高考生物一轮复习第35讲植物细胞工程

植物细胞工程课标要求素养体现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__生命观念：结合植物组织培养技术的应用，形成生物的结构决定功能的观念。科学思维：比较植物体细胞杂交与植物组织培养技术的异同。科学探究：针对人类生产或生活的某一需求，运用细胞工程知识进行简单的设计和制作。社会责任：分析植物细胞工程在生产、生活中的应用，关注科技和社会的发展。从社会中来

“其芽葺葺，其叶青青，犹绿衣郎，挺节独立，可敬可慕。迨夫花开,凝晴瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非入兰室乎!岂非有国香乎!”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）中对兰花的一段描述。从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢兰花。但是兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长，繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。

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？（请同学们写出流程）兰花的细胞或组织愈伤组织根、芽等（胚状体）①②脱分化再分化幼苗

指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分类细胞生物学、分子生物学和发育生物学细胞器、细胞或组织获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品植物细胞工程和动物细胞工程细胞工程所采用技术的理论基础

植物细胞工程通常采用的技术手段

植物组织培养技术植物体细胞杂交技术植物细胞的全能性哺乳动物成熟的红细胞因失去了核遗传物质，所以不具备全能性一、细胞的全能性1.概念：

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。2.物质基础：一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。3.生物体生长发育过程中并不是所有细胞都表现出全能性（1）不体现全能性的实例：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶（2）不体现全能性的原因：基因在特定时间、空间条件下选择性表达4.全能性大小的比较：①受精卵＞生殖细胞＞体细胞②植物细胞＞动物细胞③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞通常情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的分裂能力和细胞的全能性逐渐降低。体现全能性的标志5.植物细胞的全能性的实例→复习必修一

P118--1211958年美国科学家将胡萝卜韧皮部一些细胞培养获得了完整的新植株。实验结论：在离体时给予细胞一定条件，高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。已分化细胞脱分化愈伤组织再分化胚状体再分化试管苗完整个体这就是植物组织培养技术1.概念：指将离体的植物器官、组织或细胞等，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.理论基础：植物细胞的全能性统称外植体二、植物组织培养技术3.生殖方式：无性生殖（注意如果外植体是生殖细胞属于有性生殖）有丝分裂4.分裂方式：二、植物组织培养技术接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活5.植物组织培养的流程脱分化再分化脱分化：已分化细胞，失去其特有结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、不定形的薄壁组织团块。再分化：愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。注意：过程中涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。

该培养过程一般不需要光照注意：过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。

需要给予适当光照，诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。

遮光二、植物组织培养技术5.植物组织培养的流程6、操作实例——菊花的组织培养70%酒精30S无菌水2-3次次氯酸钠溶液30min2-3次无菌水洗置于黑暗

有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。置于光照叶绿素的合成需要光照固体基质型，含水量高、蓄水性强、透性好，适合栽培简记：“生根分芽中愈伤”避免杂菌与培养物竞争营养，且有些杂菌会危害培养物的生长（1）植物繁殖的新途径快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。作物脱毒：选取作物__________(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。二、植物组织培养的应用思考：脱毒苗是否具有抗病毒能力？不具有无毒组织2．(选择性必修3P40正文)作物培养过程中为什么要进行作物脱毒？对于无性繁殖的作物而言，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。*脱毒苗≠抗毒苗7.植物组织培养的应用（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用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。7.植物组织培养的应用（1）植物繁殖的新途径植物顶端分生区附近(如茎尖)“

脱毒

”≠

抗毒

”（2）作物新品种的培育：单倍体育种、

的利用。突变体思考：诱变处理为什么处理愈伤组织?

