植物細胞工程 【知識精講+高效備課】 高考生物一輪復習 （新教材新高考）

核心知識全面復習高考一輪復習——選擇性必修三《生物技術(shù)與工程》——第54講植物細胞工程1.簡述植物組織培養(yǎng)的原理和過程。2.簡述植物體細胞雜交的原理和過程。3.舉例說明植物細胞工程的應用。復習目標要求

考點一植物組織培養(yǎng)技術(shù)考點二植物體細胞雜交技術(shù)考點三植物細胞工程的應用主要考點

必備知識植物組織培養(yǎng)技術(shù)考點一

細胞工程是指應用細胞生物學、和分子生物學和發(fā)育生物學等多學科的原理和方法，通過細胞器水平、細胞水平或組織水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。細胞工程植物細胞工程動物細胞工程植物的組織培養(yǎng)植物體細胞雜交動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物體細胞核移植單克隆抗體的制備一.知識梳理

必備知識1.細胞工程的概念一.知識梳理

必備知識2.植物細胞的全能性（1）概念：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。（2）細胞具有全能性的原因：細胞內(nèi)含有形成完整個體所需的全套遺傳信息。（3）體現(xiàn)細胞的全能性的標志：細胞→完整個體或其他各種細胞（4）細胞的全能性大小：①受精卵＞生殖細胞（卵細胞＞精子）＞體細胞；②植物細胞＞動物細胞；③幼嫩的細胞＞衰老的細胞；④分化程度低的細胞＞分化程度高的細胞；⑤分裂能力強的細胞＞分裂能力弱的細胞。一.知識梳理

必備知識2.植物細胞的全能性(3)生物體生長發(fā)育過程中細胞不表現(xiàn)全能性的原因：

在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會選擇性地表達（從而形成生物體的不同組織和器官）。①芽原基的細胞只能發(fā)育為芽，葉原基的細胞只能發(fā)育為葉；②神經(jīng)干細胞分化形成各類神經(jīng)細胞；③造血干細胞可分化形成多種血細胞。（5）表現(xiàn)出全能性的實例：

①胡蘿卜韌皮部細胞發(fā)育成完整植株

②受精卵發(fā)育成個體（動植物）

③蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細胞發(fā)育成雄峰

④用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓辏?）不體現(xiàn)細胞的全能性的實例：3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)一.知識梳理

必備知識(1)植物組織培養(yǎng)：是指將離體的植物器官、組織或細胞(外植體)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，誘導其形成完整植株的技術(shù)。外植體脫分化愈傷組織再分化胚狀體、根、芽等試管苗移栽完整植株（3）一般過程：（2）理論基礎：細胞的全能性接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活一.知識梳理

必備知識（4）過程:外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活脫分化：在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導下，已經(jīng)分化的細胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。實質(zhì)：已經(jīng)分化的細胞失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只募毎＝Y(jié)果：形成愈傷組織

*愈傷組織的特點：不定形的薄壁組織團塊。光照條件：一般不需要光照注意：過程中涉及的生命活動只有細胞增殖（有絲分裂），沒有細胞分化。3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)一.知識梳理

必備知識（4）過程:外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根移栽成活3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化成芽、根等器官的過程。實質(zhì)：基因的選擇性表達。結(jié)果：再分化成胚狀體，長出芽和根，進而發(fā)育成完整的植株。光照條件：需要給予適當時間和強度的光照

為什么？誘導葉綠素的合成，使試管苗能夠進行光合作用。注意：過程中涉及的生命活動：既有細胞增殖（有絲分裂），又有細胞分化。一.知識梳理

必備知識根、芽植物體脫分化再分化適宜的培養(yǎng)條件：①無菌條件②種類和比例適宜的營養(yǎng)物質(zhì)③適宜環(huán)境條件（溫度、PH、光等）④植物激素的誘導和調(diào)節(jié)：

細胞分裂素生長素如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…遮光一定的光照芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照。細胞排列不規(guī)則，高度液泡化，呈不定型狀態(tài)的薄壁細胞。愈傷組織離體的植物器官、組織或細胞（外植體）流程簡圖3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)一.知識梳理

