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第1课时

植物细胞工程的基本技术1.简述植物组织培养技术的原理和过程。

2.描述植物体细胞杂交技术的原理和过程。

学习目标1.科学探究：结合具体实例，尝试设计菊花组织培养的流

程简图。2.科学思维：了解组织培养的进展和尚待解决的问题，认

同科学是一个不断发展的过程。素养要求内容索引一、细胞工程概念及植物组织培养技术二、植物体细胞杂交技术梳理网络要语必背随堂演练知识落实课时对点练细胞工程概念及植物组织培养技术01梳理教材知识

夯实基础1.细胞工程的含义原理和方法

生物学、

生物学和发育生物学等操作水平

水平、

水平或组织水平目的获得特定的细胞、

、器官、个体或其_____分类

细胞工程和

细胞工程细胞分子细胞细胞器组织植物动物产品2.细胞的全能性(1)定义：细胞经分裂和

后，仍然具有产生完整

或分化成其他

的潜能。(2)在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和

条件下，细胞中的基因会

地表达。分化生物体各种细胞空间选择性3.植物组织培养技术(1)概念：将

的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的______上，给予适宜的培养条件，诱导其形成

的技术。(2)理论基。

。(3)前提：

的植物器官、组织或细胞等。(4)条件：

、人工配制的培养基上、适宜的培养条件。离体培养基完整植株植物细胞的全能性离体激素(5)结果：脱分化形成

，再诱导其再分化成胚状体，长出

和根，进而发育成完整的植株。(6)相关概念①外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或

。②脱分化：已经分化的细胞，在一定激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的结构和功能，转变成

的细胞。③愈伤组织：脱分化而形成的

的薄壁组织团块。④再分化：愈伤组织重新分化成

等器官的过程。愈伤组织细胞未分化不定形芽、根芽4.菊花的组织培养酒精流水充分2~330min2~3无菌无菌滤纸愈伤组织生芽生根长壮开花辨析易错易混练前清障(1)细胞工程操作水平是细胞器、细胞或组织水平(

)(2)生物体内的细胞分化和植物组织培养过程中的再分化的实质是一样的，都是细胞中的基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果(

)(3)脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程(

)(4)植物体的任何细胞都具有全能性，也都能表现出全能性(

)(5)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、用量的比例都会影响植物细胞的发育方向(

)×√√√√拓展提升生长素和细胞分裂素的用量生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根的分化、抑制芽的形成比值低时促进芽的分化、抑制根的形成比值适中时促进愈伤组织的形成思考延伸拓展强化素养1.植物细胞具有全能性的原因是什么？提示植物细胞具有本物种的全部遗传信息。2.在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官的原因是在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有

。3.请用流程图的形式写出植物组织培养的过程。选择地表达4.在菊花组织培养过程中，在愈伤组织的诱导阶段往往要

培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内

的合成。避光叶绿素植物体细胞杂交技术02梳理教材知识

夯实基础1.概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成

，并把

培育成新

的技术。杂种细胞杂种细胞植物体2.过程(1)去壁：用

去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)人工诱导原生质体融合的方法①物理法：

等。②化学法：

融合法、

融合法等。细胞壁细胞壁杂种细胞纤维素酶和果胶酶电融合法、离心法聚乙二醇(PEG)高Ca2＋—高pH3.植物体细胞杂交的原理原生质体融合的过程利用了细胞膜的

性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的

。4.意义：打破

、实现远缘杂交育种，培育植物新品种。5.实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草，多种

属不同种间的杂种植株。流动全能性生殖隔离柑橘辨析易错易混练前清障(1)植物体细胞杂交技术的目的是获得杂种细胞(

)(2)植物体细胞杂交利用了植物组织培养技术(

)(3)植物原生质体融合的原理是植物细胞的全能性(

)(4)若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞有3种类型(

)×√×√思考延伸拓展强化素养1.通过植物体细胞杂交获得的杂种植株具有双亲的性状，因此有同学认为“该项技术为有性生殖”，你同意他的观点吗？提示不同意，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，应属于无性繁殖。2.若A细胞具有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb。B细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则通过植物体细胞杂交技术获得的新植株的染色体条数：

；染色体组数：

；基因型：

；属于可遗传变异类型中的

。2x＋2y4个AabbccDd染色体数目变异3.科学家培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，但并没有获得预期的性状，主要原因是生物基因的表达不是孤立的，两个物种的遗传物质的表达受到