愈伤组织一直处于不断增殖的状态，因此它们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。（3）人工种子主要成分包括无机盐、糖类和蛋白质等(1)植物细胞培养：是指在

条件下对

进行培养使其

的技术。（4）细胞产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。离体增殖植物代谢初生代谢

生物生长生存所必需的代谢活动产物：如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物：一类小分子有机化合物

非生物生长所必需，在特定条件下进行次生代谢单个植物细胞或细胞团(2)过程：植物细胞培养的原理是利用了植物细胞的全能性（）

×红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁人参→人参皂苷课堂总结外植体愈伤组织试管苗脱分化再分化植株作物脱毒选择顶端分生组织快速繁殖单倍体育种选择花药进行诱变突变体的利用分散后悬浮培养3.细胞产物的工厂化生产2.植物新品质的培育1.植物繁殖的新途径筛选教材延伸1.从繁殖方式上看，植物组织培养属于哪种繁殖方式？为什么？____________________________________________________________________________________________________________。

无性繁殖。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，所以是无性繁殖2.从所需条件上来看，快速繁殖与传统育种方法相比，其优点有哪些?____________________________________________________________________________。

快速繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候等自然条件的限制3.马铃薯、草莓和香蕉脱毒作物的产量和品质明显提高，为什么小麦和玉米脱毒作物的产量和品质却基本没有变化?______________________________________________________________________________________________________________________。

马铃薯、草莓、香蕉进行无性繁殖，感染的病毒很容易传递给子代，而小麦和玉米是通过种子繁殖的，感染的病毒不容易传递给子代4.植物组织培养时通常选择茎尖、芽尖等作为外植体，原因是________________________________________________。

茎尖、芽尖细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织5.在对菊花进行快速繁殖时，既可采用菊花的绿色叶片，也可采用其黄色花瓣作外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得绿色的试管苗，这其中的原理是什么?____________________________________________________________________________________________________________________________________。绿色叶片和黄色花瓣的细胞都具有全能性，在一定条件下都能发育成完整的植株，在光照的诱导下，与叶绿素合成有关的基因表达，使植株出现绿色（2023·山东）利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是（

）A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产C．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D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量A(高考江苏卷)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(

)

D（2023·辽宁）用含有不同植物生长调节剂配比的培养基诱导草莓茎尖形成不定芽，研究结果如下表。下列叙述错误的是（

）A．培养基中NAA/6-BA比例过高，不利于不定芽的诱导B．推断6-BA应为细胞分裂素类植物生长调节剂C．该研究的结果可指导草莓脱毒苗的生产D．相同条件下，NAA诱导草莓茎尖形成不定芽的效果优于2，4-DD真题（2019.全国Ⅲ38）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________________________。（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。全能性形成层容易诱导形成愈伤组织

再分化有利于诱导叶绿素形成和植物光合作用遗传特性

无性

①随培养时间的增加培养基中营养物质减少、有害代谢产物的积累会抑制愈伤组织的分裂、分化。②形成愈伤组织后，需要调整培养基中生长素与细胞分裂素用量的比例，以影响植物细胞的发育方向(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)。(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。(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。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茎尖(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)。三、植物体细胞杂交技术1.技术流程：A细胞B细胞纤维素酶果胶酶去壁：酶解法融合的原生质体再生出细胞壁诱融物理法：化学法：电融合法、离心法聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等脱分化再分化移栽植物细胞融合植物组织培养杂种植株愈伤组织A原生质体B原生质体移栽后的植株原理：细胞膜的流动性原理：植物细胞具有全能性植物细胞融合完成的标志植物体细胞杂交完成的标志纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常2.植物体细胞杂交的概念：

植物体细胞杂交是指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。3.原理：细胞膜具有一定的流动性植物细胞的全能性4.两个标志（1）植物细胞融合完成的标志：再生出新的细胞壁（2）植物体细胞杂交完成的标志：培育成新植物体5.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。6.意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。三、植物体细胞杂交技术①技术复杂、操作繁琐、工作量大②不一定按人们需要表达优良性状7.局限性：重组细胞类型培养基的细胞类型AAABBBAB需要进行筛选教材延伸2.“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄、地下长马铃薯的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

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，因此“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，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达源于选择性必修3P38“练习与应用”2题拓展:科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？提示：纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞的细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。植物体细胞杂交和有性杂交的辨析

有关植物体细胞杂交的3个易错点(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。(2)误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)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的染色体数通常是两亲本