高三一輪復(fù)習(xí)生物：植物細(xì)胞工程課件

第51講植物細(xì)胞工程接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根馴化移栽脫分化再分化再分化植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)：植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。考點(diǎn)一植物組織培養(yǎng)技術(shù)

是指將離體的植物器官、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)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念：外植體(常見(jiàn)的有：莖尖、幼嫩的葉片、花藥)2.過(guò)程：接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根馴化移栽脫分化再分化再分化是一種無(wú)性生殖方式①脫分化：在一定的激素和營(yíng)養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞失去其特有的

，轉(zhuǎn)變成

的細(xì)胞，進(jìn)而形成愈傷組織的過(guò)程。②愈傷組織：脫分化產(chǎn)生的

團(tuán)塊。③再分化：愈傷組織重新分化成

等器官的過(guò)程。結(jié)構(gòu)和功能未分化不定形的薄壁組織芽、根二、植物細(xì)胞的全能性分化成其他各種細(xì)胞生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全套基因激素溫度和pH二、植物細(xì)胞的全能性分化成其他各種細(xì)胞生物體的每個(gè)細(xì)胞中都含有發(fā)育成完整個(gè)體所需的全套基因激素溫度和pH三、菊花的組織培養(yǎng)流水酒精無(wú)菌水次氯酸鈉0.5~1cm1/3~1/2愈傷組織封口膜18~22生芽生根生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素植物組織的發(fā)育方向高促生根低促生芽適中促愈傷組織形成簡(jiǎn)記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷誘導(dǎo)形成愈傷組織要避光，誘導(dǎo)生芽要照光。封口膜消過(guò)毒生長(zhǎng)三、菊花的組織培養(yǎng)培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)中所需的碳源一般為蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可維持相對(duì)適中的滲透壓。C2.關(guān)于植物組織培養(yǎng)的再分化過(guò)程，說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

) A.再分化過(guò)程中，不同細(xì)胞內(nèi)合成了功能不同的特異性蛋白質(zhì) B.脫分化與再分化過(guò)程所使用的培養(yǎng)基主要是激素濃度及用量比例的不同 C.再分化過(guò)程在實(shí)驗(yàn)室或植物組織培養(yǎng)車間進(jìn)行，需要避光處理 D.再分化過(guò)程中，核遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變，但mRNA有變化白菜甘藍(lán)白菜-甘藍(lán)考點(diǎn)二植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及植物細(xì)胞工程的應(yīng)用1.概念與原理不同來(lái)源雜種細(xì)胞新植物體流動(dòng)性全能性一、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)2.操作流程：(1)過(guò)程①的目的是

，用到的酶是

和

。去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體纖維素酶果膠酶2.操作流程：(2)過(guò)程②為

，人工誘導(dǎo)的物理法包括

、

等，化學(xué)法包括

、高Ca2＋—高pH融合法等原生質(zhì)體的誘導(dǎo)融合電融合法離心法聚乙二醇(PEG)融合法注意：兩兩融合的雜交細(xì)胞有多種，包括AA、BB和AB，符合要求的只有AB，所以需要進(jìn)行篩選。2.操作流程：(3)過(guò)程③為融合的原生質(zhì)體再生出

，這是融合成功的標(biāo)志(4)過(guò)程④為

，過(guò)程⑤為

。細(xì)胞壁脫分化再分化需要用到的細(xì)胞器：高爾基體、線粒體（供能）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)包括植物細(xì)胞融合和植物組織培養(yǎng)兩個(gè)階段，依據(jù)的原理不同。（5）所得雜種植株屬于異源多倍體，變異類型為染色體數(shù)目變異3.植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的辨析4個(gè)染色體組2個(gè)染色體組 4、植物體細(xì)胞雜交的意義