。相互干扰梳理网络要语必背031.植物组织培养技术的理论基础是植物细胞的全能性。2.植物组织培养的基本过程：3.植物体细胞杂交技术的理论基础是细胞膜的流动性和细胞的全能性。4.去除细胞壁制备原生质体用到的酶是纤维素酶和果胶酶。5.人工诱导原生质体融合的方法有物理法(电融合法、离心法等)和化学法[聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等]。6.植物体细胞杂交技术打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。随堂演练知识落实041.(2020·合肥检测)植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别包括①植物细胞的全能性②离体的植物器官、组织或细胞

③根或芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯

⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤√1234562.用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由不定形的薄壁组织团块组成的D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状体√123456解析植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体并在一定的外部因素的作用下，细胞经脱分化形成愈伤组织，再由愈伤组织分化成胚状体，进而发育成完整的植株，才能表现出全能性。3.(2019·江苏，20)为探究矮牵牛原生质体的培养条件和植株再生能力，某研究小组的实验过程如图。下列叙述正确的是123456A.过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖溶液中B.过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化C.过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生D.原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性√123456解析过程①是制备原生质体，获得的原生质体若悬浮在30%的蔗糖溶液中会导致原生质体失水皱缩甚至死亡，A项错误；过程②为再分化过程，需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，B项错误；过程③不需要用秋水仙素处理，愈伤组织细胞已经具备细胞壁，C项错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有个体发育所需的全部遗传信息，故原生质体仍保持细胞的全能性，D项正确。4.下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，有关叙述正确的是123456A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化√解析

植物体细胞在杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体；诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为聚乙二醇；d、e分别为脱分化和再分化过程。1234565.如图为甲种植物细胞和乙种植物细胞的结构(仅显示细胞核)，下列有关叙述错误的是A.乙植物能产生4种不同类型的花粉B.将甲、乙两种植物杂交得到的植物为

二倍体，可育C.用纤维素酶和果胶酶可以去除植物细胞的细胞壁D.经植物体细胞杂交得到的植物为四倍体，基因型为DdYyRr解析甲、乙是2个不同物种的植物，杂交得到的植物为异源二倍体，减数分裂时由于染色体联会紊乱，不能产生可育精子和卵细胞，因此不可育。√1234566.如图表示菊花茎段细胞通过无菌操作接种到试管培养基上后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：123456(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括______和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和______两类植物激素。(2)此过程依据的原理是________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞____等。无机物生长素植物细胞的全能性有丝分裂分化123456(3)此过程要无菌操作，主要是指对_______进行灭菌处理。B阶段需要光照，原因是_______________________________________________。(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因___________的结果。培养基芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件选择性表达123456解析植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织细胞经有丝分裂和细胞分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。课时对点练05A组基础对点练题组一细胞工程和细胞的全能性1.细胞工程是一门综合科学技术，下列技术中不属于细胞工程的是A.有性杂交 B.植物体细胞杂交C.组织培养 D.植物细胞融合1234567891011121314151617解析

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。生物的有性杂交是生物的自然生殖过程，不能单纯地按照人的意愿来进行，不属于细胞工程的范畴。√2.利用植物的花瓣就能培育出完整的植株，下列相关叙述不正确的是A.组成花瓣的细胞具有全能性B.花瓣细胞中有个体发育所需的全套遗传物质C.利用花瓣培育出完整的植株涉及细胞分裂和细胞分化D.在生物的生长发育过程中，细胞都能表现出全能性√1234567891011121314151617解析

