2027届高中生物一轮复习讲义 第十单元 第51课时 植物细胞工程

第51课时植物细胞工程

考点一植物组织培养技术

1.细胞工程的概念

原理和方近细胞生物学、分子生物学和发育生物学

细

胞操作水平.细胞器水平、细胞或组织水平

匚

程

胜一获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品

2.植物细胞的全能性

定义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

原因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

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

未表现在生物的生长发育过程中，并不是所有的细庖都表现出全能性.在特定的时

及原因间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达

表现条件离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH

3.植物组织培养技术

将离体的植物器官、组织或细胞等,培养在

4.探究实践一菊花的组织培养

拓展延伸(1)诱导愈伤组飒分化时，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。

⑵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凌源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是焦糖既可提供充足

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C

■自我诊断，

(1)作物单倍体育种时，利用了由植物茎尖组织培养获得的单倍体(2025・新课标，5)(X)

提示作物单倍体育种时，常采用花粉(生殖细胞)离体培养获得单倍体植株，而茎尖组织培

养属于无性繁殖，所得植株染色体数目与原植株相同，并非单倍体。

（2）将农作物秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化桔秆中纤维所起的作用，相当于植物组

织培养中固体培养基的琼脂+蔗糖（2022•浙江1月选考，7）（J）

|强化:迁移应用

考向一植物组织培养技术

1.（2025・江苏，4）如图表示一种植物组织培养周期，①〜③表示相应过程。下列叙述错误的

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

答案C

解析过程①形成了愈伤组织，发生了细胞的脱分化，此时细胞还进行有丝分裂，A正确：

过程②是愈伤组织经再分化形成胚状体，该过程可形成不同种类的细胞，B正确；过程②③

所用培养基的成分、液度不完全相同，如细胞分裂素和总长素的浓度不同，C错误：培养基

中常加入蔗糖，既能作为碳源，又与维持渗透压有关，D正确。

2.（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（）

E愈伤组织芽脱毒苗

（取材①/一\②转接Z.A

兰州分生区1号培2号培3号培

百合养基养基养基

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1

D.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

答案D

解析观察题图可知，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，:、于1,C错误。

考点二植物体细胞杂交技术

整合:必备知识

1.过程

「体A

植物八

细胞2一%®@@咽且患

植物八(正在融合的再生施初盗

细胞2原生质温原生质体细胞壁组织植株

体细胞融合植物组织培养

(1)过程①为去除细胞壁获得原生质休，用到的筋是纤维素酶和果胶筋.

(2)过程②为原生质体的融合,人工诱导的物理法包括电融合法、离心法等,化学法包括聚乙

二醇(PEG)融合法、高Ca2,一高pH融合法等。

(3)过程③为融合的原生质体再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。

(4)过程④为脱分化,过程⑤为再分化。

2.概念

植物体细胞杂交是指将丕回来遮的植物体细胞，在一定生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C

3.意义

植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独

特的优势。

4.实例：白菜一甘蓝、普通小麦一长穗偃麦草、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。

■自我诊断，

(1)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙

的融合和细胞壁再生(2021•福建，11)(X)

提示可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生。

(2)融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织(2024•山东，20)(V)

提示用纤维素酶和果胶酶分别处理不同的植物细胞，得到原生质体，运用物理方法或化学

方法诱导融合，形成杂种细胞，再利用植物组织培养技大将杂种细胞培养成杂种植株，故融

合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织。

(3)植物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Q024•山东，20)(X)

提示体细胞杂交过程中通过原生质体融合，使来自亲本的2个细胞核融合形成一个细胞核。

获得的杂种植株细胞中具有来自2个亲本的遗传物质，但只有1个细胞核。

(4)科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，融合的细胞即为杂交

细胞(2023•广东，12)(X)

提示融合的细胞中有人参根一人参根细胞、人参根一朗萝卜根细胞、胡萝卜根一胡萝卜根

细胞，只有人参根一胡萝卜根细胞才是杂交细胞。

|形成:解题能力

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“番茄一马铃薯”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矩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？

提示分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。

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，可以形成哪匚种融

合细胞？符合要求的杂种细胞是哪和”

提示可以形成3种融合细胞：甲甲、甲乙、乙乙。符合要求的是甲乙。

3.二倍体番茄和二倍体马铃薯体细胞杂交得到的“番茄一马铃薯”有四个染色体组，是四倍

体。

|强化:迁移应用

考向二植物体细胞杂交技术及其应用

3.(2025・四川，6)研究人员用花椰菜(BB,2〃=18)根与黑芥(CC,2〃=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

答案B

解析两个原生质体融合杉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，A错误；全能性是指已经分亿的细胞仍然具有发育成完整有机体

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

融合说明细胞膜具有流动性，C错误；植株N是花椰菜(BB,2〃=18)根和黑芥(CC,2〃=16)叶

片二者原生质体经PEG诱导融合形成杂种细胞后，进一步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，两组染色体可以分别联会配对，能产生可育配

子，D错误。

4.(2024・湖北，11)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蕖能力强、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

()

合

原生q融

原

质体的

质

[①混合酷液处理，：生

体

原生J

质体

(一二ml⑤愈伤④杂种

细胞

A.过程①中酣处理的时间差异，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

答案B

解析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。

考点三植物细胞工程的应用

整合-必备知识

1.植物繁殖的新途径

使用的技术：植物组织培养技术

快一原理：植物细胞的全能性

速优J(1)高效、快速地实现种苗的大盘繁残

繁

殖点1(2)保持优良品种的遗传特性

特点：使用材料少,培养周期短,繁殖率

一高，适合自动化管理,有利于进行工厂化

生产

「实例：铁皮石斛试管苗生产

技术手段：植物组织培养技术

作

物材料的选取：植物顶端分生区附近(如茎

脱尖),此部分病毒极少,甚至无病毒

毒

优点：脱母作物产量高.品质好

实例：脱毒草传、脱毒马铃薯等

2.作物新品种的培育

原理：细胞的全能性和染色体变异

单过程：花药(或花粉)型电迷＞单倍体植株

倍

体一堂k纯合一倍体植株

育

种染色体加倍----------

优点：①子代是能稳定遗传的纯合子;②极

大地缩短了育种的年限;③是进行体细胞诱

变育种和研究遗传突变的理想材料

一实例：单育】号烟草

—原理：细胞的全能性和基因突变

突诱变处理

变

体-过程：外植体■鬻丁突变体普新品种

的

利HL*Z\

用诱导分化

优点：产生新基因,大幅度改良某些性状

实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草:等

3.细胞产物的工厂化生产

必

动所

命活

的生

基本

植物

：不是

概念

化合物

子有机

类小分

，是一

产物

勤的

代丁

次生

细

胞

物等

氮化合

和含

、菇类

：酚类

种类

L

产谢物

物

术

养技

胞培

物细

段：植

术手

的技

的生产

工

厂

节

不受季

，几乎

耕地

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快；不

速度

：生产

化优点

的限制

生天气等

产

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杉的细

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