高三一轮复习生物：植物细胞工程课件

2026届高考一轮复习第51讲

植物细胞工程考情分析1．从命题题型和内容上看，高考命题不多，非选择为主，

例如综合应用题：结合农业生产（如作物脱毒、快速繁殖）、育种（如培育抗虫杂种植株）或科研场景，考查技术选择依据和优缺点（如体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的优势），选择题（较少见）：多为概念辨析，如区分“脱分化”与“再分化”的实质，或判断某操作（如去壁）的常用试剂（纤维素酶和果胶酶）。2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查(1)原理与操作的深度绑定：不单独考查原理，而是将“细胞全能性”“细胞膜流动性”等原理融入操作步骤中。例如，问“植物组织培养为何能获得完整植株”，需答出“基于植物细胞的全能性”，同时关联脱分化形成愈伤组织的过程。；(2)技术与实际的紧密联系：题目背景多来自真实应用场景，如“利用组织培养繁殖兰花苗”“培育番茄-马铃薯杂种植株”，要求分析技术在该场景中的具体优势（如快速繁殖可缩短育种周期）；复习目标1．聚焦“结构与功能观”和“稳态与平衡观。(生命观念)2．要求根据实验数据（如不同培养基配方下愈伤组织形成率）绘制折线图，或解读已有图表的含义，考查模型与建模能力，将抽象数据转化为直观的数学模型。(科学思维)3．强调“技术应用”与“社会价值”，结合“利用组织培养进行作物脱毒（如马铃薯脱毒苗）”“培育抗逆杂种植株（如抗盐碱小麦）”等案例，考查对技术在农业增产、资源利用等方面社会价值的认知。(社会责任)考情解码·考点定标原理和方法

生物学

生物学和

生物学操作水平

水平

水平或

水平目的获得特定的

或其产品。分类

细胞工程和

细胞工程细胞分子细胞组织植物动物细胞工程是指应用细胞生物学、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。可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。发育细胞器细胞、组织、器官、个体一、植物细胞工程的基本技术1细胞工程的概念细胞经

后，仍然具有产生

或分化成其他

的潜能，即细胞具有全能性。高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。（1）定义：（2）原因：分裂和分化完整生物体各种细胞一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞（3）体现：

→

完整个体或其他各种细胞（4）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。例如：芽原基只能发育为芽，叶原基只能发育为叶。(5)表现出全能性的条件：①离体②营养物质③激素(生长素和细胞分裂素)④适宜的温度和pH叶子花瓣花粉细胞细胞具有全能性≠细胞表现全能性。理论上，几乎所有的活细胞都具有全能性，但是只有发育为完整个体或分化成其他各种细胞才能体现其全能性。2植物细胞的全能性一、植物细胞工程的基本技术①体细胞全能性：②不同细胞的全能性：③不同生物的细胞全能性：分化程度低的＞分化程度高的，细胞分裂能力强的＞细胞分裂能力弱的。受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞。植物细胞＞动物细胞。随着细胞分化程度不断提高，细胞的全能性逐渐降低。(6)不同细胞全能性的大小：（7）全能性与细胞分化的关系：一、植物细胞工程的基本技术01（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。（3）过程：（2）原理：植物细胞的全能性外植体3植物组织培养技术生殖方式：分裂方式：无性生殖有丝分裂一、植物细胞工程的基本技术①概念：②结果：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结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。形成

愈伤组织外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽或胚状体幼苗完整植株移栽（1）脱分化：没有特定结构和功能，排列疏松而无规则，

高度液泡化的成无定性状态的薄壁细胞团。一、植物细胞工程的基本技术再分化①概念：②实质：③结果：外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽或胚状体幼苗完整植株移栽（2）再分化：愈伤组织能重新分化成芽、根等器官的过程。基因的选择性表达再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。该过程既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。一、植物细胞工程的基本技术外植体愈伤组织试管苗完整植株脱分化芽、根等再分化关键激素生长素和细胞分裂素结果比值≈1比值＜1比值＞1促进芽的分化促进根的分化促进愈伤组织的形成生长素用量细胞分裂素用量细胞分裂素生长素

芽分化愈伤组织根分化生长素作用：用于诱导细胞的

和

的分化；细胞分裂素作用：促进组织细胞的分裂或促进

的分化。伸长生长根芽巧记：裂芽生根中愈伤（4）决定植物脱分化、再分化的关键因素一、植物细胞工程的基本技术

作为碳源提供能量植物可少量吸收，调节渗透压培养基名称：

；物理性质：

；碳源：

。MS培养基

固体培养基有机碳源（蔗糖）（5）植物组织培养常用的培养基配方p116①植物是自养生物，为什么MS培养基中需要加入蔗糖？②与微生物培养基的区别：微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，含有植物生长必需的大量元素和微量元素，还需要添加植物激素。植物组织培养利用的是离体组织或细胞，在其脱分化过程中不能进行光合作用合成糖类。一、植物细胞工程的基本技术（3）实践—菊花的组织培养消毒过的外植体置于无菌培养皿无菌滤纸吸去外植体表面水分用解剖刀切成0.5~1cm长的小段