必備知識按照不同的順序使用這兩類激素，會得到不同的實驗結(jié)果使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂也分化同時使用分化頻率提高簡記為：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高生長素、細胞分裂素對植物組織培養(yǎng)的影響一.知識梳理

必備知識

當同時使用這兩類激素時，兩者用量的比例影響植物細胞的發(fā)育方向生長素/細胞分裂素植物細胞的發(fā)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、抑制根的形成適中促進愈傷組織的生長生長素、細胞分裂素對植物組織培養(yǎng)的影響一.知識梳理

必備知識取材、消毒接種轉(zhuǎn)接移栽菊花的組織培養(yǎng)的操作步驟3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)①用流水充分沖洗外植體(幼嫩的莖段)；酒精擦拭雙手和超凈工作臺；②外植體的消毒：用酒精消毒30s，然后立即用無菌水清洗2～3次；再用次氯酸鈉溶液處理30min后，立即用無菌水清洗2～3次；③用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段將外植體的1/3～1/2插入誘導愈傷組織的培養(yǎng)基中，誘導脫分化，長出愈傷組織,不需要光.培養(yǎng)瓶置于18-22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。①15-20d后將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導生芽的培養(yǎng)基上；②長出芽后再轉(zhuǎn)接到誘導生根的培養(yǎng)基上，進一步誘導形成試管苗將幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土一.知識梳理

必備知識實驗注意：1）實驗中使用的培養(yǎng)基和所有的器械都要滅菌。接種操作必須在酒精燈火焰旁進行，并且每次使用后的器械都要滅菌。2）接種時注意外植體的方向，不要倒插。3）誘導愈傷組織期間一般不需要光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當時間和強度的光照。歸納細胞表現(xiàn)全能性的條件1）離體狀態(tài)；2）無菌操作3）種類齊全、比例適合的營養(yǎng)物質(zhì)4）植物激素（主要是生長素和細胞分裂素）誘導和調(diào)節(jié)5）適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）菊花的組織培養(yǎng)的操作步驟3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)一.知識梳理

必備知識特殊的植物組織培養(yǎng)——花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)配子DDTTDDttddTTddtt正常植株（純合）秋水仙素誘導高桿抗病

DdTtDTDtdTdt單倍體植株DTDtdTdt需要的純合矮抗品種

該過程涉及的生殖方式是有性生殖，經(jīng)秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為純合子。二.精題精練考向植物組織培養(yǎng)1.植物組織培養(yǎng)過程中，有關敘述不正確的是()A．在脫分化過程中組織細胞的全能性不斷增強B．植物組織培養(yǎng)通常用一定濃度的蔗糖溶液做碳源C．植物組織培養(yǎng)需用無菌水對消毒后的外植體多次漂洗D．植物組織培養(yǎng)技術(shù)可突破物種間的生殖隔離D解析:在脫分化過程中，組織細胞的分化程度越來越低，全能性不斷增強，A正確；植物組織培養(yǎng)通常用一定濃度的蔗糖溶液作碳源，B正確；植物組織培養(yǎng)實驗中需使用無菌水對消毒后的外植體進行多次漂洗，C正確；植物體細胞雜交技術(shù)可突破物種間的生殖隔離，D錯誤。二.精題精練[對點訓練]1．某課外活動小組獲得了一株性狀優(yōu)良的結(jié)球生菜，并利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)對其進行快速繁殖。下列有關敘述正確的是(

)A．使用體積分數(shù)為95%的酒精對外植體進行消毒B．為保持結(jié)球生菜的優(yōu)良遺傳性狀，應選用花粉進行培養(yǎng)C．在誘導生根時，培養(yǎng)基中應提高細胞分裂素的比例和用量D．經(jīng)再分化產(chǎn)生的不定芽可經(jīng)人工薄膜包裝制成人工種子D課堂練習：一、易錯辨析1.在愈傷組織形成幼苗的再分化過程中，不會發(fā)生細胞的增殖(

