第50讲 植物细胞工程
复习目标 1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，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； 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种细胞，继而培育成新植物体的技术； 3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育种方式有效提高了生产效率。
@考点1 植物组织培养技术
考点1 植物组织培养技术
A基础知识重点疑难
1.细胞工程的概念
原理和方法 应用细胞生物学、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 细胞器 水平、细胞或 组织 水平
目的 获得特定的细胞、组织、器官、 个体 或其产品
分类 植物细胞工程和动物细胞工程
2.植物细胞的全能性
定义 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，即细胞具有全能性
原因 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
全能性大小比较 ①受精卵＞生殖细胞＞体细胞；②分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞；③植物细胞＞动物细胞
表现 条件 离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
笔记：具有全能性≠体现全能性
3.植物组织培养技术
(1)实验原理
①植物细胞一般具有 全能性 。
②外植体 愈伤组织 芽、根等器官。
③植物激素中 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，它们的 浓度、比例 等都会影响植物细胞的发育方向。
(2)操作步骤——菊花的组织培养
取材、 消毒 ①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台台面；②外植体的消毒：用酒精消毒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 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段
接种 在酒精灯火焰旁将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织
转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗
移栽 将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土
笔记：生长状况好，容易诱导脱分化和再分化
(3)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
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
提醒 (1)光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
(2)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，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，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·黑吉辽卷)迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体。( √ )
2.(2024·黑吉辽卷)诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸。( × )
3.(2019·江苏卷改编)再分化过程中需提高生长素的比例以促进芽的分化。( × )
4.(2022·辽宁卷)在蓝莓组织培养过程中，宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体。( × )
5.(2024·浙江1月选考)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。( × )
6.(2023·北京卷)对外植体进行消毒以杜绝接种过程中的微生物污染。( × )
7.(2024·江苏卷)花粉细胞和花药壁细胞均具有全能性。( √ )
8.(2024·江苏卷)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。( √ )
[情境推理]
1.(2019·全国卷Ⅲ节选)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，步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是 ；
从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是 。
而步骤⑥要进行照光培养，其作用是 。
提示：形成层细胞容易被诱导形成愈伤组织 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 诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用
2.(2020·天津卷节选改编)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是 。
提示：这些部位的细胞分化程度低，容易被诱导产生愈伤组织
3.(2023·新课标卷节选)取豆科植物的茎尖作为外植体，通过植物组织培养可以获得豆科植物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是：外植体愈伤组织试管苗。其中①表示的过程是 ，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 。
提示：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
4.(2023·浙江1月选考)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ，直接发育形成再生植株。
提示：再分化 根和芽
C升华思维实战演练
植物组织培养技术
1.(2025·东北三省四市模拟)兴安杜鹃主要分布于黑龙江等地，在每年4月下旬冰雪尚未消融时就可开花，具有极高的观赏价值，导致其被不法分子过量采摘，有的地方趋于消失。而兴安杜鹃再生很难，因此研究人员拟利用配方不同的培养基进行组织培养，从而快速提供大量苗木，部分实验数据如下表所示，下列有关叙述不正确的是( C
)
在不同培养基上愈伤组织的形成情况
处理 接种总 数(个) 愈伤组织 总数(块) 愈伤组织 诱导率(％)
1 30 4 13.33
2 30 25 83.33
3 30 28 93.33
4 30 8 26.67
5 30 22 73.33
注：愈伤组织诱导率(％)＝诱导愈伤组织总数(块)÷接种总数(个)×100％。
A.由表中数据可知愈伤组织诱导率最高的组别是处理3
B.外植体脱分化过程中需要添加生长素和细胞分裂素
C.将外植体培养成愈伤组织的过程体现了植物细胞的全能性
D.植物组织培养技术可以保持兴安杜鹃优良的遗传特性
解析：根据表格数据可知，处理3中，诱导率为93.33％，是5组中最高的，A正确；外植体脱分化过程中需要添加生长素和细胞分裂素，脱分化和再分化阶段生长素和细胞分裂素的比例不同，B正确；将外植体培养成愈伤组织未体现植物细胞的全能性，C错误；植物组织培养技术可以保持兴安杜鹃优良的遗传特性，D正确。
溯源教材 找答案：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生 完整有机体 或分化成其他各种细胞的潜能和特性，由以上可以推断C 错误 。
