選擇性必修3生物技術(shù)與工程第九單元生物技術(shù)與工程第49講植物細(xì)胞工程課標(biāo)要求1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細(xì)胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細(xì)胞雜交是將不同植物體細(xì)胞在一定條件下融合成雜合細(xì)胞，繼而培育成新植物體的技術(shù)。3.舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率?？键c(diǎn)1植物細(xì)胞工程一、細(xì)胞工程的概念二、植物細(xì)胞的全能性1．概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生____________或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。2．在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性的原因：在特定的時間和空間條件下，細(xì)胞中的基因會_______________。完整生物體選擇性地表達(dá)三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1．概念：將離體的___________、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。2．原理：____________________。3．過程植物器官植物細(xì)胞的全能性4．操作實(shí)例——菊花的組織培養(yǎng)5．生長素與細(xì)胞分裂素的使用比例對植物組織培養(yǎng)的影響生長素/細(xì)胞分裂素植物細(xì)胞的發(fā)育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值適中促進(jìn)愈傷組織的形成1．(選擇性必修3P36“探究·實(shí)踐”)誘導(dǎo)愈傷組織期間一般____________，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當(dāng)____________________。2．(選擇性必修3P37“探究·實(shí)踐”)菊花組織培養(yǎng)的再分化過程中，若愈傷組織在誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基中未形成根，但分化成了芽，其可能的原因是_______________________________________________。不需要光照時間和強(qiáng)度的光照培養(yǎng)基中生長素用量和細(xì)胞分裂素用量的比值偏低四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1．概念：將不同來源的____________，在一定條件下融合成___________，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。2．原理：體細(xì)胞雜交利用了細(xì)胞膜的_________，雜種細(xì)胞培育成雜種植株利用了植物細(xì)胞的_________。植物體細(xì)胞雜種細(xì)胞流動性全能性3．操作過程4．意義植物體細(xì)胞雜交技術(shù)在打破___________，實(shí)現(xiàn)______雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢。生殖隔離遠(yuǎn)緣3．(選擇性必修3P38“拓展應(yīng)用”)“番茄—馬鈴薯”雜種植株并未地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，其原因是_________________________________________________________________________________。遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，使它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)1．在愈傷組織形成幼苗的過程中，不會發(fā)生細(xì)胞的增殖。(

)提示：在愈傷組織形成幼苗的過程中，會發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化。2．在進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交前，必須用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。(

)3．用高Ca2＋—高pH融合法可人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合。(

)4．植物體細(xì)胞雜交過程要用到植物組織培養(yǎng)。(

)5．植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓。(

)×√√√√在擬南芥愈傷組織生芽過程中，細(xì)胞分裂素(CK)通過影響ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。為探討A基因與W基因的關(guān)系，將A基因功能缺失突變體(突變體a)和野生型的愈傷組織分別置于CK與生長素比例高的(高CK)培養(yǎng)基中誘導(dǎo)生芽，在此過程中測定W基因的表達(dá)量。下圖中，野生型的W基因表達(dá)量與高CK誘導(dǎo)時間的關(guān)系是_______________________________________________________________________。隨著高CK誘導(dǎo)時間的延長，野生型的W基因的相對表達(dá)量顯著升高分析圖示結(jié)果可得出的結(jié)論：在高CK誘導(dǎo)下A基因促進(jìn)W基因表達(dá)。得出結(jié)論的依據(jù)為與野生型相比，_______________________________________________________________________。隨著高CK誘導(dǎo)時間的延長，突變體的W基因的相對表達(dá)量低于野生型1．(2025·廣東茂名模擬)紫杉醇是一種高效的抗癌物質(zhì)。下圖是擴(kuò)大生產(chǎn)紫杉醇的一條重要途徑，下列相關(guān)敘述正確的是(

)A．常用95%酒精對外植體進(jìn)行消毒B．過程①需要添加不同的植物激素C．過程②常采用胰蛋白酶進(jìn)行處理D．紫杉醇是植物體內(nèi)的初生代謝物1植物組織培養(yǎng)技術(shù)√B

