第41讲 植物细胞工程（原卷版）
一、植物细胞工程基本概念
1.细胞工程
(1)操作水平： 。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 。
2.植物细胞的全能性
(1)概念：具有某种生物全部 的任何一个细胞，都具有发育成 的潜能。
(2)原理：细胞内含有本物种的 。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的 和其他适宜外界条件。
二、植物组织培养技术
(1)原理：植物细胞具有 。
(2)过程：
三、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 。
(3)过程
(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的 。
四、植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点 a．保持优良品种的
B．高效快速地实现种苗的大量繁殖
②作物脱毒技术：选取作物 (如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的 、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育
①单倍体育种
a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。
b.流程：花药 。
c.优点：后代不发生性状分离，都是 ，能够稳定遗传，明显 。
②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成 。
(3)细胞产物的工厂化生产
①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
②培养阶段： 阶段
③技术基础：植物组织培养技术
【巧学助记】
1.植物组织培养的关键
(1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。
(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)
(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
(4)光照的应用
脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。
2.植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素的比值
作用效果
比值高时
促进根分化、抑制芽形成
比值低时
促进芽分化、抑制根形成
比值适中
促进愈伤组织形成
3.杂种植物遗传物质的变化
(1)遗传特性：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)染色体组数
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
判断下列说法的对错：
1.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理( )
2.进行植物组织培养时常常添加生长素和赤霉素等植物激素( )
3.愈伤组织细胞的特点：排列疏松有规则，高度液泡化的呈定形状态的薄壁细胞( )
4.培育被子植物花粉植株一般有两种途径：脱分化成胚状体或愈伤组织，经过诱导再分化出丛芽和根，进而发育成幼苗( )
1.叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。请回答：
(1)转基因技术的核心步骤是______________________，完成该步骤所需要的酶有______________________。?
(2)将植物体细胞处理得到原生质体，再通过________法或________法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生细胞壁之后，通过______技术培养可得到相应的转基因幼苗。?
(3)原核生物中有重要价值的外源基因不需要改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，据此分析，原因是_________________________________________。?
(4)对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，其遗传方式________(填“遵循”或“不遵循”)分离定律，不会随________(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代，从而保持了________(填“父本”或“母本”)的遗传特性。?
2.根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：
(1)由AaBb培育出AAaaBBbb过程中所用的化学药剂常作用于_____，其作用时期是________，则AAaaBBbb是________倍体。?
(2)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？______________。为什么？_____________________________。?
(3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是__________，依据的原理是__________，其中过程②称为________，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________，过程④相当于________，⑤过程涉及的分裂方式为________。?
(4)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体。?
3.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。
请据图回答下列问题。
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B分别表示的过程为________________，其中B过程的实质是____________，C过程进行的是________分裂。?
(2)要获得代谢产物——紫杉醇，需要对图中的________(填序号)进行培养。?
(3)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用__________(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用________处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型可能为________________。?
4.花卉苗木的工业化生产过程中， 植物的细胞工程已被普遍应用。回答下列问题：
(1)植物细胞工程最基本的技术是__________，它所依据的生物学原理是____________。该技术的关键步骤包括____________。?
(2)植物A的体细胞内含a个染色体，植物B的体细胞内含b个染色体。若采用常规杂交育种成功，则其后代体细胞内含________个染色体，后代幼苗必须用________(试剂)处理才能得到可育的杂种植株。若用植物体细胞杂交技术，则“杂种细胞”内含________个染色体。?
(3)在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的__中。?
5.植物细胞杂交可以培养杂种植物，下列是某科研小组的操作。请回答相关问题：
(1)将甲、乙两个不同品种的植株进行杂交，首先要去掉植物细胞的细胞壁，采用的酶是____________，得到原生质体甲和原生质体乙，然后进行人工诱导形成细胞团，通常采用的促融剂是_______________________________。?
(2)甲细胞的基因型为Gg，乙细胞的基因型为Hh(两对基因位于不同对的同源染色体上)，两两融合后所形成细胞的基因型为__________________________。?
(3)经研究发现，在光照强度大于800 lx时，只有同时存在G和H基因的细胞才能分化形成丛芽，可据此筛选出杂种细胞。丛芽进一步培养长大为植株，该植株自交后代中，继续在大于800 lx的光照下培养，能长成植株个体的基因型为_______________________________________。?