2.(2024·甘肃卷)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( D )
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，但基因重组发生在减数分裂过程中，因此愈伤组织细胞分化时不会发生基因重组，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。
溯源教材 找答案：已经分化的细胞可以经过 脱分化 ，即失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为 愈伤组织 ，故愈伤组织排列不规则，由以上可以推断A 错误 。
@考点2 植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用
考点2 植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用
A基础知识重点疑难
1.植物体细胞杂交技术
(1)概念：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：体细胞杂交利用了细胞膜的 流动性 ，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的 全能性 。
(3)过程图解： 酶解法 制备原生质体→原生质体融合→杂种细胞再生出细胞壁→脱分化形成愈伤组织→再分化形成杂种植株。
①原生质体的获得：酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体。
②杂种细胞的形成：通过一定的技术手段[物理法： 电融合 法、离心法等；化学法： 聚乙二醇 (PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]等进行人工诱导，实现原生质体的融合。
③杂种植株的产生：对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育。
(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
2.植物细胞工程的应用
(1)植物繁殖的新途径
快速 繁殖 技术 植物组织培养技术
原理 植物细胞的全能性
优点 ①高效、快速①地实现种苗的 大量繁殖 ②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
作物 脱毒 技术 植物组织培养技术
选材 植物顶端 分生区 附近(如茎尖)，此部分病毒极少，甚至无病毒
优点 脱毒②作物产量高，品质好
笔记：①无性生殖，不经过两性生殖细胞的产生和融合，故消耗时间短 ②脱毒≠抗毒
(2)单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产比较
项目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物①的 工厂化生产
过程
原理 生殖细胞的全能性；染色体数目的变异 突变②和植物细胞的全能性 细胞的增殖
优点 与杂交育种要经过多年的连续筛选相比，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，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，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
笔记：①一般指细胞的次生代谢物 ②包括基因突变和染色体变异
3.植物组织培养与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 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能性
过程
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
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，用一定的方法诱导细胞融合
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
笔记：植物细胞培养与植物组织培养的区别：1.原理不同(前者为细胞的增殖，后者是植物细胞的全能性)；2.培养基不同(前者为液体培养基，后者是固体培养基)
提醒 (1)植物体细胞杂交技术形成杂种细胞的标志：新细胞壁的生成。植物体细胞杂交的终点：培育成杂种植株。
(2)杂种植株特征：理论上具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
4.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb；植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd。
项目 植物体细胞杂交 植物有性杂交
变异类型 染色体变异 基因重组
孟德尔遗 传定律 不遵循 遵循
杂交后细胞 中染色体数 (2x＋2y)条 (x＋y)条
基因型 AabbccDd AbcD或abcD或Abcd或abcd
笔记：含同源染色体，能进行减数分裂产生配子，可育
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·贵州卷)获取马铃薯脱毒苗常选取茎尖进行组织培养。( √ )
2.(2024·浙江1月选考)选择芽尖作为外植体可减少病毒感染。( √ )
3.(2024·浙江1月选考)培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染。( √ )
4.(2024·浙江1月选考)将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖。( √ )
5.(2024·黑吉辽卷)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。( √ )
6.(2024·山东卷)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。( × )
7.(2024·山东卷)融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织。(√)
8.(2024·山东卷)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。( × )
9.(2024·山东卷)通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖。( √ )
10.(2023·江苏卷)原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡。( × )
11.(2023·河北卷)经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞。( × )
12.(2023·广东卷)高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合。( √ )
13.(2023·江苏卷)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。( √ )
14.(2023·河北卷)利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗。( √ )
[情境推理]
1.(2024·湖南卷节选)单倍体育种常用 的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是 。
提示：花药离体培养 利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目