在打破__________，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)生殖隔離植物繁殖的新途徑1高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖保持優(yōu)良品種的遺傳特性特點(diǎn)：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，適合自動(dòng)化管理，有利于進(jìn)行工廠化生產(chǎn)二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用植物繁殖的新途徑1植物頂端分生區(qū)附近(如莖尖)【特別注意】“脫毒”≠“抗毒”脫毒是指本身不帶病毒，而抗毒是指具有抵抗病毒的能力二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用作物新品種的培育2項(xiàng)目單倍體育種突變體的利用原理優(yōu)點(diǎn)過(guò)程

染色體數(shù)目變異和植物細(xì)胞的全能性明顯縮短育種年限突變和植物細(xì)胞的全能性產(chǎn)生新基因，大幅度改良某些性狀一種特殊的組織培養(yǎng)技術(shù)二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)3初生代謝物次生代謝物

初生代謝是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)，在整個(gè)生命過(guò)程中一直進(jìn)行著。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等

次生代謝不是生物生長(zhǎng)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(shí)間條件下才進(jìn)行。次生代謝物是一類小分子有機(jī)化合物，如酚類、萜類和含氮化合物應(yīng)用多、產(chǎn)量低二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

考點(diǎn)二

植物體細(xì)胞雜交技術(shù)及植物細(xì)胞工程的應(yīng)用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)3解決辦法：利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)物在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)生產(chǎn)流程：愈傷組織細(xì)胞懸液優(yōu)點(diǎn)：快速高效，不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制實(shí)例：人參皂苷、紫草寧和紫杉醇的工廠化生產(chǎn)A考向1

圍繞植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，考查科學(xué)思維1.(2024·西工大附中調(diào)研)科學(xué)家利用馬鈴薯和西紅柿葉片分離原生質(zhì)體并進(jìn)行細(xì)胞雜交，最終獲得了雜種植株，相關(guān)過(guò)程如圖所示。有關(guān)分析正確的是(

)A.過(guò)程①應(yīng)將葉片上表皮向上，置于含纖維素酶和果膠酶的等滲或略高滲溶液中B.過(guò)程②中的原生質(zhì)體由細(xì)胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)構(gòu)成C.④過(guò)程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促進(jìn)原生質(zhì)體融合D.⑤進(jìn)行脫分化和再分化過(guò)程，雜種植株一定具有馬鈴薯和西紅柿的優(yōu)良性狀C考向2結(jié)合植物細(xì)胞工程的應(yīng)用，考查科學(xué)思維能力3.(2024·河南名校聯(lián)盟)為拯救珍稀植物紅豆杉，并同時(shí)獲得高抗癌活性物質(zhì)——紫杉醇，科研小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)流程。下列相關(guān)敘述正確的是(

)A.誘導(dǎo)紅豆杉莖尖經(jīng)過(guò)再分化過(guò)程形成愈傷組織B.整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例固定不變C.用液體培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)愈傷組織生產(chǎn)紫杉醇時(shí)，通常要通入無(wú)菌空氣D.同一植株不同部位的組織細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)培養(yǎng)獲得的植株基因型一定相同關(guān)鍵·真題必刷1.(2023·廣東卷，12)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(cuò)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)胞即為雜種細(xì)胞 D.雜種細(xì)胞可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)C解析在細(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)胞才是雜種細(xì)胞，C錯(cuò)誤；雜種細(xì)胞含兩種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，可能具有生長(zhǎng)快速的優(yōu)勢(shì)，D正確。D2.(2022·浙江6月選考，23)下列關(guān)于菊花組織培養(yǎng)的敘述，正確的是(