(4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是_________________。?
6.如图表示某育种过程，请据图回答：
(1)②③过程中，②属于________过程，其中需要光照的是________(填序号)。?
(2)由花粉能培养成试管苗，说明植物细胞具有________，根本原因是___
_____________________________________________________。?
(3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于________育种，从而获得稳定遗传的新品种。该项技术最大的优点是_____________________________。?
(4)若花药壁细胞的基因型是AaBb，则最后得到的纯合二倍体植株可能有________种基因型。?
7.如图所示为农作物新品种的育种方式：
(1)图示育种方式涉及的生物工程技术有______________________。
(2)②、③过程分别称为__________、__________。
(3)⑤过程中常用的载体是________，形成的结构A是________。⑥过程常用的方法是________。
(4)上述育种方式与传统杂交育种方式相比，突出的优点是________________。
8.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的细胞膜上的蛋白质，其培育过程如图所示。
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有__________________________。?
(2)细胞融合完成的标志是__________________。?
(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂__________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到______种不同的原生质体，当观察到__________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。?
(4)过程④的实质是__________，过程④中的培养基常添加的植物激素是____________。?
(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含____条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于________植株。?
9.如图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程，据图回答：
(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程，体现了植物细胞的________，此过程中秋水仙素的作用机理是_____________________。?
(2)①过程中欲获得________，可从蛋白酶抑制剂基因、生长素诱导基因中选择________________________作为目的基因，通常用________法导入受体细胞，基因表达载体除包括目的基因外，还必须有________及标记基因等。?
(3)②过程可以先用________分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体，再利用________技术获得同时具凤梨口味和抗虫特性的六倍体草莓，该技术常用的化学诱导剂是________。?
第41讲 植物细胞
一、植物细胞工程基本概念
1.细胞工程
(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。
(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
2.植物细胞的全能性
(1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
二、植物组织培养技术
(1)原理：植物细胞具有全能性。
(2)过程：
三、植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(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
(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。
四、植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点 a．保持优良品种的遗传特性
B．高效快速地实现种苗的大量繁殖
②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育
①单倍体育种
a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。
b.流程：花药单倍体幼苗纯合子。
c.优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。
②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
(3)细胞产物的工厂化生产
①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
②培养阶段：愈伤组织阶段
③技术基础：植物组织培养技术
【巧学助记】
1.植物组织培养的关键
(1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。
(2)培养基状态：固体培养基(需再分化生根培养基及生芽培养基)
(3)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
(4)光照的应用
脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。
2.植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素的比值
作用效果
比值高时
促进根分化、抑制芽形成
比值低时
促进芽分化、抑制根形成
比值适中
促进愈伤组织形成
3.杂种植物遗传物质的变化
(1)遗传特性：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)染色体组数
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
判断下列说法的对错：
1.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理( )
【答案】√
【解析】去除植物细胞的细胞壁需要纤维素酶和果胶酶处理，将动物组织分散成单个细胞需胰蛋白酶处理
2.进行植物组织培养时常常添加生长素和赤霉素等植物激素( )
【答案】×
【解析】进行植物组织培养时常常添加生长素和细胞分裂素
3.愈伤组织细胞的特点：排列疏松有规则，高度液泡化的呈定形状态的薄壁细胞( )
【答案】×
【解析】愈伤组织细胞是一种排列疏松无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞
4.培育被子植物花粉植株一般有两种途径：脱分化成胚状体或愈伤组织，经过诱导再分化出丛芽和根，进而发育成幼苗( )
【答案】√
【解析】培育被子植物花粉植株一般有两种途径：脱分化形成胚状体或愈伤组织，经过诱导再分化出丛芽和根，进而发育成幼苗。
1.叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。请回答：
(1)转基因技术的核心步骤是______________________，完成该步骤所需要的酶有______________________。?
(2)将植物体细胞处理得到原生质体，再通过________法或________法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生细胞壁之后，通过______技术培养可得到相应的转基因幼苗。?
(3)原核生物中有重要价值的外源基因不需要改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，据此分析，原因是_________________________________________。?
(4)对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，其遗传方式________(填“遵循”或“不遵循”)分离定律，不会随________(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代，从而保持了________(填“父本”或“母本”)的遗传特性。?