花瓣属于植物的体细胞，因其细胞中具有个体发育所需的全套遗传物质，所以，花瓣细胞具有全能性，A、B正确；生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，而是分化为各种组织和器官，由花瓣培育出完整植株，其前提是花瓣必须离体培养，且处于适宜的培养条件，在培养过程中涉及细胞分裂和细胞分化，C正确，D错误。12345678910111213141516171234567891011121314151617题组二植物组织培养技术3.某兴趣小组拟用组织培养技术繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞C.出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控D.生根时，培养基通常应含α?-萘乙酸等生长素类调节剂√1234567891011121314151617解析消毒剂的使用原则是既要杀死材料表面的微生物，又要防止伤害组织细胞，影响组织培养，A项正确；植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合，带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞，B项错误；出芽和生根都是细胞再分化的结果，其实质是基因的选择性表达，C项正确；α?-萘乙酸为生长素类调节剂，可诱导愈伤组织生根，D项正确。4.下列关于植物组织培养的表述，错误的是A.外植体可以来自植物的任何细胞B.培养应在无菌条件下进行C.以花粉作为外植体可得到单倍体植株D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同√12345678910111213141516175.在菊花的组织培养操作完成了3～4d后，观察同一温室中的外植体，发现有的外植体正常生长，有的外植体死亡，你认为外植体死亡的原因不可能是A.外植体来自衰老的植物组织，其中细胞活性低或结构不完整B.接种时培养基灭菌不彻底，接种工具灼烧后未待冷却就接种外植体C.培养过程中保持温度、pH的适宜，但没有及时调整各种营养物质、激

素的比例D.愈伤组织形成初期没有给予充足的光照√1234567891011121314151617解析愈伤组织形成过程中，细胞还没有开始再分化，也不可能进行光合作用，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照。6.菊花的组织培养过程中体现无菌操作的有①用体积分数为70%的酒精擦拭超净工作台台面②自来水冲洗菊花茎段③无菌水清洗外植体④将外植体在次氯酸钠溶液中处理30min

⑤无菌吸水纸处理⑥培养基灭菌⑦不经灭菌的培养基A.①②③④⑤⑥ B.①③④⑤⑥C.①②④⑤⑥ D.①②④⑤⑦√1234567891011121314151617解析用体积分数为70%的酒精擦拭超净工作台台面，避免接种过程中感染杂菌；自来水冲洗是为了冲掉菊花茎段上的灰尘、泥土等，而自来水中含有杂菌；无菌水清洗是为了洗去外植体上的酒精等，不用自来水是为了防止自来水中的杂菌污染外植体；在次氯酸钠溶液中处理30min是为了给外植体消毒；使用无菌吸水纸的目的是在吸干外植体表面水分的同时防止杂菌污染；培养基灭菌是为了防止培养基上长出杂菌。1234567891011121314151617题组三植物体细胞杂交技术7.如图表示利用植物体细胞杂交技术获得杂种植物白菜—甘蓝的过程，以下说法错误的是A.①过程表示利用酶解法去除细胞壁

获得原生质体的过程B.②过程可用聚乙二醇诱导原生质体融合C.③过程中高尔基体活动旺盛D.最终获得的杂种植株体细胞内含19条染色体√1234567891011121314151617解析最终获得的杂种植株体细胞内含有两个亲本的全部遗传物质，即含有20＋18＝38(条)染色体，故D项错误。8.设计植物体细胞杂交实验是为获得性状优良的新品种作物，通常不需要考虑的是A.选择具有优良性状的亲本B.选择去除细胞壁的酶C.亲本间存在的生殖隔离D.培养基中生长素和细胞分裂素的浓度及比例√1234567891011121314151617解析植物体细胞杂交可打破生殖隔离，实现不同生物间远缘杂交育种，故通常不需要考虑亲本间存在的生殖隔离，C符合题意。9.菊花是一种观赏植物，并具有一定的药用价值，科研人员通过植物组织培养技术可实现某些珍稀菊花品种的快速繁殖。回答下列问题：(1)进行植物组织培养所依据的原理是_________________。配制好的培养基在分装后需进行____处理。(2)接种前，外植体的消毒一般要用到体积分数为70%的酒精和________________________________两种药剂。由外植体形成愈伤组织的过程，称为植物细胞的_______。1234567891011121314151617植物细胞的全能性灭菌质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液脱分化1234567891011121314151617(3)在研究植物生长调节剂对丛芽增殖的影响时，研究人员设计了相关实验，实验结果如表所示(6－BA具有与细胞分裂素类似的效应、NAA具有与生长素类似的效应)。组别123456789106－BA(mg/L)0.10.10.50.51.01.02.02.03.03.0NAA(mg/L)2.01.02.01.00.50.10.50.10.50.1丛芽增殖倍数1.62.12.42.52.62.72.74.42.52.7据实验结果分析，6－BA的浓度在________mg/L时，丛芽的增殖倍数随之增加；当6－BA浓度一定时，NAA浓度越___(填“低”或“高”)，丛芽的增殖效果越明显。0.1～2.0低123456789101112131415161710.(2020·武汉质检)下列有关细胞全能性的叙述中，错误的是A.受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高C.生物体内细胞由于分化，全能性不能表现D.植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性B组综合强化练√解析