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。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。（1）消毒（2）外植体切段（3）接种到诱导愈伤组织的培养基用

擦拭双手和超净工作台台面→

冲洗→

消毒30s→

清洗2～3次→

处理30min→

清洗2～3次。酒精流水酒精无菌水次氯酸钠溶液无菌水一、植物细胞工程的基本技术

接种外植体时，不要倒插！（将“形态学上端”朝上）

将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。*不需要光*过程中只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。（4）诱导脱分化（5）诱导再分化*注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；*该过程每日需要给予适当时间和强度的光照；培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。长出芽后将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用一、植物细胞工程的基本技术（6）移栽培养①打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日。②流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。③每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化一、植物细胞工程的基本技术

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

，并把杂种细胞培育成

的技术。不同来源新植物体杂种细胞概念：原理：意义：细胞膜具有一定的流动性植物细胞的全能性第1步

植物体细胞融合第2步：植物组织培养植物体细胞融合：植物组织培养：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等4植物体细胞杂交技术一、植物细胞工程的基本技术过程：①去壁原因：

。②方法：

。*用什么酶？________________________*酶解法利用了酶的什么特点？___________*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？阻碍了原生质体间的融合酶解法（纤维素酶和果胶酶）酶的专一性（1）去除细胞壁使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常细胞壁阻碍着细胞间的杂交A细胞去除细胞壁A原生质体B细胞B原生质体一、植物细胞工程的基本技术②化学方法：聚乙二醇（PEG）融合法、

高Ca2+-高pH融合法①理论基础：

。②方法：细胞膜具有流动性①物理方法：电融合法、离心法（2）原生质体间的融合——关键环节正在融合的原生质体杂种细胞AB注意：在等渗溶液中进行优点：使用方便，融合频率高缺点：有一定的毒性对某些细胞不适用（如卵细胞）优点：对细胞无毒害作用，

操作简便，可重复A细胞去除细胞壁A原生质体B细胞B原生质体一、植物细胞工程的基本技术注意：植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此应为________生殖。正在融合的原生质体再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化杂种植株移栽移栽后的植株（3）重新产生细胞壁，形成杂种细胞——细胞融合完成的标志（4）得到杂种植株——植物体细胞杂交技术成功的标志无性一、植物细胞工程的基本技术A细胞B细胞纤维素酶果胶酶1.去壁：酶解法正在融合的原生质体再生出细胞壁2.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过程：一、植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物体细胞杂交技术生殖方式原理步骤意义联系无性生殖细胞的全能性①脱分化②再分化保持优良性状，繁殖速度快植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术打破生殖隔离，克服不同种生物远缘杂交的障碍①去除细胞壁②融合形成杂种细胞③组织培养细胞膜的流动性、细胞的全能性无性生殖植物组织培养vs植物体细胞杂交一、植物细胞工程的基本技术

2.杂种细胞染色体组数为？A为2a=20

B为2b=30504

1.杂种细胞染色体数为？

3.从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？染色体数目变异染色体数、染色体组数、基因型都采用直接相加的方法。拓展：体细胞杂交和有性生殖的辨析一、植物细胞工程的基本技术例1.关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(

)A．再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质B．脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同C．再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理D．再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化再分化过程是形成根和芽等营养器官，芽的形成需要光照的参与，才能形成叶绿素，所以再分化过程需要光照再分化的本质就是细胞分化，分化的实质是细胞内的基因选择性表达习题巩固例2.酸性土壤是pH小于7的土壤总称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤等。酸性土壤在世界范围内分布广泛，在农业生产中占有重要地位。如图表示利用耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)培育高产耐酸杂种植物的过程，图中序号表示过程或处理手段，字母表示细胞、细胞结构或组织名称。下列叙述正确的是(

)A．①过程用到的酶是纤维素酶，A、B表示原生质层B．②过程可以使用高Ca2+—高pH融合或灭活的病毒诱导融合C．③过程得到的杂种细胞含有3个染色体组D．④⑤过程使用的培养基需加入生长素和细胞分裂素，但加入的比例不同用到的酶是纤维素酶和果胶酶，A、B表示原生质体是诱导动物细胞融合的方法有4＋2＝6个染色体组习题巩固1植物繁殖的新途径1、快速繁殖（3）过程：外植体脱分化愈伤组织再分化芽、根完整植株试管苗（1）使用的技术：植物组织培养技术①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②植物组织培养在实验室进行，一般

