高三一轮学案生物（人教版）第十单元第51课时植物细胞工程

第51课时植物细胞工程课标要求1.阐明植物组织培养的原理和过程。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。考情分析1.植物组织培养技术2022·辽宁·T142.植物体细胞杂交技术2024·江苏·T·山东·T·湖北·T·广东·T122023·江苏·T133.植物细胞工程的应用2024·安徽·T·黑吉辽·T62024·甘肃·T·山东·T14考点一植物组织培养技术及其应用1．细胞工程的概念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_______________的潜能原因生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的_______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未表现及原因在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性eq\o(→,\s\up7(原因))在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会______________表现条件离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH3.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____________________的技术。(2)理论基础：植物细胞的____________。(3)基本过程①脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的___________，转变成____________的细胞，进而形成愈伤组织的过程。②愈伤组织：脱分化产生的____________________团块。③再分化：愈伤组织重新分化成____________等器官的过程。(4)探究实践——菊花的组织培养(5)植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素(相对比值)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形成简记：“高”根，“低”芽，“中”愈伤[拓展提升]①诱导愈伤组织分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。②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。③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。4．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(3)细胞产物的工厂化生产[提醒]初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着，例如，糖类、脂质、蛋白质和核酸等；次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。分析植物组织培养技术及其应用长春新碱(VCR)是夹竹桃科植物长春花中提取出的一种生物碱，具有高抗肿瘤活性。如图为长春新碱(VCR)工厂化生产流程：回答下列问题：(1)获得高产细胞时，选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)植物细胞培养时，需要用酶解法将愈伤组织分离成______________，加入培养液制成细胞悬液进行培养。(3)植物细胞培养要在无菌条件下进行的原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向一植物组织培养技术及其应用1．(2024·甘肃，15)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1D．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2．(2023·山东，14)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考点二植物体细胞杂交技术1．过程(1)过程①为去除__________________获得原生质体，用到的酶是____________________和__________________。(2)过程②为____________的融合，人工诱导的物理法包括______________、______________等，化学法包括________________________、高Ca2＋—高pH融合法等。(3)过程③为融合的原生质体再生出____________，这是原生质体融合成功的标志。(4)过程④为________________，过程⑤为________________。2．概念植物体细胞杂交是指将________________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____________的技术。3．意义植物体细胞杂交技术在打破______________，实现________杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。4．实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草、多种柑橘属不同种间的杂种植株。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。分析植物体细胞杂交技术不同物种之间存在着天然的生殖隔离，利用传统的有性杂交的方法很难得到杂种后代。科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。1．植物体细胞杂交实现的基础和植物组织培养的理论基础分别是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．将图中的甲和乙两种细胞去除细胞壁后诱导融合，若只考虑两两融合，可以形成哪几种融合细胞？符合要求的杂种细胞是哪种？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄—马铃薯”有多少个染色体组，是几倍体？________________________________________________________________________________________________________________________________________________考向二植物体细胞杂交技术及其应用3．(2024·江苏，13)图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是()A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养4．(2024·湖北，11)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一、过教材1．如图为植物组织培养的流程图，下列相关叙述正确的是()外植体eq\o(→,\s\up7(①))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(②))芽、根→植株A．需要用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液对外植体进行消毒B．过程①表示脱分化，脱分化后外植体细胞失去其特有的结构和功能C．过程②表示再分化，再分化过程应先诱导愈伤组织生根，后再诱导其生芽D．过程①需提供充足光照，过程②需在黑暗条件中进行E．过程①②与细胞中基因的选择性表达有关F．培养基中需添加一定量的葡萄糖以利于调节渗透压和提供营养物质G．提高培养基中细胞分裂素与生长素间含量的比值可促进愈伤组织分化出根H．组培苗移植前需用流水清洗掉根部的培养基，经炼苗后再移栽大田2．下列有关植物体细胞杂交的说法，正确的是()A．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B．可以利用灭活的病毒对原生质体进行诱导融合C．融合的原生质体再生出新的细胞壁与高尔基体有关D．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E．植物体细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁F．可据细胞内染色体的数目、形态来鉴定杂种细胞G．植物体细胞杂交技术获得的植株表现出双亲的所有性状H．利用植物体细胞杂交技术培育出白菜—甘蓝，说明两物种间不存在生殖隔离3．下列有关植物细胞工程应用的叙述，正确的是()A．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状B．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种C．次生代谢物是植物生命活动必需的营养物质D．细胞工厂化生产是为了提高单个细胞中次生代谢物的含量E．植物细胞培养技术的原理是植物细胞的全能性F．植物细胞培养的方式几乎不受季节、天气等因素的限制G．用二倍体植株的配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限二、过高考(经典高考题)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：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________________。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_______________________________________________________________________________________________________。步骤⑥要进行照光培养，其作用是___________________________________________________________________________________________。在________________阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。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。答案精析考点一整合2．产生完整生物体分化成其他各种细胞全套基因选择性地表达3．(1)植物器官、组织或细胞完整植株(2)全能性(3)植物器官、组织或细胞愈伤组织①结构和功能未分化②不定形的薄壁组织③芽、根(4)无菌水次氯酸钠无菌水愈伤组织生芽生根4．(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二倍体育种的年限基因突变新基因(3)必需植物细胞培养生产速度快提升(1)茎尖、幼叶部位的细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织。(2)单个细胞(3)培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对植物细胞有害的物质，导致细胞死亡。评价1．D[观察题图可知，分生组织经过程①获得愈伤组织，因此①为脱分化，1号培养基中的愈伤组织是不定形(排列不规则)的薄壁组织团块，A错误；愈伤组织经过程②长出芽，因此②为再分化，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，而愈伤组织细胞的分化是有丝分裂过程，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。]2．A[分析题意可知，可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞数量，提高次生代谢物的含量，但不能提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。]考点二整合1．(1)细胞壁纤维素酶果胶酶(2)原生质体电融合法离心法聚乙二醇(PEG)融合法(3)细胞壁(4)脱分化再分化2．不同来源新植物体3．生殖隔离远缘提升1．分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。2．可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。3．有四个染色体组，是四倍体。评价3．C[步骤①添加纤维素酶和果胶酶以去除细胞壁，A错误；步骤②吸取原生质体放入等渗溶液中清洗，否则会导致原生质体吸水涨破，B错误；结合图示可知原生质体处于甘露醇和蔗糖溶液之间，因而可推测原生质体的密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间，C正确；台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，染成蓝色的原生质体活性差或死亡，D错误。]4．B[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有差异，A正确；过程②为原生质体的融合，常用化学试剂如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，不能用于植物原生质体融合，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，但二者在两过程中的比例不同，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。]查落实固基础一、1．BEH[外植体先用酒精消毒30s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min后，立