)2.愈傷組織的形成需要光照(

)××課堂練習：二、填空默寫1.選擇性必修3P116“附錄1”：(1)誘導菊花

的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA(芐基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.5mg/L。(2)誘導菊花

的培養(yǎng)基：在MS培養(yǎng)基中加入BA和NAA，質(zhì)量濃度分別為2～3mg/L和0.02～0.3mg/L。(3)誘導菊花

的培養(yǎng)基：將上述MS培養(yǎng)基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量減半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，質(zhì)量濃度均為0.1mg/L。愈傷組織生芽生根課堂練習：二、填空默寫2.植物組織培養(yǎng)過程控制無菌的原因是

。3.植物組織培養(yǎng)離體的細胞能表達全能性的原因是_________________

，若不離體這些細胞在母體上發(fā)生______________

。避免微生物的污染離體細胞含有本物種全部的遺傳信息基因選擇性表達而分化植物體細胞雜交技術(shù)考點二一.知識梳理

必備知識1.概念：植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件

下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。2.植物體細胞雜交基本過程植物細胞融合植物組織培養(yǎng)你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？細胞壁阻礙著細胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）一.知識梳理

必備知識植物細胞融合植物組織培養(yǎng)①去除細胞壁的方法：酶解法。②所用酶：纖維素酶和果膠酶。（1）去除細胞壁纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無機鹽離子和甘露醇，試分析原因？使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破，保持原生質(zhì)體正常。一.知識梳理

必備知識（2）原生質(zhì)體間的融合（關鍵環(huán)節(jié)）為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關？一定的流動性物理法：電融合法、離心法等?；瘜W法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等。植物細胞融合植物組織培養(yǎng)一.知識梳理

必備知識（3）再生出新的細胞壁①植物細胞融合完成的標志：

再生出新的細胞壁。②再生出新壁的實驗：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復原實驗。植物細胞融合植物組織培養(yǎng)一.知識梳理

必備知識（4）植物組織培養(yǎng)——脫分化、再分化①原理：②植物體細胞雜交完成的標志*：植物細胞的全能性。培育成新植物體。植物細胞融合植物組織培養(yǎng)一.知識梳理

必備知識實例：白菜—甘藍、普通小麥—長穗偃麥草等。植物細胞融合植物組織培養(yǎng)一.知識梳理

必備知識原理：植物細胞的全能性、細胞膜具有一定的流動性。生殖方式：無性生殖。分裂方式：有絲分裂。可遺傳變異類型：染色體（數(shù)目）變異。植物細胞融合植物組織培養(yǎng)雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化植物體細胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去壁去壁人工誘導植物細胞B如果兩兩融合只有這一種細胞嗎？融合完成的標志一.知識梳理

必備知識2.植物體細胞雜交基本過程酶解法（纖維素酶、果膠酶等）一.知識梳理

必備知識3.植物體細胞雜交意義：植物體細胞雜交技術(shù)在打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優(yōu)勢。優(yōu)點打破遠緣親本雜交生殖隔離，擴展雜交親本組合范圍。缺點有可能雜交不成功，仍有許多理論與技術(shù)問題沒有解決，即使雜交成功也可能不產(chǎn)生人們想要的性狀。一.知識梳理

必備知識

生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，它們不能像在原植株細胞內(nèi)實現(xiàn)有序表達，因此不能按照人們的要求；表現(xiàn)出親本所有的性狀。思考：雜種植株包含兩個物種的全部遺傳物質(zhì)，各種基因都包含在內(nèi)，卻未按照人們的要求表現(xiàn)出親本所有的性狀，例如“番茄-馬鈴薯”并沒有地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么？二.精題精練考向植物體細胞雜交技術(shù)1.通過細胞工程技術(shù)，利用二倍體甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株。下列敘述錯誤的是(