2.(选择性必修3 P38“拓展应用”)为什么“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄、地下长马铃薯？ 。
提示：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，所以“番茄—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，故不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达
3.(2023·浙江1月选考)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备 的能力。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，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。
提示：再生植株 叶
4.(2023·浙江1月选考改编)在植物体细胞杂交实验中，将两种植物的原生质体1∶1混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行诱导融合，一段时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是 。
提示：降低PEG浓度，使其失去促融合作用，终止原生质体融合
C升华思维实战演练
植物体细胞杂交技术
1.(2024·湖北卷)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( B )
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：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可能有差异，A正确；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；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；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。
溯源教材 找答案： 人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化学法。物理法包括 电融合法 、离心法等；化学法包括 聚乙二醇 (PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和 灭活病毒 诱导法等，由以上可以推断B 错误 。
2.(2025·八省联考四川卷)科学家用蜗牛提取液处理烟草叶片和拟南芥根得到原生质体，两种原生质体经PEG处理后筛选出杂种细胞，其分裂产生的愈伤组织经诱导形成再生植株。经鉴定，再生植株同时表现出烟草和拟南芥的部分性状。下列叙述错误的是( C )
A.蜗牛提取液具有纤维素酶和果胶酶活性，可去除细胞壁获得原生质体
B.利用PEG处理可提高细胞膜的流动性，从而促进两种原生质体的融合
C.用较高浓度的细胞分裂素处理杂种细胞产生的愈伤组织，有利于根的分化
D.杂种细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株是基因选择性表达的结果
解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，分析题意可知，蜗牛提取液具有纤维素酶和果胶酶活性，可去除细胞壁获得原生质体，A正确；PEG是一种常用的细胞融合剂，其作用机制主要是通过增加细胞膜的流动性和破坏细胞膜的完整性来促进细胞融合，通过使用PEG，可以使得细胞膜之间的接触面积增大，由此可知，利用PEG处理可提高细胞膜的流动性，从而促进两种原生质体的融合，B正确；由愈伤组织到杂种植株培养过程中，需调整生长素与细胞分裂素比例以诱导根、芽分化，其中诱导生根时生长素与细胞分裂素的比例较高，而诱导芽分化时两者比例较低，C错误；杂种细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株(发生了细胞分化过程等)是基因选择性表达的结果，D正确。故选C。
解题方法
有关植物体细胞杂交的三个易错点
（1）两个不同品种的植物细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型，其实还可能有AA融合的和BB融合的，需要经过筛选，选出AB融合的原生质体。
（2）错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）错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。
植物细胞工程的应用
3.(2025·八省联考云南卷)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( B )
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过程中，需要遮光处理，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；次生代谢物是指植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物，因此，人参皂苷属于植物细胞的次生代谢物，D正确。故选B。
4.(2025·八省联考河南卷)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( B )
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
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。故选B。
提醒 完成限时跟踪检测(五十)
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第九单元 生物技术与工程
第50讲 植物细胞工程
复习目标 1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，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； 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种细胞，继而培育成新植物体的技术； 3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育种方式有效提高了生产效率。
考点1 植物组织培养技术
A基础知识重点疑难
1. 细胞工程的概念
原理 和方 法 应用细胞生物学、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、细胞或 水平
目的 获得特定的细胞、组织、器官、 或其产品
分类 植物细胞工程和动物细胞工程
细胞器
组织
个体
2. 植物细胞的全能性
定义 细胞经分裂和分化后，仍然具有 或 的潜能，即细胞具有全能性
原因 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
全能 性大 小比 较 ①受精卵＞生殖细胞＞体细胞；②分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞；
③植物细胞＞动物细胞
表现
条件 离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
体现 利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
产生完整生物体
分化成其他各种细
胞
笔记：具有全能性≠体现全能性
3. 植物组织培养技术
(1)实验原理
①植物细胞一般具有 。
②外植体 芽、根等器官。
③植物激素中 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激 素，它们的 等都会影响植物细胞的发育方向。
全能性
愈伤组织