[常用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精對外植體進(jìn)行消毒，A錯誤；過程①為脫分化，需要添加不同的植物激素(生長素和細(xì)胞分裂素)，B正確；過程②為愈傷組織獲得單細(xì)胞，常采用纖維素酶和果膠酶進(jìn)行處理，C錯誤；紫杉醇是植物體內(nèi)的次生代謝物，D錯誤。]2．土壤鹽漬化是目前制約我國部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原因之一。我國科學(xué)家利用甲、乙兩種植物培育新品種耐鹽植株的過程如下圖所示，序號代表過程或結(jié)構(gòu)。下列分析錯誤的是(

)A．①可以使用物理法或化學(xué)法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合B．由愈傷組織得到④需要脫分化、再分化等過程C．生長素和細(xì)胞分裂素的比值高有利于根的分化D．該過程打破了生殖隔離，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)緣雜交育種√B

[誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合可以選擇物理法或化學(xué)法，A正確；由愈傷組織得到④只需要進(jìn)行再分化，B錯誤；再分化過程中，生長素和細(xì)胞分裂素的比值高有利于根的分化，C正確；該過程打破了生殖隔離，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)緣雜交育種，D正確。]3．(2023·廣東卷)人參皂苷是人參的主要活性成分?？蒲腥藛T分別誘導(dǎo)人參根與胡蘿卜根產(chǎn)生愈傷組織并進(jìn)行細(xì)胞融合，以提高人參皂苷的產(chǎn)率。下列敘述錯誤的是(

)A．細(xì)胞融合前應(yīng)去除細(xì)胞壁B．高Ca2＋—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合C．融合的細(xì)胞即為雜交細(xì)胞D．雜交細(xì)胞可能具有生長快速的優(yōu)勢2植物體細(xì)胞雜交技術(shù)√C

[在細(xì)胞融合前，必須先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，再誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，A正確；人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有物理法和化學(xué)法，用高Ca2＋—高pH溶液可促進(jìn)細(xì)胞融合，B正確；融合的細(xì)胞中有人參根—人參根細(xì)胞、人參根—胡蘿卜根細(xì)胞、胡蘿卜根—胡蘿卜根細(xì)胞，只有人參根—胡蘿卜根細(xì)胞才是雜交細(xì)胞，C錯誤；雜交細(xì)胞含兩種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，可能具有生長快速的優(yōu)勢，D正確。]4．利用山金柑愈傷組織細(xì)胞(2n)和早花檸檬葉肉細(xì)胞(2N)進(jìn)行體細(xì)胞雜交可以得到高品質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的雜種植株。下圖是7組雜種植株核DNA和線粒體DNA來源鑒定的結(jié)果。下列分析正確的是(

)A．山金柑愈傷組織細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，早花檸檬葉肉細(xì)胞去除細(xì)胞壁后才能與前者融合B．用滅活的病毒誘導(dǎo)兩種細(xì)胞原生質(zhì)體的融合，依賴于細(xì)胞膜的流動性C．可通過觀察融合后細(xì)胞的顏色進(jìn)行初步篩選D．雜種植株是四倍體，其核基因只來自早花檸檬，線粒體基因只來自山金柑√C

[愈傷組織細(xì)胞是薄壁細(xì)胞，并非沒有細(xì)胞壁，也需要去除細(xì)胞壁才能進(jìn)行細(xì)胞融合，A錯誤。滅活的病毒只能用于誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合，不能用于誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合；植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合采用物理或化學(xué)方法，B錯誤。因?yàn)樵缁幟嗜~肉細(xì)胞含有葉綠體，融合后的細(xì)胞因含有葉綠體應(yīng)為綠色，故可以通過觀察融合后細(xì)胞的顏色進(jìn)行初步篩選，C正確。由圖中雜交條帶可知，雜種細(xì)胞的細(xì)胞核DNA全部來自早花檸檬，所以雜種植株是二倍體，而非四倍體，D錯誤]

植物體細(xì)胞雜交后的遺傳物質(zhì)分析(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。(2)染色體組數(shù)①染色體組數(shù)＝兩種植物體細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。②植物體細(xì)胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體。③若一植物細(xì)胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細(xì)胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為異源四倍體，其體細(xì)胞中染色體數(shù)為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd?？键c(diǎn)2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用一、植物繁殖的新途徑二、作物新品種的培育(選擇性必修3P40“正文”)單倍體植株是進(jìn)行體細(xì)胞誘變和研究遺傳突變的理想材料，其原因是________________________________