)A．圖中A過程可用纖維素酶和果膠酶處理，圖中B是融合的原生質(zhì)體B．愈傷組織經(jīng)再分化形成的幼苗C具有高產(chǎn)、耐鹽的優(yōu)良性狀C．選擇得到的目的植株，改變了雜種植物群體的基因頻率，該植株與甲、乙植物存在生殖隔離D．若目的植株丟失1條染色體，不能產(chǎn)生正常配子而高度不育，則可用秋水仙素處理幼芽，以獲得可育的植株B二.精題精練解析:圖中A過程是獲取原生質(zhì)體，需要去除細胞壁，所以可用纖維素酶和果膠酶處理，圖中B是誘導融合的原生質(zhì)體，A正確；愈傷組織經(jīng)再分化形成的幼苗C具有耐鹽的優(yōu)良性狀，但不一定具有高產(chǎn)的優(yōu)良性狀，還需要進行篩選，B錯誤；選擇得到的目的植株是異源四倍體，篩選改變了雜種植物群體的基因頻率，該植株(四倍體)與甲、乙植物(二倍體)屬于不同種植物，存在生殖隔離，C正確；若目的植株丟失1條染色體，用秋水仙素處理幼芽，可以使植株的染色體數(shù)目加倍，從而獲得可育的植株，D正確。二.精題精練[對點訓練]2．科學家用植物體細胞雜交技術(shù)，將番茄的原生質(zhì)體和馬鈴薯的原生質(zhì)體融合，成功地培育出了“番茄—馬鈴薯”雜種植株，培育過程如下圖所示，其中①～⑤表示過程，a～f表示細胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題：(1)在植物體細胞雜交技術(shù)中，過程①常用______________酶處理植物細胞以除去細胞壁。纖維素酶和果膠二.精題精練(2)過程②表示________________，依據(jù)的生物學原理是_________________________。(3)與過程③密切相關的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細胞器是________。(4)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，依據(jù)的原理是_________________，其中過程④表示________過程，過程⑤涉及的細胞分裂方式為_________。誘導原生質(zhì)體融合細胞膜具有一定的流動性高爾基體植物細胞的全能性脫分化有絲分裂二.精題精練(5)若番茄細胞內(nèi)含m條染色體，馬鈴薯細胞內(nèi)含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”雜種植株的體細胞內(nèi)含________條染色體；若由雜種細胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株為幾倍體？________。(6)如果形成c的原生質(zhì)體a、b來源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的處理方法是________________________________________。m＋n

單倍體用適宜濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的番茄種子或幼苗二.精題精練解析:(1)由圖可知，過程①為用纖維素酶和果膠酶處理兩種植物細胞以除去細胞壁，得到原生質(zhì)體。(2)過程②表示誘導原生質(zhì)體融合，依據(jù)的生物學原理是細胞膜具有一定的流動性。(3)過程③是雜種細胞再生出細胞壁，在此過程中高爾基體和線粒體起重要作用。(4)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，依據(jù)的原理是植物細胞的全能性，圖中過程④表示脫分化，過程⑤表示再分化，在過程⑤中細胞進行有絲分裂。(5)植物體細胞雜交得到的雜種細胞中染色體數(shù)目是番茄細胞和馬鈴薯細胞中染色體數(shù)目之和；若培育成的雜種植株是四倍體，則該雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株是單倍體，因為其是由配子(如花粉)發(fā)育而來的。(6)利用同一株植物的體細胞融合得到的植株是同源多倍體，獲得同源多倍體更常用且有效的方法是利用適宜濃度的秋水仙素處理萌發(fā)的植物種子或幼苗。課堂練習：一、易錯辨析1.利用物理法或化學法，可以直接將兩個植物細胞進行誘導融合(

)2.植物體細胞雜交過程中，細胞融合成功的標志是再生出新的細胞壁(

)×√課堂練習：二、填空默寫1.選擇性必修3P36“正文”：“番茄一馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，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。番茄馬鈴薯番茄-馬鈴薯“番茄-馬鈴薯”理想圖植物細胞工程的應用考點三植物細胞工程的應用植物繁殖新途徑作物新品種的培育細胞工廠化生產(chǎn)快速繁殖作物脫毒人工種子單倍體育種突變體育種一.知識梳理