) A.用自然生長(zhǎng)的莖進(jìn)行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒 B.培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶?jī)?nèi)外的氣體交換 C.組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石帶菌量低且營(yíng)養(yǎng)豐富 D.不帶葉片的菊花莖切段可以通過(guò)器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株解析自然生長(zhǎng)莖段的消毒屬于外植體消毒，先用70%酒精消毒30s，再用無(wú)菌水清洗，然后用5%次氯酸鈉消毒處理，最后再用無(wú)菌水清洗，A錯(cuò)誤；培養(yǎng)瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，B錯(cuò)誤；組培苗鍛煉時(shí)采用蛭石作為栽培基質(zhì)的原因是蛭石比較松軟，持水性也較好，有利于幼苗的生根和葉片的生長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；不帶葉片的菊花莖切段可通過(guò)植物組織培養(yǎng)分化出芽和根這種器官發(fā)生的途徑形成完整的菊花植株，D正確。3.(2022·遼寧卷，14)藍(lán)莓細(xì)胞富含花青素等多酚類化合物。在藍(lán)莓組織培養(yǎng)過(guò)程中，外植體切口處細(xì)胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過(guò)程稱為褐變。褐變會(huì)引起細(xì)胞生長(zhǎng)停滯甚至死亡，導(dǎo)致藍(lán)莓組織培養(yǎng)失敗。下列敘述錯(cuò)誤的是(

) A.花青素通常存在于藍(lán)莓細(xì)胞的液泡中 B.適當(dāng)增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率以減少褐變 C.在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變 D.宜選用藍(lán)莓成熟葉片為材料制備外植體D解析花青素是水溶性色素，主要存在于藍(lán)莓細(xì)胞的液泡中，A正確；適當(dāng)增加培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至新鮮培養(yǎng)基的頻率，以及時(shí)清除多酚類化合物被氧化成的褐色醌類化合物，以減少褐變，B正確；接種外植體時(shí)，在培養(yǎng)基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變，C正確；宜選用藍(lán)莓幼嫩葉片為材料制備外植體，因?yàn)橛啄廴~片細(xì)胞分裂旺盛、易培養(yǎng)，D錯(cuò)誤。4.(2023·重慶卷，15)某小組以擬南芥原生質(zhì)體為材料，研究了生長(zhǎng)素(IAA)、組蛋白乙?；癛基因?qū)υ|(zhì)體形成愈傷組織的影響。野生型(WT)和R基因突變型(rr)的原生質(zhì)體分別經(jīng)下表不同條件培養(yǎng)相同時(shí)間后，檢測(cè)培養(yǎng)材料中R基因表達(dá)量，并統(tǒng)計(jì)愈傷組織形成率，結(jié)果如圖所示，據(jù)此判斷，下列敘述正確的是(

)編號(hào)原生質(zhì)體培養(yǎng)條件①WT培養(yǎng)基②WT培養(yǎng)基＋合適濃度的IAA③rr培養(yǎng)基④rr培養(yǎng)基＋合適濃度的IAA⑤WT培養(yǎng)基＋組蛋白乙酰化抑制劑A.組蛋白乙?；欣赪T原生質(zhì)體形成愈傷組織B.R基因通過(guò)促進(jìn)IAA的合成提高愈傷組織形成率C.組蛋白乙酰化通過(guò)改變DNA堿基序列影響R基因表達(dá)量D.若用IAA合成抑制劑處理WT原生質(zhì)體，愈傷組織形成率將升高答案A解析分析圖表信息，①②對(duì)照，說(shuō)明IAA會(huì)促進(jìn)野生型R基因表達(dá)量，進(jìn)而提高愈傷組織形成率。③④對(duì)照，說(shuō)明在不存在R基因時(shí)，IAA對(duì)突變型愈傷組織形成率沒(méi)有影響。①⑤對(duì)照，說(shuō)明組蛋白乙?；种苿?huì)抑制R基因的表達(dá)，進(jìn)而預(yù)測(cè)其抑制WT原生質(zhì)體愈傷組織的形成，即組蛋白乙?；瘯?huì)促進(jìn)WT原生質(zhì)體形成愈傷組織。根據(jù)以上分析，A正確，B、D錯(cuò)誤；組蛋白乙?；瘜儆诒碛^遺傳的機(jī)制之一，其本身不會(huì)改變DNA的堿基序列，C錯(cuò)誤。5.(2022·重慶卷，5)植物體細(xì)胞通常被誘導(dǎo)為愈傷組織后才能表現(xiàn)全能性。研究發(fā)現(xiàn)，愈傷組織的中層細(xì)胞是根或芽再生的源頭干細(xì)胞，其在不同條件下，通過(guò)基因的特異性表達(dá)調(diào)控生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素的作用，表現(xiàn)出不同的效應(yīng)(如表)。已知生長(zhǎng)素的生理作用大于細(xì)胞分裂素時(shí)有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推論不合理的是(