_________________________________________________________。大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1．初生代謝與次生代謝初生代謝是生物生長和生存所______的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進(jìn)行著。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等。次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的____________中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進(jìn)行。2．過程必需組織或器官

工廠化生產(chǎn)不一定要培養(yǎng)出植物體，一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從培養(yǎng)愈傷組織細(xì)胞的培養(yǎng)液中就可提取細(xì)胞產(chǎn)物。3．植物細(xì)胞培養(yǎng)：是指在______條件下對單個植物細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其______的技術(shù)。離體增殖1．葡萄的扦插、石榴的壓條繁殖方式屬于微型繁殖。(

)提示：該繁殖方式屬于無性繁殖，微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。2．鐵皮石斛富含某些糖類和生物堿，可利用快速繁殖技術(shù)生產(chǎn)其試管苗。(

)3．單倍體育種和突變體培育的原理相同。(

)提示：單倍體育種的原理是染色體變異，而突變體培育的原理是基因突變?！痢獭?．利用植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)的紫草寧是世界上首例藥用植物細(xì)胞工程產(chǎn)品。(

)5．工廠化生產(chǎn)的細(xì)胞次生代謝物，其化學(xué)成分都是蛋白質(zhì)。(

)提示：次生代謝物一般不是植物基本生命活動所必需的產(chǎn)物，是一類小分子有機(jī)化合物?！獭翆Τ阵w內(nèi)菊花B病毒(CVB)和菊花矮化類病毒(CSVd)脫除的效果，結(jié)果見下表；下圖是對不同試管苗進(jìn)行RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄PCR)后的電泳示意圖(引物根據(jù)CVB的基因序列設(shè)計(jì))。不同脫毒方法對“滁菊”莖尖脫毒率的影響脫毒方法樣本數(shù)脫除CSVd率/%脫除CVB率/%脫除(CSVd＋CVB)率/%莖尖分生組織培養(yǎng)7720.7844.1616.88熱處理結(jié)合莖尖培養(yǎng)7136.6263.3835.21病毒唑結(jié)合莖尖培養(yǎng)7146.4849.3036.62試管苗_________號已成功脫去CVB病毒。只脫除CSVd病毒時，可選擇_________結(jié)合莖尖分生組織培養(yǎng)，效果相對更好。熱處理和病毒唑處理對試管苗同時脫去兩種病毒的脫毒率___(填“有”或“無”)顯著作用。3、4病毒唑有1．(2025·廣東深圳模擬)三白草和魚腥草二者因療效相近且具有疊加效應(yīng)常被中醫(yī)用作“藥對”，在我國全年可采收兩次。研究者欲利用原生質(zhì)體融合技術(shù)將復(fù)方的配伍(兩種或兩種以上藥物配合使用)提前到個體生長或生產(chǎn)過程，并實(shí)現(xiàn)有效成分的工廠化生產(chǎn)，操作過程如下圖所示。下列敘述正確的是(

)植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用A．①過程除了使用酶解法外，還可以利用鹽酸和酒精1∶1混合配制的解離液來完成B．②過程通常在等滲的培養(yǎng)液中，采用化學(xué)法或物理法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合C．④過程需要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的比例，誘導(dǎo)生芽和生根D．圖中所示的生產(chǎn)流程中體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性√B

[植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此過程①三白草和魚腥草體細(xì)胞雜交過程中要利用纖維素酶和果膠酶水解細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，鹽酸和酒精1∶1混合配制的解離液會殺死細(xì)胞，A錯誤；過程②通常在等滲培養(yǎng)液中，以維持原生質(zhì)體的正常形態(tài)，可以采用化學(xué)法(聚乙二醇融合法等)或物理法(電融合法、離心法等)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，B正確；過程④是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得愈傷組織或細(xì)胞，從中直接提取次生代謝產(chǎn)物，不需要誘導(dǎo)生芽和生根，C錯誤；過程②原生質(zhì)體融合體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動性，過程④是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得愈傷組織或細(xì)胞，沒有體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，雜種細(xì)胞培育成一個完整新的植物體或分化產(chǎn)生各種細(xì)胞的過程才體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性，D錯誤。]2．人參皂