生长素和细胞分裂素
浓度、比例
(2)操作步骤——菊花的组织培养
取材、
消毒 ①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台台面；②外植体的消毒：用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用 溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成 0.5～1 cm长的小段
接种 在酒精灯火焰旁将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织
转接 ①将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗
移栽 将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土
次氯酸钠
笔记：生长状况好，容易诱导脱分化和再分化
(3)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素 植物组织的发育方向
高 有利于 的分化，抑制 的形成
低 有利于 的分化，抑制 的形成
适中 促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
根
芽
芽
根
提醒 (1)光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化 形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素 的合成。
(2)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，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，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量 碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。
√
×
×
×
×
×
√
√
[情境推理]
1. (2019·全国卷Ⅲ节选)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，步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是 ；
从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是 。
而步骤⑥要进行照光培养，其作用是 。
提示：形成层细胞容易被诱导形成愈伤组织 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 诱导叶绿素的形成，使试管苗能 够进行光合作用
2. (2020·天津卷节选改编)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植 体，原因是 。
提示：这些部位的细胞分化程度低，容易被诱导产生愈伤组织
3. (2023·新课标卷节选)取豆科植物的茎尖作为外植体，通过植物组织培养可以获得豆 科植物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是：外植体 愈伤组织 试管 苗。其中①表示的过程是 ，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 。
提示：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
4. (2023·浙江1月选考)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ，直接 发育形成再生植株。
提示：再分化 根和芽
C升华思维实战演练
植物组织培养技术
C
处理 接种总数(个) 愈伤组织总数(块) 愈伤组织诱导率(％)
1 30 4 13.33
2 30 25 83.33
3 30 28 93.33
4 30 8 26.67
5 30 22 73.33
注：愈伤组织诱导率(％)＝诱导愈伤组织总数(块)÷接种总数(个)×100％。
在不同培养基上愈伤组织的形成情况
A. 由表中数据可知愈伤组织诱导率最高的组别是处理3
B. 外植体脱分化过程中需要添加生长素和细胞分裂素
C. 将外植体培养成愈伤组织的过程体现了植物细胞的全能性
D. 植物组织培养技术可以保持兴安杜鹃优良的遗传特性
解析：根据表格数据可知，处理3中，诱导率为93.33％，是5组中最高的，A正确；外 植体脱分化过程中需要添加生长素和细胞分裂素，脱分化和再分化阶段生长素和细胞 分裂素的比例不同，B正确；将外植体培养成愈伤组织未体现植物细胞的全能性，C错 误；植物组织培养技术可以保持兴安杜鹃优良的遗传特性，D正确。
完整有机
体
错误
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
D
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，但基因重组发生在减数分裂过程中， 因此愈伤组织细胞分化时不会发生基因重组，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。
溯源教材 找答案：已经分化的细胞可以经过 ，即失去其特有的结构和功 能，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的薄壁组织团块，这称为 ， 故愈伤组织排列不规则，由以上可以推断A 。
脱分化
愈伤组织
错误
考点2 植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用
A基础知识重点疑难
1. 植物体细胞杂交技术
(1)概念：将 的植物体细胞，在一定条件下融合成 ，并把杂 种细胞培育成 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 。
不同来源
杂种细胞
新植物体
流动性
全能性
(3)过程图解： 制备原生质体→原生质体融合→杂种细胞再生出细胞壁→脱 分化形成愈伤组织→再分化形成杂种植株。
酶解法
①原生质体的获得：酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体。
②杂种细胞的形成：通过一定的技术手段[物理法： 法、离心法等；化学 法： (PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法]等进行人工诱导，实现原生质 体的融合。
③杂种植株的产生：对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育。
电融合
聚乙二醇
(4)意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
2. 植物细胞工程的应用
(1)植物繁殖的新途径
快速
繁殖 技术 植物组织培养技术
原理 植物细胞的全能性
优点 ①高效、快速①地实现种苗的
②保持优良品种的
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
作物
脱毒 技术 植物组织培养技术
大量繁殖
遗传特性
作物
脱毒 选 材 植物顶端 附近(如茎尖)，此部分病毒极少，甚至无病毒
优 点 脱毒②作物产量高，品质好
笔记：①无性生殖，不经过两性生殖细胞的产生和融合，故消耗时间短 ②脱毒 ≠抗毒
分生区
(2)单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产比较
项目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物①的
工厂化生产
过程
项目 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物①的
工厂化生产
原理 生殖细胞的全能性；染 色体数目的变异 突变②和植物细胞的全能性 细胞的增殖