)CA.WOX5失活后，中層細(xì)胞會(huì)喪失干細(xì)胞特性B.WOX5＋PLT可能有利于愈傷組織中生長(zhǎng)素的積累C.ARR5促進(jìn)細(xì)胞分裂素積累或提高細(xì)胞對(duì)細(xì)胞分裂素的敏感性D.體細(xì)胞中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的作用可能相互抑制條件基因表達(dá)產(chǎn)物和相互作用效應(yīng)①WOX5維持未分化狀態(tài)②WOX5＋PLT誘導(dǎo)出根③WOX5＋ARR2，抑制ARR5誘導(dǎo)出芽解析根據(jù)表格信息可知，WOX5能維持未分化狀態(tài)，使植物細(xì)胞保持分裂能力強(qiáng)、較大的全能性，若WOX5失活后，中層細(xì)胞會(huì)喪失干細(xì)胞分裂能力強(qiáng)、分化程度低的特性，A正確；由題干信息“生長(zhǎng)素的生理作用大于細(xì)胞分裂素時(shí)有利于根的再生”，再結(jié)合表格信息，WOX5＋PLT可誘導(dǎo)出根，可推測(cè)WOX5＋PLT可能有利于愈傷組織中生長(zhǎng)素的積累，B正確；由題意可知，生長(zhǎng)素的生理作用小于細(xì)胞分裂素時(shí)有利于芽的再生，而抑制ARR5能誘導(dǎo)出芽，可知ARR5被抑制時(shí)細(xì)胞分裂素較多，故可推測(cè)ARR5抑制細(xì)胞分裂素積累或降低細(xì)胞對(duì)細(xì)胞分裂素的敏感性，C錯(cuò)誤；由題干信息可知，出芽或出根都是生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素含量不均衡時(shí)才會(huì)發(fā)生，故可推測(cè)體細(xì)胞中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的作用可能相互抑制，D正確。6.(2023·新課標(biāo)卷，35)根瘤菌與豆科植物之間是互利共生關(guān)系，根瘤菌侵入豆科植物根內(nèi)可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。為了尋找抗逆性強(qiáng)的根瘤菌，某研究小組做了如下實(shí)驗(yàn)：從鹽堿地生長(zhǎng)的野生草本豆科植物中分離根瘤菌；選取該植物的莖尖為材料，通過(guò)組織培養(yǎng)獲得試管苗(生根試管苗)；在實(shí)驗(yàn)室中探究試管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力?；卮鹣铝袉?wèn)題。 (1)從豆科植物的根瘤中分離根瘤菌進(jìn)行培養(yǎng)，可以獲得純培養(yǎng)物，此實(shí)驗(yàn)中的純培養(yǎng)物是______________________________________。由一個(gè)根瘤菌繁殖所獲得的根瘤菌群體 ②表示的過(guò)程是________。由外植體最終獲得完整的植株，這一過(guò)程說(shuō)明植物細(xì)胞具有全能性。細(xì)胞的全能性是指_______________________________________________________________________。脫分化再分化

細(xì)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(xì)胞的潛能(3)研究小組用上述獲得的純培養(yǎng)物和試管苗為材料，研究接種到試管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是將生長(zhǎng)在培養(yǎng)液中的試管苗分成甲、乙兩組，甲組中滴加根瘤菌菌液，讓試管苗長(zhǎng)出根瘤。然后將甲、乙兩組的試管苗分別轉(zhuǎn)入________的培養(yǎng)液中