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2024届高考生物一轮复习教案第十单元生物技术与工程第3课时植物细胞工程（苏教版）
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这是一份2024届高考生物一轮复习教案第十单元生物技术与工程第3课时植物细胞工程（苏教版），共18页。教案主要包含了易错辨析，填空默写，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考点一 植物组织培养技术
1．概念
利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。
2．主要步骤
3．天竺葵的组织培养
深度思考
①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？
提示 植物细胞的全能性。
②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？
提示 实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。
③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？
提示 光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。
⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于无性繁殖，因为植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生。
总结提升 生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
考向 植物组织培养
1. (多选)(2023·江苏南通高三期末) SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育能够产生SOD农作物新品种的一种方式，有关叙述错误的是( )
植物细胞(二倍体)eq \(―――→,\s\up7(SOD基因),\s\d5(①))新细胞eq \(―――→,\s\up7(),\s\d5(②))愈伤组织eq \(―――→,\s\up7(),\s\d5(③))胚状体―→新品种
A．①过程中最常用的方法是采用Ca2＋处理法将SOD基因导入植物细胞
B．②需要进行照光培养，以诱导叶绿素的形成
C．③表示再分化过程，无需严格的无菌操作
D．该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性
答案 ABC
解析 ①过程中最常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞，A错误；②表示脱分化过程，不需要在光照条件下进行，B错误；②③分别表示脱分化、再分化过程，均需要在严格的无菌条件下完成，C错误；该育种方式利用了细胞工程和基因工程，从植物细胞培育成植物个体，能体现细胞的全能性，D正确。
2．(2019·全国Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
eq \x(切取洁净的胡萝卜根段)→eq \x(对根段进行消毒)→eq \x(切取1 cm3左右带有形成层的组织块)―→
① ② ③
eq \x(接种组织块)→eq \x(诱导组织块形成愈伤组织)→eq \x(诱导愈伤组织形成试管苗)
④ ⑤ ⑥
回答下列问题：
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有____________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________________
________________________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的______，这种繁殖方式属于_____繁殖。
答案 (1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 分化(或再分化) (4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
考点二 植物体细胞杂交技术
1．概念：指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。
2．原理：体细胞杂交利用了细胞质膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
3．基本过程
(1)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？
提示 纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。
(2)两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？
提示 不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。
(3)上述细胞融合过程的完成与什么细胞器密切相关？
提示 线粒体和高尔基体。
(4)若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：
①上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？
提示 杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
②上述所获得杂种植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于单倍体植株。
④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？
提示 不遵循。
易错提醒 有关植物体细胞杂交的3个易错点
①误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。
植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。
②误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。
植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。
③误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。
杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。
4．意义：克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合，培育植物新品种。
考向 植物体细胞杂交技术
3．疣粒野生稻(2n＝24)对白叶枯病的抗性持久而且稳定，是理想的抗病育种材料。为了充分利用疣粒野生稻资源，通过采用疣粒野生稻和栽培稻(2n＝24)体细胞杂交的方法获得后代，从而实现疣粒野生稻遗传物质向栽培稻转移。下列相关叙述错误的是( )
A．疣粒野生稻和栽培稻之间存在生殖隔离，自然条件下不能进行基因交流
B．两种水稻细胞经酶解去壁、诱导融合后可通过观察染色体数目筛选出杂种细胞
C．杂种水稻的组织培养过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化
D．经组织培养获得的杂种幼苗，一般需要经过由无菌到有菌的炼苗过程才能用于生产实践
答案 B
解析 两种水稻细胞融合后的不同种类细胞中的染色体数目相同，故不能通过观察染色体数目筛选出杂种细胞，需要观察染色体形态，B错误。
4．(多选)如图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确的是( )
A．图中过程②表示再分化的过程
B．植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合
C．已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于异源六倍体
D．该过程体现了植物细胞的全能性
答案 CD
解析 分析题图可知，②表示人工诱导原生质体融合的过程，A项错误；植物体细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁，B项错误。
考点三 植物细胞工程的应用
1.
2.
3.