优点 与杂交育种要经过多年 的连续筛选相比，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， 可以获得高抗、高产、优 质、抗逆的新品种，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
笔记：①一般指细胞的次生代谢物 ②包括基因突变和染色体变异
3. 植物组织培养与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 细胞膜具有一定的流动性和植物细胞的全能 性
过程
3. 植物组织培养与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
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位 容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
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，用一定的方法诱导细胞融合
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
笔记：植物细胞培养与植物组织培养的区别：1.原理不同(前者为细胞的增殖，后者是 植物细胞的全能性)；2.培养基不同(前者为液体培养基，后者是固体培养基)
提醒 (1)植物体细胞杂交技术形成杂种细胞的标志：新细胞壁的生成。植物体细胞杂 交的终点：培育成杂种植株。
(2)杂种植株特征：理论上具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物 的遗传物质。
4. 植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体 组，基因型为Aabb；植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd。
项目 植物体细胞杂交 植物有性杂交
变异类型 染色体变异 基因重组
孟德尔遗
传定律 不遵循 遵循
杂交后细胞
中染色体数 (2x＋2y)条 (x＋y)条
基因型 AabbccDd AbcD或abcD或Abcd或 abcd
笔记：含同源染色体，能进行减数分裂产生配子，可育
B拆解真题情境推理
[判断正误]
√
√
√
√
√
×
√
×
√
×
×
√
√
√
[情境推理]
1. (2024·湖南卷节选)单倍体育种常用 的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体 植株的方法是 。
提示：花药离体培养 利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目
2. (选择性必修3 P38“拓展应用”)为什么“番茄—马铃薯”杂种植株没有如科学家所 想象的那样，地上结番茄、地下长马铃薯？ 。
提示：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， 所以“番茄—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，故不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达
3. (2023·浙江1月选考)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应 检验两种植物的原生质体是否具备 的能力。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，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。
提示：再生植株 叶
4. (2023·浙江1月选考改编)在植物体细胞杂交实验中，将两种植物的原生质体1∶1混 合后，通过添加适宜浓度的PEG进行诱导融合，一段时间后，加入过量的培养基进行 稀释，稀释的目的是 。
提示：降低PEG浓度，使其失去促融合作用，终止原生质体融合
C升华思维实战演练
植物体细胞杂交技术
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
B
解析：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 本的细胞壁结构可能有差异，A正确；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；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；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。
溯源教材 找答案： 人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类——物理法和化 学法。物理法包括 、离心法等；化学法包括 (PEG)融合 法、高Ca2＋—高pH融合法等。诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法 和 诱导法等，由以上可以推断B 。
电融合法
聚乙二醇
灭活病毒
错误
A. 蜗牛提取液具有纤维素酶和果胶酶活性，可去除细胞壁获得原生质体
B. 利用PEG处理可提高细胞膜的流动性，从而促进两种原生质体的融合
C. 用较高浓度的细胞分裂素处理杂种细胞产生的愈伤组织，有利于根的分化
D. 杂种细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株是基因选择性表达的结果
C
解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，分析题意可知，蜗牛提取液具有纤维 素酶和果胶酶活性，可去除细胞壁获得原生质体，A正确；PEG是一种常用的细胞融 合剂，其作用机制主要是通过增加细胞膜的流动性和破坏细胞膜的完整性来促进细胞 融合，通过使用PEG，可以使得细胞膜之间的接触面积增大，由此可知，利用PEG处 理可提高细胞膜的流动性，从而促进两种原生质体的融合，B正确；由愈伤组织到杂 种植株培养过程中，需调整生长素与细胞分裂素比例以诱导根、芽分化，其中诱导生 根时生长素与细胞分裂素的比例较高，而诱导芽分化时两者比例较低，C错误；杂种 细胞诱导形成具有双亲部分性状的再生植株(发生了细胞分化过程等)是基因选择性表 达的结果，D正确。故选C。
解题方法
有关植物体细胞杂交的三个易错点
（1）两个不同品种的植物细胞A、B进行杂交，错认为融合的原生质体只有AB类型， 其实还可能有AA融合的和BB融合的，需要经过筛选，选出AB融合的原生质体。
（2）错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）错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变 异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。
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
B
解析：外植体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 过程中，需要遮光处理，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；次生代谢物是指植物代谢 产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物，因此，人参皂苷属于植 物细胞的次生代谢物，D正确。故选B。
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
B
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。故选B。
