2027届高三生物一轮复习课件：第10单元　第37讲　植物细胞工程

第37讲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、次生代谢物生产、育种等方式有效提高了生产效率命题趋势1.植物组织培养:重流程、析细节——流程与条件控制、外植体消毒与无菌操作、激素调控的关键作用2.植物体细胞杂交:破壁垒、育新种——原理与过程、杂种植株的鉴定与变异3.植物细胞培养:联实际、重价值——与农业生产、药物生产等实际情境相结合,要求理解技术如何转化为生产力考点一考点二目录索引

高考真题•演练考点一植物细胞工程的基本技术必备知识•精读教材1.细胞工程的概念

细胞器水平、细胞水平或组织水平2.植物细胞工程的理论基础——细胞的全能性

分化成其他各种细胞生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的全套基因激素温度和pH3.植物组织培养技术(1)概念理解:(2)原理:植物细胞具有

。

植物器官、组织或细胞等形成完整的植株全能性(3)培养过程:接种外植体

诱导_____________________诱导生芽、生根→完整植株。①脱分化:

的细胞,经过脱分化,即失去其特有的

而转变成未分化细胞的过程。

②愈伤组织:脱分化产生的

团块。

③再分化:

重新分化成

等器官。

愈伤组织再分化已经分化结构和功能不定形的薄壁组织愈伤组织芽、根(4)操作实例——菊花的组织培养:次氯酸钠(5)植物激素在植物组织培养中的作用:生长素/细胞分裂素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生长简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤注:表中比值为同时使用这两类激素时,两者用量的比例。

4.植物体细胞杂交技术(1)概念:将不同来源的

,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

。

植物体细胞杂种细胞新植物体流动性全能性(3)过程:(4)意义:打破

,实现

,培育植物新品种。

生殖隔离远缘杂交育种关键能力•练透考法命题角度一

植物组织培养的过程1.(2025·江苏卷)图示一种植物组织培养周期,①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是(

)

A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关C解析

过程①是由组织块形成愈伤组织,发生了细胞的脱分化,脱分化过程中细胞通过有丝分裂增殖,A项正确。过程②是由愈伤组织形成胚状体,经细胞的再分化形成不同种类的细胞,B项正确。过程②(愈伤组织再分化形成胚状体)和③(胚状体发育为试管苗)所用培养基的成分、浓度不同,如激素配比等有差异,C项错误。培养基中糖类既能作为碳源,为植物组织培养提供能量,又与维持渗透压有关,D项正确。命题角度二

植物体细胞杂交2.(2025·四川卷)研究人员用花椰菜(BB,2n=18)根与黑芥(CC,2n=16)叶片分别制备原生质体,经PEG诱导融合形成杂种细胞,进一步培养获得再生植株,其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是(

)A.两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞B.再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性C.花椰菜和黑芥的原生质体能融合,证明两种植物间不存在生殖隔离D.植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对,无法产生可育配子B解析

两个原生质体融合形成的细胞不一定是杂种细胞,有可能是两个花椰菜原生质体融合或两个黑芥原生质体融合等,A项错误。细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性,杂种细胞经过培养形成再生植株N,这证明了杂种细胞仍具有全能性,B项正确。花椰菜和黑芥是不同物种,它们之间存在生殖隔离。原生质体能融合并不能证明不存在生殖隔离,因为生殖隔离是指不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育的后代,C项错误。植株N是花椰菜(BB,2n=18)根和黑芥(CC,2n=16)叶片的原生质体经PEG诱导融合形成杂种细胞后培养获得的再生植株,染色体组成是BBCC,存在同源染色体,在减数分裂时能正常联会配对,能产生可育配子,D项错误。考点二植物细胞工程的应用必备知识•精读教材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植物顶端分生区附近(如茎尖)2.作物新品种的培育

染色体变异单倍体纯合二倍体基因突变新品种3.细胞产物的工厂化生产(1)初生代谢与次生代谢:初生代谢是________________________________,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。

(2)生产的技术手段:

技术,是指在

条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其

的技术。

(3)过程:外植体

细胞悬液

。

生物生长和生存所必需的代谢活动植物细胞培养离体增殖愈伤组织细胞产物(4)优点:

。

(5)实例:人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生产。(6)注意事项:生产速度快关键能力•练透考法1.(2024·甘肃卷)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,操作流程如下图。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D解析

在脱分化过程中,1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块,A项错误。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,而愈伤组织细胞分化时进行有丝分裂,不会发生基因重组,B项错误。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项错误。百合分生区(一般在茎尖、芽尖、根尖)附近的病毒极少,甚至无病毒,因此可以作为该研究中的外植体,D项正确。2.(2024·黑吉辽卷)迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时,先诱导外植体形成愈伤组织,再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸,加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是(

)A.迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体B.诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸C.悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团D.茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢物的合成速率B解析

顶端幼嫩的茎再生能力强,病毒少,甚至无病毒,适合用作外植体,A项正确。诱导愈伤组织时需加入生长素和细胞分裂素,不需要脱落酸,B项错误。悬浮培养时将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团可增大细胞与培养液的接触面积,获得更多的氧气和营养物质,以利于其进一步分裂,C项正确。迷迭香酸是迷迭香的次生代谢物,由题意可知,加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量,由此推测茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢物的合成速率,D项正确。高考真题•演练1.(2025·黑吉辽蒙卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗,有助于解决紫杉醇药源短缺问题。下列叙述正确的是(

)A.细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成B.培养基先分装到锥形瓶,封口后用干热灭菌法灭菌C.芽原基细胞由于基因选择性表达,不能用作外植体D.紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取,植物组织培养优势明显A解析

植物组织培养中,细胞分裂素和生长素的比例会影响植物细胞的发育方向,包括脱分化形成愈伤组织的过程,A项正确。培养基分装封口后常用高压蒸汽灭菌法灭菌,干热灭菌法适用于耐高温和需要保持干燥的物品,B项错误。芽原基细胞具有全能性,可作为外植体,C项错误。紫杉醇可通过培养红豆杉细胞进行细胞产物的工厂化生产来获取,D项错误。2.(2024·安徽卷)植物细胞悬浮培养技术在生产中已得到应用。某兴趣小组尝试利用该技术培养胡萝卜细胞并获取番茄红素,设计了以下实验流程和培养装置(如图),请同学们进行评议。实验流程

细胞培养装置

下列评议不合理的是(

)A.实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织,制备悬浮细胞B.装置中的充气管应置于液面上方,该管可同时作为排气管C.装置充气口需要增设无菌滤器,用于防止杂菌污染培养液D.细胞培养需要适宜的温度,装