必備知識（1）快速繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫微型繁殖。

注意微型繁殖是無性繁殖，進行有絲分裂，其遺傳物質(zhì)不變。1.植物繁殖新途徑一.知識梳理

必備知識（1）特點：①可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖；②可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。鐵皮石斛[hú]的產(chǎn)業(yè)化育苗（2）實例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)；（2）作物脫毒原因：用無性繁殖的方式進行繁殖的作物，它們感染的病毒很容易傳給后代，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會導致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物。作物脫毒材料：植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)作物脫毒方法：進行組織培養(yǎng)結(jié)果：脫毒苗脫毒草莓一.知識梳理

必備知識注意：脫毒苗不等于抗毒苗，與微型繁殖相比較，

二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。1.植物繁殖新途徑一.知識梳理

必備知識

頂端分生區(qū)（如莖尖、根尖：病毒極少，甚至無毒）組培脫毒苗明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)操作過程：切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。1.植物繁殖新途徑（2）作物脫毒通過植物組織培養(yǎng)的方法獲得的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等材料外面包被著人工薄膜，在適宜的條件下可以發(fā)芽成幼苗的種子。技術(shù)：組織培養(yǎng)。特性：在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。優(yōu)點：人工種子人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制；人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，可以很方便地貯藏和運輸。人工種子的形成屬無性生殖，不發(fā)生性狀分離。天然種子的形成屬有性生殖，發(fā)生性狀分離。人工種子的生產(chǎn)不受季節(jié)、氣候和地域的限制；天然種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制。一.知識梳理

必備知識1.植物繁殖新途徑人工種子的結(jié)構(gòu)胚狀體是指在組織培養(yǎng)過程中，在植物組織塊或愈傷組織上產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)，它與正常受精卵發(fā)育形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。人工種皮中可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌，添加一些植物生長調(diào)節(jié)劑，以利于胚狀體生長發(fā)育成幼苗。一.知識梳理

必備知識方法:通過花藥（或花粉）培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后經(jīng)過誘導染色體加倍，當年就能培育出遺傳性狀相對穩(wěn)定的純合二倍體植株。后代都是純合體，穩(wěn)定遺傳；明顯縮短育種年限.優(yōu)點：一.知識梳理

必備知識優(yōu)良品種花藥花粉離體培養(yǎng)單倍體純合二倍體人工誘導染色體加倍選擇2.作物新品種培育(1)單倍體育種一.知識梳理

必備知識原理優(yōu)點缺點誘變育種基因突變或染色體變異和植物細胞的全能性提高生物變異的頻率，可產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀，縮短育種年限盲目性大，需大量的突變材料雜交育種基因重組使存在于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體上周期長，難以克服遠緣雜交不親和的障礙單倍體育種染色體變異和植物細胞的全能性獲得的個體均為純種，明顯縮短育種年限技術(shù)復雜，多用于植物多倍體育種染色體變異可提高產(chǎn)量和某些營養(yǎng)成分，增大果實只適用于某些植物，在動物中難以開展，且植物結(jié)實率低植物體細胞雜交育種細胞膜的流動性和植物細胞的全能性克服了遠緣雜交不親和的障礙，擴大了用于雜交的親本組合范圍，定向改變生物的遺傳性狀不能完全按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀一.知識梳理

必備知識(2)突變體的利用2.作物新品種培育產(chǎn)生突變體的原因：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素(射線、化學物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。從產(chǎn)生突變的個體中篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。常用材料：愈傷組織、單倍體育種獲得的隱性純合體。過程:外植體新品種篩選培育愈傷組織脫分化

多種突變體

誘導分化誘變處理一.知識梳理

必備知識(2)突變體的利用2.作物新品種培育原理：基因突變和植物細胞的全能性。優(yōu)點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。突變具有不定向性和低頻性，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料。缺點：抗除草劑白三葉草實例：一.知識梳理

