈伤组织是未分化的，且呈不定形的薄壁组织团块，具有较强的分裂分化能力，B错误；盐酸会杀死细胞，用盐酸分离的细胞不能再继续增殖，C错误；在脱分化过程中一般不需要光照，利于形成愈伤组织，再分化过程中光可诱导叶绿素的合成，可诱导植物形态建成，D正确。
10．解析：(1)新生营养芽细胞分化程度低，分裂能力强，容易诱导形成PLBs，故常用新生营养芽为外植体。
(2)结合图2可知，与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下具有PLBs产量较高、生长起始较快、快速生长时间较长等优势。
(3)①因ABA受热易分解，不适合用高压蒸汽灭菌，需进行过滤灭菌，且等高压蒸汽灭菌过的培养基冷却后再加入。②如初始(第0天)数据已知，每10天取样，实验60天完成，设3个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复，即每10天需测定的样品数为12个，因此待第60天完成，一共有6次样品测定，一共需要测定的样品数量为12×6＝72(个)。③铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，因此当某3个样品(重复样)的生物碱含量平均值最大时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。
答案：(1)新生营养芽细胞分化程度低，分裂能力强，容易诱导形成PLBs (2)PLBs产量较高 (3)①灭菌冷却 ②72 ③生物碱含量平均值最大