受精卵的分化程度最低，在适宜的自然条件下能形成完整个体，全能性最高，A正确；卵细胞属于已分化的细胞，与受精卵相比，全能性较低，B错误；由于基因的选择性表达，生物体内的细胞不能表现出全能性，C正确；处于离体状态的植物细胞，在适宜的营养和外界条件下，能表现出全能性，D正确。123456789101112131415161711.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，需要下列哪些条件①消毒灭菌②一定浓度的植物激素③适宜的温度④充足的光照⑤充足的养料⑥适宜的pHA.①③④⑤ B.②③⑤⑥

C.①②③④⑤⑥ D.①②③⑤⑥√1234567891011121314151617解析整个植物组织培养过程中需要无菌环境、激素的调节、适宜温度和pH。形成愈伤组织的过程中，细胞中叶绿体还没有形成，不需要光照进行光合作用；不能制造有机物，需要外界给予。12.菊花的组织培养需要严格的无菌操作，下列说法不正确的是A.对培养基和所有器械都要进行灭菌B.幼苗要先移植到消过毒的蛭石或者珍珠岩等环境下生活一段时间C.用于植物组织培养的培养基一旦感染杂菌则前功尽弃D.将菊花茎段插入培养基中时应注意方向，不应倒插，是为了防止杂菌

污染√1234567891011121314151617解析将菊花茎段插入培养基中时，要注意形态学上端朝上，而不应倒插，是因为生长素的运输为极性运输，倒插的菊花茎段不能形成愈伤组织，而不是为了防止杂菌污染。13.下列有关菊花组织培养的叙述中，错误的是A.菊花组织培养的全过程都要在有光条件下进行B.为防止杂菌污染，所用器械需灭菌，实验人员需进行无菌操作C.要选取幼嫩的菊花茎段，因为该部位容易诱导形成愈伤组织D.实验中，用次氯酸钠溶液对外植体消毒√1234567891011121314151617解析对于菊花的组织培养来说，在外植体脱分化形成愈伤组织的过程中不需要光照，A项错误。14.实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n＝14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n＝48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是A.该过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，一般不会发生

基因重组B.可利用电融合、离心等方法诱导原生质体融合C.显微镜下有花瓣细胞、枸杞细胞、花瓣—花瓣细胞、枸杞—枸杞细胞

和花瓣—枸杞杂种细胞等D.若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为62条√1234567891011121314151617解析两两融合的原生质体，若是花瓣—花瓣细胞，则融合后的细胞中染色体数目为28条，若是枸杞—枸杞细胞，则融合后的细胞中染色体数目为96条，若是花瓣—枸杞杂种细胞，则融合后的细胞中染色体数目为62条，D项错误。123456789101112131415161715.如图为A、B植物体细胞融合后再生出新植株的部分过程示意图，据图分析，以下相关叙述不正确的是1234567891011121314151617A.①过程的关键环节是使用纤维素酶和果

胶酶去除细胞壁B.②过程可用聚乙二醇等诱导剂进行诱导C.原生质体融合成为一个新的杂种细胞的

标志是出现新的细胞核D.亲本植物A的细胞与亲本植物B的细胞诱

导融合后，形成的杂种细胞中两两融合

的细胞类型有3种√解析

原生质体融合成为一个新的杂种细胞的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁，C错误。123456789101112131415161716.通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产)，培育高产耐盐的杂种植株。请完善实验流程并回答问题：1234567891011121314151617(1)B是______________，D是具有____优良性状的幼芽。D长成的幼苗需要选择的原因是________________________________。融合的原生质体耐盐有耐盐高产和耐盐不高产两种幼苗解析两个原生质体经PEG诱导后融合，再生出细胞壁后变成杂种细胞，利用植物组织培养技术可得到愈伤组织、丛芽结构和试管苗，并非每个细胞都能表达出耐盐性状，需要利用含盐培养基进行选择。(2)由C形成植株的过程利用了_____________技术，形成愈伤组织需要经过_______过程，愈伤组织形成D需要经过_______过程。整个培养过程要在____的条件下进行。1234567891011121314151617解析由C形成植株需要利用植物组织培养技术，经历脱分化过程和再分化过程。培养过程中需进行无菌操作。植物组织培养脱分