【答案】(1)构建基因表达载体 限制酶和DNA连接酶
(2)农杆菌转化 基因枪 植物组织培养
(3)叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似
(4)不遵循 花粉 母本
【解析】(1)转基因技术的操作分四步：获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定，其中构建基因表达载体是核心，需要用到限制酶和DNA连接酶。
(2)将目的基因导入原生质体，可以用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。原生质体再生细胞壁之后，通过植物组织培养技术可得到相应的转基因幼苗。
(3)外源基因不需要改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，原因是叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似。
(4)叶绿体转基因属于细胞质基因，不遵循分离定律，受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以叶绿体转基因不会随花粉传给后代，从而保持了母本的遗传特性。
2.根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：
(1)由AaBb培育出AAaaBBbb过程中所用的化学药剂常作用于_____，其作用时期是________，则AAaaBBbb是________倍体。?
(2)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？______________。为什么？_____________________________。?
(3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是__________，依据的原理是__________，其中过程②称为________，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________，过程④相当于________，⑤过程涉及的分裂方式为________。?
(4)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体。?
【答案】(1)萌发的种子或幼苗 有丝分裂前期 四
(2)不能 不同种的植物存在生殖隔离
(3)植物组织培养 细胞的全能性 原生质体融合 高尔基体 脱分化 有丝分裂 (4)六
【解析】(1)由AaBb培育出AAaaBBbb常用的化学药剂是秋水仙素，常作用于萌发的种子或幼苗，其作用是抑制纺锤体的形成，作用于有丝分裂前期，则AAaaBBbb是四倍体。
(2)不同种的植物存在生殖隔离，不能通过杂交育种获得杂种植株。
(3)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是植物组织培养，依据的原理是细胞的全能性。其中过程②称为原生质体融合，③表示再生细胞壁，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为高尔基体，过程④相当于脱分化，⑤过程涉及的分裂方式为有丝分裂。
(4)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于六倍体。
3.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。如图是红豆杉植物组织培养和细胞培养的流程图。
请据图回答下列问题。
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B分别表示的过程为________________，其中B过程的实质是____________，C过程进行的是________分裂。?
(2)要获得代谢产物——紫杉醇，需要对图中的________(填序号)进行培养。?
(3)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选用__________(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用________处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型可能为________________。?
【答案】(1)脱分化、再分化 基因的选择性表达
有丝 (2)②
(3)③ 秋水仙素 DDTT、DDtt、ddTT、ddtt
【解析】(1)由图中②为愈伤组织判断可知，图中的①表示红豆杉离体的器官、组织或细胞，A为脱分化过程，B为再分化过程，再分化的实质是基因的选择性表达。由于通过C过程可产生大量细胞，因此其进行的是有丝分裂。
(2)要获得代谢产物——紫杉醇，需要对愈伤组织即图中的②进行培养。
(3)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，则经过A、B两过程可获得③胚状体、不定芽等，可将其制成人工种子，但该“种子”萌发的幼苗是单倍体，用秋水仙素处理可快速获得纯种植株，该植株的基因型可能为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt，因为红豆杉的基因型为DdTt，其产生的花粉有DT、Dt、dT、dt 4种类型，其在加倍后变为DDTT、DDtt、ddTT、ddtt。
4.花卉苗木的工业化生产过程中， 植物的细胞工程已被普遍应用。回答下列问题：
(1)植物细胞工程最基本的技术是__________，它所依据的生物学原理是____________。该技术的关键步骤包括____________。?
(2)植物A的体细胞内含a个染色体，植物B的体细胞内含b个染色体。若采用常规杂交育种成功，则其后代体细胞内含________个染色体，后代幼苗必须用________(试剂)处理才能得到可育的杂种植株。若用植物体细胞杂交技术，则“杂种细胞”内含________个染色体。?
(3)在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的__中。?
