四川省高三生物一轮复习课件植物细胞工程

第51讲.植物细胞工程2025-2026学年-高考一轮复习-高中生物学概念图原理和方法细胞生物学、_________

__操作水平

水平、

水平或_______水平目的按照人的意愿来___________________________或获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品分类

细胞工程、

细胞工程和胚胎工程细胞

细胞器改变细胞内的遗传物质细胞工程分子生物学和发育生物学植物

动物与基因工程相比，细胞工程是

水平上的生物技术，前者是

水平上的生物技术细胞、细胞器或组织分子组织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考点一植物组织培养技术及应用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

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pH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（1）理论基础——植物细胞的全能性1.植物组织培养技术（2）定义1.植物组织培养技术(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。结构和功能未分化不定形的薄壁组织芽、根植物器官、组织或细胞愈伤组织(4)探究实践——菊花的组织培养无菌水次氯酸钠无菌水愈伤组织生芽生根(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。

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）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（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（2022·辽宁卷）蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中，外植体切口处细胞被破坏，多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物，这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡，导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是(

)

。DA.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体解析

液泡中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等，其中的色素是指水溶性色素，如花青素，A正确；适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率可及时清除多酚类化合物及褐色醌类化合物，从而减少褐变，B正确；根据题干信息可知，褐变是由多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物引起的，因此可在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变，C正确；宜选用蓝莓幼嫩叶片为材料制备外植体，因为幼嫩叶片细胞分裂旺盛、易培养，D错误。（2022·重庆卷）植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应（见下表）。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是()。条件基因表达产物和相互作用效应①维持未分化状态②诱导出根③诱导出芽CA.WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性B.

WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累C.ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性D.体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制(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2.植物细胞工程的应用植物顶端分生区附近(如茎尖)

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

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）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，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，使植株呈现绿色（2023·武汉模拟）超低温冷冻脱毒法的原理是先用超低温对细胞进行选择性破坏，其中茎尖分生组织细胞不易被冻死，茎尖分化细胞易被冻死，保留下来的分生组织细胞再用组织培养技术获得脱毒植株。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。下列叙述错误的是(

)

。BA.用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少或无病毒B.经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强C.该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性D.与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材时不受茎尖长度的限制解析

植物的分生区病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，经过人工培养可获得脱毒苗，A正确；经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯只是脱毒，并没有获得抗病毒的能力，B错误；茎尖分生组织无成熟液泡，不易形成冰晶，C正确；与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材不受茎尖长度限制，传统茎尖脱毒法切取茎尖的大小与脱毒效果直接相关，茎尖越小，去病毒机会越大，而超低温冷冻脱毒法是通过超低温处理，大多数细胞都受到了损伤而死亡，能存活下来的细胞为分生组织细胞，D正确。

(2)作物新品种的培育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

A.植株A为二倍体，体细胞内最多有4个染色体组；植株C属于单倍体，发育起点为配子B.培育多倍体的原理是秋水仙素作用于有丝分裂的后期，使染色体数目加倍C.将基因型为BbTt的芽尖细胞经人工诱变可获得基因型为bbTt的细胞，其等位基因的产生来源于基因重组D.利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B为纯合子的概率为25%A

（2021·北京卷）为培育具有市场竞争力的无籽柑橘，研究者设计了如下流程。下列相关叙述不正确的是(

)

。AA.过程①需使用胰蛋白酶处理

B.实现过程②依赖膜的流动性C.过程③需应用植物组织培养技术

D.三倍体植株可产生无籽柑橘解析

过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理，A不正确。

工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从培养愈伤组织细胞的培养液中就可提取细胞产物。（3）细胞产物工厂化生产必需植物细胞培养生产速度快

次生代谢物不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才产生；初生代谢物是生物生长和生存所必需的，在整个生命过程当中一直产生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。提醒：（2023·山东卷）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(

)

。AA.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解析

有些产物不能或难以通过化学合成途径得到，故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，A正确；利用该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，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不一定是植物生长所必需的，C错误；该技术主要是利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞的数量，从而提高次生代谢物的含量，D错误。考点二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__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。（2）原理：植物体细胞杂交利用了细胞膜的________，将杂种细胞培育成杂种植株利用了__________________。杂种细胞新植物体流动性植物细胞的全能性二.植物体细胞杂交技术（3）基本过程二.植物体细胞杂交技术（4）优点和局限性①优点：打破__________，实现______________，培育植物新品种。②局限性：目前有许多理论和技术问题未解决，还不能让杂种植株按照人们的需求表现出双亲的杂合性状。生殖隔离远缘杂交育种二.植物体细胞杂交技术

二.植物体细胞杂交技术比较植物组织培养和植物体细胞杂交名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和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植物体两种植物的体细胞去壁融合形成的杂种细胞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，最容易诱导脱分化不同种的植物体细胞二.植物体细胞杂交技术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续表技术操作脱分化、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二.植物体细胞杂交技术

生物体内基因表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互制约的。“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，不能再像马铃薯或番茄植株体内的遗传物质一样有序表达，因此杂种植株上没有地上结番茄，地下结马铃薯（2023·广东卷）人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员