的限制。③选材少，繁殖率高，便于自动化管理，实现产业化生产；（4）优点：④无性繁殖，亲、子代细胞DNA相同，所以可以

。保持优良的遗传特性不受季节、气候等条件植物细胞的全能性二、植物细胞工程的应用（2）原理：（5）实例：甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。2、作物脱毒马铃薯草莓香蕉顶端分生区（如茎尖）：注：脱毒苗不等于抗毒苗。感染的病毒很容易传给后代无性繁殖病毒在作物体内积累作物产量降低品质变差（2）脱毒方法作物脱毒与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。（1）脱毒原因病毒极少，甚至无毒植物组织培养脱毒苗二、植物细胞工程的应用单倍体：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而来的个体。单倍体植株长得弱小，而且一般高度不育。优良品种花药花粉离体培养单倍体纯合二倍体人工诱导染色体加倍选择2作物新品种的培育1、单倍体育种二、植物细胞工程的应用花药中的花粉单倍体幼苗秋水仙素处理纯合体筛选优良性状纯合体愈伤组织离体培养脱分化再分化花药离体培养(植物细胞的全能性)秋水仙素处理(染色体数目变异)能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。(1)过程：(2)原理：二、植物细胞工程的应用①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。②后代都是纯合子，能稳定遗传。③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。(3)优点：我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。(4)实例：二、植物细胞工程的应用(1)产生：组织培养时，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变。(3)原理：(2)过程：外植体新品种筛选培育愈伤组织脱分化多种突变体诱导分化诱变处理基因突变和植物细胞的全能性。2、突变体的利用二、植物细胞工程的应用通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，加快育种进程，大幅度地改良某些性状。突变具有不定向性、多害少利和低频性，因此需要处理大量突变材料，并从中筛选出符合人们需要的品种。已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的新品种，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。抗除草剂白三叶草抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的烟草(4)优点：(5)缺点：(6)实例：二、植物细胞工程的应用3细胞产物的工业化生产植物代谢初生代谢：次生代谢：

生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。不是植物基本的生命活动所必需的产物，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进行。产物如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物应用一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）①植物次生代谢物含量很低；②从植物组织提取会大量破坏植物资源；③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。缺点a.在植物抗病、抗虫方面发挥作用b.也是很多药物、香料和色素等的重要来源。应用多、产量低1、植物的代谢产物:二、植物细胞工程的应用(1)概念：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。(2)技术途径：①概念：②原理：③培养基类型：(3)过程：植物细胞培养技术在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。液体培养基（有利于培养的细胞与营养物质充分接触。）细胞增殖外植体愈伤组织脱分化细胞悬液震荡分散细胞悬浮培养培养细胞产物提取植物细胞培养到愈伤组织即可，因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。2、细胞产物的工厂化生产:二、植物细胞工程的应用(4)实例：(5)优点：(6)意义：红豆杉

→

紫杉醇人参→人参皂苷紫草→紫草宁具有高抗癌活性，已用于乳腺癌等癌症的治疗具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性（世上首例药用植物细胞工程产品）不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制。对于社会、经济、环境保护具有重要意义。用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上二、植物细胞工程的应用区别植物组织培养和植物细胞培养项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体培养基液体培养基过程

应用快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，例1、马铃薯普通栽培种是同源四倍体，这使得马铃薯的杂交育种变得十分困难。若要通过二倍体马铃薯杂交来改良品种，则必须破解马铃薯单倍体、二倍体和四倍体的基因组，实现难度同样很大。但植物细胞工程技术为马铃薯育种提供了可行的育种方案。下列相关植物细胞工程的说法，不合理的是(

)A．利用组织培养可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖B．利用茎尖分生组织培育脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服远缘杂交不亲和的障碍，充分利用遗传资源D．利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，获得有用的突变体因为茎尖分生组织细胞中病毒极少甚至无病毒习题巩固例2、紫杉醇具有良好的抗癌作用。科研人员用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中进行细胞悬浮培养，以获得更多紫杉醇。下列叙述错误的是(

)A．诱导愈伤组织需要考虑外植体的取材部位、培养基组成和激素种类等B．由愈伤组织得到悬浮细胞可以使用纤维素酶和果胶酶进行处理C．使用液体培养基并振荡有利于细胞获取氧气和营养物质，促进细胞生长D．利用植物细胞培养技术获得初生代谢物紫杉醇能避免大量破坏野生红豆杉种群紫杉醇属于次生代谢物习题巩固1．（2025·广西·高考真题）甘