【答案】(1)植物组织培养 细胞的全能性
脱分化和再分化
(2)(a+b)/2 秋水仙素 a+b (3)人工种皮
【解析】(1)植物细胞工程最基本的技术是植物组织培养，它所依据的生物学原理是细胞的全能性。该技术的关键步骤包括脱分化和再分化。
(2)植物A的体细胞内含a个染色体，植物B的体细胞内含b个染色体。若采用常规杂交育种成功，植物A、B需要先进行减数分裂再进行受精作用，因此其后代体细胞内含(a+b)/2个染色体，后代幼苗必须用秋水仙素(试剂)处理才能得到可育的杂种植株。若用植物体细胞杂交技术，则“杂种细胞”内含a+b个染色体。
(3)在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在人工种子结构的人工种皮中。
5.植物细胞杂交可以培养杂种植物，下列是某科研小组的操作。请回答相关问题：
(1)将甲、乙两个不同品种的植株进行杂交，首先要去掉植物细胞的细胞壁，采用的酶是____________，得到原生质体甲和原生质体乙，然后进行人工诱导形成细胞团，通常采用的促融剂是_______________________________。?
(2)甲细胞的基因型为Gg，乙细胞的基因型为Hh(两对基因位于不同对的同源染色体上)，两两融合后所形成细胞的基因型为__________________________。?
(3)经研究发现，在光照强度大于800 lx时，只有同时存在G和H基因的细胞才能分化形成丛芽，可据此筛选出杂种细胞。丛芽进一步培养长大为植株，该植株自交后代中，继续在大于800 lx的光照下培养，能长成植株个体的基因型为_______________________________________。?
(4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是_________________。?
【答案】(1)纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇
(2)GGgg，HHhh，GgHh
(3)GGHH，GgHh，GGHh，GgHH
(4)改变培养基中的激素浓度配比
【解析】(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此用酶解法去除植物细胞的细胞壁所需的酶为纤维素酶和果胶酶。人工诱导原生质体融合的过程，常用的化学试剂是聚乙二醇。
(2)甲、乙细胞两两融合时，可以发生甲、乙细胞的自身融合，也可以发生甲和乙之间的融合，由此可知两两融合后所形成细胞的基因型为GGgg，HHhh，GgHh。
(3)由信息“只有同时存在G和H基因的细胞才能分化形成丛芽”，则其自交后代中能长成植株个体的基因型中必须同时含有G和H基因，由此可知符合题意的基因型为GGHH，GgHh，GGHh，GgHH。
(4)在进行分化培养时需要换瓶操作，换瓶的主要目的是更换营养物质，改变激素的浓度配比。
6.如图表示某育种过程，请据图回答：
(1)②③过程中，②属于________过程，其中需要光照的是________(填序号)。?
(2)由花粉能培养成试管苗，说明植物细胞具有________，根本原因是___
_____________________________________________________。?
(3)花粉在实验条件下发育成植株这一技术，可应用于________育种，从而获得稳定遗传的新品种。该项技术最大的优点是_____________________________。?
(4)若花药壁细胞的基因型是AaBb，则最后得到的纯合二倍体植株可能有________种基因型。?
【答案】(1)脱分化 ③
(2)全能性 每个细胞中都具有本物种发育成完整个体所需要的全部遗传物质
(3)单倍体 明显缩短育种年限
(4)四
【解析】(1)②是由细胞培养到愈伤组织阶段，属于脱分化，③是由愈伤组织培养到试管苗阶段，属于再分化。再分化过程中，芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。(2)由细胞培养成个体，体现了细胞的全能性。细胞具有全能性的根本原因是每个细胞中都具有本物种发育成完整个体所需要的全部遗传物质。(3)花药离体培养技术是单倍体育种的流程之一。单倍体育种的最大优点是明显缩短育种年限。(4)若花药壁细胞的基因型是AaBb，则花粉的基因型有AB、Ab、aB、ab四种，则最后得到的纯合二倍体植株可能有AABB、AAbb、aaBB、aabb四种基因型。
7.如图所示为农作物新品种的育种方式：
(1)图示育种方式涉及的生物工程技术有______________________。
(2)②、③过程分别称为__________、__________。
(3)⑤过程中常用的载体是________，形成的结构A是________。⑥过程常用的方法是________。
(4)上述育种方式与传统杂交育种方式相比，突出的优点是________________。
【答案】(1)基因工程、植物组织培养、植物体细胞杂交
(2)脱分化 再分化
(3)(土壤农杆菌的)质粒 基因表达载体 农杆菌转化法
(4)打破生殖隔离、实现遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍(和周期短)?