必備知識（1）初生代謝物：初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。（2）次生代謝物：次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。次級代謝物是一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的目標產(chǎn)物：次生代謝產(chǎn)物。3.細胞工廠化生產(chǎn)（3）技術(shù)——植物細胞培養(yǎng)：指在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。一.知識梳理

必備知識外植體細胞懸液脫分化細胞產(chǎn)物愈傷組織分散開培養(yǎng)提取一種用于植物細胞培養(yǎng)的反應器（4）過程：蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿該過程中是否需要培養(yǎng)得到完整植株？_________一般不需要3.細胞工廠化生產(chǎn)人參皂甙工廠化生產(chǎn)流程：人參根愈傷組織增長速度快而且細胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細胞細胞增殖提取人參皂甙干粉脫分化培養(yǎng)選擇放入發(fā)酵罐破碎細胞一.知識梳理

必備知識（5）優(yōu)點：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對于社會、經(jīng)濟、環(huán)境保護具有重要意義。（6）實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產(chǎn)品。3.細胞工廠化生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因細胞雜種細胞莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）外植體脫分化愈傷組織再分化叢芽或胚狀體工廠化生產(chǎn)藥物人工種子轉(zhuǎn)基因植物雜種植物作物脫毒單倍體育種微型繁殖植物體誘變處理突變細胞突變體的利用+人工種皮培養(yǎng)一.知識梳理

必備知識二.精題精練考向植物細胞工程的應用1.用植物細胞工程技術(shù)將天竺葵與香茅草進行雜交可產(chǎn)生驅(qū)蚊香草，使有驅(qū)蚊作用的香茅醛隨著植物的蒸騰作用散發(fā)到空氣中，達到驅(qū)蚊的效果。下列有關培養(yǎng)過程的敘述，錯誤的是(

)A．原生質(zhì)體的融合常用PEG作為誘導劑B．形成的愈傷組織其代謝類型是自養(yǎng)需氧型C．由雜種細胞→雜種植株，要經(jīng)過有絲分裂和細胞的分化D．該項技術(shù)可克服遠緣雜交不親和的障礙B二.精題精練解析：植物體細胞雜交過程中，誘導原生質(zhì)體融合常用的誘導劑是PEG，A正確；雜種細胞經(jīng)組織培養(yǎng)形成的愈傷組織，自身不含葉綠素無法進行光合作用，其營養(yǎng)物質(zhì)來自培養(yǎng)基，代謝類型是異養(yǎng)需氧型，B錯誤；雜種細胞，要經(jīng)過有絲分裂、脫分化和再分化才能形成雜種植株，C正確；植物體細胞雜交克服了遠緣雜交不親和的障礙，D正確。二.精題精練[對點訓練]3．(2021·黑龍江伊春期末)科學家利用植物體細胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細胞的篩選和鑒定，科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，其培育過程如下圖所示，請據(jù)圖回答下列問題：(1)過程①常用的酶是__________________，細胞融合完成的標志是____________________________。纖維素酶和果膠酶

雜種細胞再生出新的細胞壁二.精題精練(2)植物體細胞雜交依據(jù)的生物學原理有_____________________________________________________。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學試劑________________誘導，在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細胞膜表面的熒光可觀察到________種不同的原生質(zhì)體(只考慮細胞兩兩融合的情況)，當觀察到_________________________________________時可判斷該原生質(zhì)體是由番茄原生質(zhì)體和馬鈴薯原生質(zhì)體融合而成的。(4)過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是____________________。

細胞膜具有一定的流動性、植物細胞的全能性聚乙二醇(或PEG)3

融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光生長素和細胞分裂素二.精題精練解析：(3)在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察，根據(jù)細胞膜表面的熒光可觀察到3種不同的原生質(zhì)體(只考慮細胞兩兩融合的情況)，即番茄原生質(zhì)體自身融合、馬鈴薯原生質(zhì)體自身融合、番茄原生質(zhì)體和馬鈴薯原生質(zhì)體相互融合；根據(jù)題意，紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，因此當觀察到融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光時，可判斷該原生質(zhì)體是由番茄原生質(zhì)體和馬鈴薯原生質(zhì)體融合而成的。課堂練習：一、易錯辨析1.以莖尖為材料通過組織培養(yǎng)獲得的脫毒苗具有抗病毒的特點(