【解析】(1)图中涉及基因工程、植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术。
(2)图中②为脱分化的过程，可获得愈伤组织，然后经过③再分化而得到胚状体。
(3)基因工程中常用的载体为质粒；⑤过程指的是基因表达载体的构建，形成的A是基因表达载体，⑥指的是将目的基因导入受体细胞，常用的方法是农杆菌转化法。
(4)与传统的杂交育种相比，基因工程育种和植物体细胞杂交育种的优点：打破生殖隔离、实现遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍，周期短。
8.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的细胞膜上的蛋白质，其培育过程如图所示。
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有__________________________。?
(2)细胞融合完成的标志是__________________。?
(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂__________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到______种不同的原生质体，当观察到__________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。?
(4)过程④的实质是__________，过程④中的培养基常添加的植物激素是____________。?
(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含____条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于________植株。?
【答案】(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
(2)形成了新的细胞壁
(3)聚乙二醇(PEG) 3 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光
(4)基因的选择性表达 生长素和细胞分裂素
(5)2(m+n) 单倍体
【解析】(1)植物体细胞杂交就是将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，再利用植物组织培养技术把杂种细胞培育成新的植物体的技术。所以植物体细胞杂交依据的生物学原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
(2)细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。
(3)植物原生质体融合过程，常利用的诱导融合的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。依题意，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，所以融合后根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到有3种不同类型的原生质体：红色荧光标记的番茄原生质体及其融合后的原生质体、绿色荧光标记的马铃薯原生质体及其融合后的原生质体、红色荧光和绿色荧光共同存在的番茄与马铃薯的原生质体融合后所形成的原生质体。当观察到融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光时，可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。
(4)过程④表示将愈伤组织培养成植物体，该过程属于再分化，其实质是基因的选择性表达，培养基常添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。
(5)杂种细胞的染色体数为融合前两种细胞染色体数之和，即m+n。“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期，着丝点分裂、姐妹染色单体分开，使得杂种细胞中的染色体数目加倍为2(m+n)。杂种植株的花粉经离体培养形成的植株属于单倍体。
9.如图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程，据图回答：
(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程，体现了植物细胞的________，此过程中秋水仙素的作用机理是_____________________。?
(2)①过程中欲获得________，可从蛋白酶抑制剂基因、生长素诱导基因中选择________________________作为目的基因，通常用________法导入受体细胞，基因表达载体除包括目的基因外，还必须有________及标记基因等。?
(3)②过程可以先用________分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体，再利用________技术获得同时具凤梨口味和抗虫特性的六倍体草莓，该技术常用的化学诱导剂是________。?
【答案】(1)全能性 抑制纺锤体形成(从而引起细胞内染色体数目加倍)
(2)抗虫草莓 蛋白酶抑制剂基因 农杆菌转化 启动子、终止子
(3)花药离体培养 植物体细胞杂交 聚乙二醇
【解析】(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程，体现了植物细胞的全能性，此过程中秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体形成(从而引起细胞内染色体数目加倍)。
(2)①过程中欲获得抗虫草莓，可将蛋白酶抑制剂基因作为目的基因，通常用农杆菌转化法导入受体细胞，基因表达载体除包括目的基因外，还必须有启动子、终止子及标记基因等。
(3)②过程可以先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体，再利用植物体细胞杂交技术获得同时具凤梨口味和抗虫特性的六倍体草莓，该技术常用的化学诱导剂是聚乙二醇。
课件18张PPT。第41讲 植物细胞工程高考一轮复习 全国版考纲解读本模块为植物细胞工程的基本知识，通过本模块的学习，了解植物细胞工程的基本技术以及植物细胞工程的应用等。考纲对本模块内容的具体要求如下：
植物的组织培养（理解应用水平）
典例讲解一、植物组织培养
例1：某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是( )
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂
?