)2.快速繁殖技術(shù)能保持親本的優(yōu)良遺傳特性(

)×√3.脫毒苗培育所選的組織培養(yǎng)材料可以來自植株的任何部位(

)4.單倍體育種和突變體培育的遺傳學原理是一致的(

)5.突變體培育通常對植物的愈傷組織進行誘變處理，而工廠化生產(chǎn)的細胞產(chǎn)物也是來自愈傷組織細胞(

)××√課堂練習：二、填空默寫1.選擇性必修3P41“相關信息”：初生代謝是生物生長和生存所

的代謝活動，因此，在整個生命過程中一直進行著；次生代謝

生物生長所必需的，一般在特定的組織和器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。必需不是高考真題：1．(2020·山東卷)兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據(jù)該原理，將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如下圖所示。下列說法錯誤的是(

)高考真題：A．過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細胞B．過程②的目的是使中間偃麥草的染色體斷裂C．過程③中常用滅活的病毒誘導原生質(zhì)體融合D．耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段C高考真題：解析:過程①是獲得植物細胞的原生質(zhì)體，需要用纖維素酶和果膠酶將細胞壁分解，A正確；根據(jù)題干信息可知，過程②通過紫外線照射是使中間偃麥草的染色體斷裂，B正確；滅活的病毒誘導是動物細胞融合特有的方法，誘導植物原生質(zhì)體融合常用物理法、化學法，C錯誤；實驗最終將不抗鹽的普通小麥和抗鹽的偃麥草整合形成耐鹽小麥，說明耐鹽小麥染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段，D正確。故選C。高考真題：2．(2019·北京卷)甲、乙是嚴重危害某二倍體觀賞植物的病害。研究者先分別獲得抗甲、乙的轉(zhuǎn)基因植株，再將二者雜交后得到F1，結(jié)合單倍體育種技術(shù)，培育出同時抗甲、乙的植物新品種，以下對相關操作及結(jié)果的敘述，錯誤的是(