? 【答案】B植物细胞需先除去细胞壁得到原生质体，再诱导融合获得染色体加倍的细胞变式训练变式训练1：如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是( )
A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例
C．经过程①细胞的形态和结构未发生变化
D．过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖
? 【答案】 B
液体没有形成完整植物体典例讲解例2：如图为细胞融合示意图(只考虑细胞两两融合)，若A、B分别是
基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，两对基因独立遗传，由于
一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时，都不能
生长。下列叙述正确的是( )
①诱导细胞融合的方法是用灭活病毒处理，原理是细胞膜的流动性 ②实验开始时必须用纤维素酶和果胶酶除去不利于原生质体融合的结构 ③在大于800 lx光照下培养，可淘汰5种融合细胞，筛选出基因型为HhRr的杂种细胞 ④利用植物组织培养技术可将融合细胞培养成杂种烟草植株，原理是细胞具有全能性
A．①②③④ B．①②③ C．②④ D．②③④
二、植物体细胞杂交灭活的病毒诱导动物细胞融合【答案】 D变式训练变式训练2．下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)步骤①的方法是____________。步骤②常用的化学试剂是____________，之后________(填“是”或“否”)需要筛选。
【解析】 (1)图为植物体细胞杂交过程示意图，其中①表示去除细胞壁获取原生质体的过程，常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理；②表示人工诱导原生质体融合，常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)，诱导后形成的两两融合的原生质体有三种，所以需要进行筛选
(1 (2 酶解法聚乙二醇(PEG)是变式训练变式训练2．下图为A、B两种二倍体
植物体细胞杂交过程示意图，请据
图回答下列问题：
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程中，运用的技术手段是________________，其中步骤④是______________。
植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植物，与A、B两种植物相比，该杂种植物是新物种的原因是__________________________________。
(3)培育该杂种植物的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？___________________________________。
(1 (2 植物组织培养脱分化该杂种植物与A、B两种植物间均存在生殖隔离不遵循，该过程不属于有性生殖没有经过不同配子的结合，所以不属于有性生殖典例讲解例3：为了获得植物次生代谢产物，先用植物
外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中
悬浮培养。请回答下列问题：
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________。
(2)在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有________________________________；培养液中蔗糖的作用是________________、________________。
三、植物细胞工程的综合应用【解析】 (1)外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。
(2)观察图示可知，12 d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。另外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。脱分化蔗糖浓度下降，pH降低 提供能源 调节渗透压典例讲解例3：为了获得植物次生代谢产物，先用植物
外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中
悬浮培养。请回答下列问题：
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量
常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经________________处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2N)经诱导处理后，观察到染色体数为8N的细胞，合理的解释是____________________________________、___________________________________________________________________。
三、植物细胞工程的综合应用有丝分裂染色体加倍到8N经加倍到8N的细胞处于有丝分裂中期秋水仙素(低温) 果胶经加倍到4N的细胞处于有丝分裂后期变式训练变式训练3．下利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥
—花椰菜植株，已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因，而花椰
菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫
外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。据图回答下列问题：
(1)该过程用到的工程技术有________________和________________。
(2)过程①所需的酶是____________________________，过程②PEG的作用是________________，经过②操作后，需筛选出融合的杂种细胞，显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(1 (2 植物体细胞杂交植物组织培养纤维素酶和果胶酶促进原生质体的融合 变式训练变式训练3．下利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥
—花椰菜植株，已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因，而花椰
菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，技术人员用一定剂量的紫
外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，流程如下图。据图回答下列问题：
(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是________________。原生质体经过细胞壁再生，进而分裂和脱分化形成___________。
(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的根尖，制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的__________________；将杂种植株栽培在含有________________的环境中，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
(1 (2 保持原生质体完整性愈伤组织黑腐病菌形态和数目 真题再现1 .（2019全国Ⅱ理综）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)。
(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 。
人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、 和
等几类物质。能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖真题再现1 .（2019全国Ⅱ理综）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。
(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物
的 进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是
(用流程图表示)。茎尖植物分生区(如茎尖)附近的病毒极少，甚至无病毒。真题再现2.（2019全国Ⅲ理综）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。
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 。
（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是 。
【解析】 （ 1）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。
（2）在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。
全能性或答:形成完整植株所需的全部基因）形成层容易诱导形成愈伤组织 真题再现2.（2019全国Ⅲ理综）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。
回答下列问题。
（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。
（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(或答:再分化) 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 植物激素的种类和比例不同3.（2017?海南卷）
甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是_____________________________________________。
（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。真题再现植物组织培养的原理是细胞的全能性绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。葡萄糖、果糖具有完整的细胞核 完整的细胞核才具有细胞的全能性3.（2017?海南卷）
甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是______________________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经______________形成的。
（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都
相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，___________（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是___________________________
_________________________________________________________________________。真题再现3） （4）细胞分裂素、生长素脱分化不能 对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株。感谢欣赏