)A．將含有目的基因和標記基因的載體導入受體細胞B．通過接種病原體對轉(zhuǎn)基因的植株進行抗病性鑒定C．調(diào)整培養(yǎng)基中植物激素比例獲得F1花粉再生植株D．經(jīng)花粉離體培養(yǎng)獲得的若干再生植株均為二倍體D高考真題：解析:要獲得轉(zhuǎn)基因的抗甲或抗乙植株，需要構(gòu)建基因表達載體(含目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點)，再把基因表達載體導入受體細胞中，A正確；對轉(zhuǎn)基因植株進行檢測時，可以通過抗病接種實驗進行個體水平的檢測，B正確；對F1的花粉進行組織培養(yǎng)時，需要經(jīng)過脫分化和再分化過程，其中生長素/細胞分裂素比例高時利于根的分化，比例低時利于芽的分化，C正確；經(jīng)花粉離體培養(yǎng)獲得的植株是單倍體，D錯誤。因此，本題答案選D。高考真題：3．(2021·浙江1月選考)回答下列問題：三葉青為蔓生的藤本植物，以根入藥。由于野生三葉青對生長環(huán)境要求非常苛刻，以及生態(tài)環(huán)境的破壞和過度的采挖，目前我國野生三葉青已十分珍稀。(1)為保護三葉青的________多樣性和保證藥材的品質(zhì)，科技工作者依據(jù)生態(tài)工程原理，利用______技術(shù)，實現(xiàn)了三葉青的林下種植。(2)依據(jù)基因工程原理，利用發(fā)根農(nóng)桿菌侵染三葉青帶傷口的葉片，葉片產(chǎn)生酚類化合物，誘導發(fā)根農(nóng)桿菌質(zhì)粒上vir系列基因表達形成__________和限制性核酸內(nèi)切酶等，進而從質(zhì)粒上復制并切割出一段可轉(zhuǎn)移的DNA片段(T－DNA)。T－DNA進入葉片細胞并整合到染色體上，T－DNA上rol系列基因表達，產(chǎn)生相應的植物激素，促使葉片細胞持續(xù)不斷地分裂形成________，再分化形成毛狀根。遺傳間種DNA聚合酶愈傷組織高考真題：3．(2021·浙江1月選考)回答下列問題：三葉青為蔓生的藤本植物，以根入藥。由于野生三葉青對生長環(huán)境要求非?？量蹋约吧鷳B(tài)環(huán)境的破壞和過度的采挖，目前我國野生三葉青已十分珍稀。(3)剪取毛狀根，轉(zhuǎn)入含頭孢類抗生素的固體培養(yǎng)基上進行多次________培養(yǎng)，培養(yǎng)基中添加抗生素的主要目的是______________。最后取毛狀根轉(zhuǎn)入液體培養(yǎng)基、置于搖床上進行懸浮培養(yǎng)，通過控制搖床的________和溫度，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分中的______________________________________，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分。繼代殺滅發(fā)根農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)速營養(yǎng)元素以及生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度高考真題：解析:(1)生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，為保護三葉青的遺傳多樣性和保證藥材的品質(zhì)；三葉青的林下種植，是利用間種技術(shù)。(2)分析題意可知，從質(zhì)粒上復制并切割出一段可轉(zhuǎn)移的DNA片段(T－DNA)，DNA復制需要DNA聚合酶，故可知，酚類化合物誘導發(fā)根農(nóng)桿菌質(zhì)粒上vir系列基因表達，形成DNA聚合酶和限制性核酸內(nèi)切酶等。根據(jù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)過程可知，相應植物激素可以促使葉片細胞脫分化形成愈傷組織，再分化形成毛狀根。(3)剪取毛狀根，轉(zhuǎn)入含頭孢類抗生素的固體培養(yǎng)基上進行多次繼代培養(yǎng)，培養(yǎng)基中添加抗生素的主要目的是殺滅發(fā)根農(nóng)桿菌。最后取毛狀根轉(zhuǎn)入液體培養(yǎng)基、置于搖床上進行懸浮培養(yǎng)，通過控制搖床的轉(zhuǎn)速和溫度，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基成分中的營養(yǎng)元素以及生長調(diào)節(jié)劑的種類和濃度，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分。高考真題：4．(2020·天津卷)某植物有A、B兩品種?？蒲腥藛T在設計品種A組織培養(yǎng)實驗時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。品種B組織培養(yǎng)階段細胞分裂素濃度(μmol/L)生長素濃度(μmol/L)Ⅰ誘導形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導形成幼芽m2n2Ⅲ誘導生根m3n3據(jù)表回答：(1)Ⅰ階段時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是________________________________________________________。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達的是__________階段。細胞分化程度低，容易誘導產(chǎn)生愈傷組織。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ高考真題：4．(2020·天津卷)某植物有A、B兩品種?？蒲腥藛T在設計品種A組織培養(yǎng)實驗時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。品種B組織培養(yǎng)階段細胞分裂素濃度(μmol/L)生長素濃度(μmol/L)Ⅰ誘導形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導形成幼芽m2n2Ⅲ誘導生根m3n3據(jù)表回答：(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比(m1>2.0)，以0.5μmol/L為梯度，設計5個濃度水平的實驗，細胞分裂素最高濃度應設為________μmol/L。m1＋1.0高考真題：4．(2020·天津卷)某植物有A、B兩品種。科研人員在設計品種A組織培養(yǎng)實驗時，參照品種B的最佳激素配比(見下表)進行預實驗。品種B組織培養(yǎng)階段細胞分裂素濃度(μmol/L)生長素濃度(μmol/L)Ⅰ誘導形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導形成幼芽m2n2Ⅲ誘導生根m3n3據(jù)表回答：(4)Ⅲ階段時，科研人員分別選用濃度低于或高于n3μmol/L的生長素處