4．细胞产物的工厂化生产
(1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
(2)细胞代谢产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
5．单倍体育种
深度思考 (1)如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
提示 利用植物组织培养技术快速繁殖兰花。具体操作为取兰花幼嫩部位消毒后置于诱导形成愈伤组织的培养基中培养，经脱分化形成愈伤组织，转接到诱导生根培养基上，再分化形成胚状体或丛芽，移栽获得兰花植株。
(2)如何获得大量的紫杉醇？
提示 通过筛选出高产紫杉醇的细胞，利用植物细胞培养获得紫杉醇。
考向 植物细胞工程的应用
5．生产人工种子不受季节限制，可能更快地培养出新品种，还可以在凝胶包裹物里加入天然种子可能没有的有利成分，使人工种子具有更加好的营养供应和抵抗疾病的能力，从而获得更加茁壮生长的可能性。下列不是人类发展人工种子原因的是( )
A．人工种子结构完整体积小，便于储藏运输
B．人工种子技术，可以克服不同物种间远缘杂交不亲和障碍
C．供制作人工种子的原料丰富繁殖快，可快速繁殖
D．制作人工种子时，不受季节、地域的限制
答案 B
解析 通过人工种子获得的个体，遗传物质只能来自一种生物，不能克服远缘杂交不亲和障碍，B错误。
6．草莓营养价值较高，但草莓是无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致品质变差。科研人员通过热处理结合茎尖培养法，取得了较好的脱毒效果，实验结果如下表(S代表成活率，D代表脱毒率)。下列相关叙述错误的是( )
A．茎尖培养利用的原理是细胞的全能性
B．热处理的目的可能是阻止病毒进入茎尖
C．脱分化时应给予光照促进愈伤组织的形成
D．一般情况下，脱毒率与茎尖大小呈负相关
答案 C
解析 脱分化时应避光处理，促进愈伤组织的形成，C项错误。
7．(2023·江苏宿迁高三模拟)植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述错误的是( )
A．用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性
B．光照会抑制愈伤组织的形成，植物组织培养全过程均需避光进行
C．植物组织培养使用的MS培养基中并不都需添加植物激素
D．制备脱毒种苗时，脱毒苗比率与剥离的茎尖大小密切相关
答案 B
1．(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
答案 C
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用电融合法、聚乙二醇融合法等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2．(2021·江苏，5)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是( )
A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养
B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
答案 D
解析 植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。
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( )
A．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
答案 D
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；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，且愈伤组织细胞已经具备细胞壁，故过程③不需要用秋水仙素处理，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．(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_____________________________________________________________________
______________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是____________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、____________和________等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序用流程图表示。
答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞eq \(――→,\s\up7(培养))愈伤组织eq \(―――→,\s\up7(诱导分化))小植株
一、易错辨析
1．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( √ )
2．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( × )
3．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( × )
4．用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性( × )
5．再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志( √ )
二、填空默写
1．(选择性必修3 P47)植物组织培养技术：是利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。
2．(选择性必修3 P47)脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变发育途径，逐步失去原有分化状态，转变为具有分生能力的细胞的过程。
3．(选择性必修3 P52)植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。
4．在进行植物体细胞杂交之前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
5．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。
课时精练
一、单项选择题
1．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．脱分化过程不需要植物激素，植物激素只在再分化过程中发挥作用
C．由于植物细胞都具有全能性，所以菊花的组织培养实验中选材不会影响实验的结果
D．生长素和细胞分裂素的使用顺序和用量比例会影响植物组织培养的结果
答案 D
解析 愈伤组织是一团没有特定结构和功能的薄壁细胞，A错误；脱分化过程中要用到生长素和细胞分裂素，B错误。
2．马铃薯四倍体栽培种没有青枯病的抗性基因，少数马铃薯野生种存在青枯病的抗性基因。由于核型等差异，野生种难以与四倍体马铃薯栽培种直接杂交繁育，为获得具有抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．在低渗溶液中，用纤维素酶和果胶酶处理A和B以获得两种原生质体
B．培育成的马铃薯新品种与野生型或四倍体栽培种之间存在核型差异
C．过程②的培养基中需添加等量的生长素类和赤霉素类植物生长调节剂
D．③为再分化过程，可用DNA分子杂交技术鉴定植株的抗病性状
答案 B
解析 酶解法可用于去除细胞壁获得原生质体，但不能在低渗溶液中进行，否则原生质体会吸水涨破，A错误；培育成的马铃薯新品种是细胞融合的结果，其为六倍体，与野生型(二倍体)或四倍体栽培种之间存在核型差异，B正确；过程②是植物组织培养的脱分化过程，其培养基中需添加等量的生长素类和细胞分裂素类植物生长调节剂，C错误；③为再分化过程，可用DNA分子杂交技术鉴定植株的抗病基因，D错误。
3．下列有关菊花组织培养的叙述，错误的是( )
A．外植体一般选自未开花植株的茎上部新萌生的嫩枝
B．为充分利用培养条件，每个锥形瓶可接种6～8个外植体
C．培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株
D．外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施
答案 C
解析 培养形成的愈伤组织需要转移到分化培养基中才能再分化形成植株，C错误。
4．(2023·江苏宿迁高三模拟)植物体细胞杂交育种的一个重要应用是将栽培品种与相关的野生资源作为亲本，经过原生质体融合、选择与再生，使栽培品种获得野生型的抗性特征。下列说法错误的是( )
A．若杂种植株可育并能稳定地遗传，就有可能形成农业上有用的新物种
B．体细胞杂交可转移核染色体、细胞质DNA，在一定程度上克服远缘杂交的不亲和性
C．可用电融合法、聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体的融合
D．由二倍体亲本体细胞杂交可获得异源四倍体，与二倍体亲本回交，产生不育的三倍体
答案 C
解析 可用电融合法、聚乙二醇融合法等来诱导原生质体的融合，但灭活病毒诱导法只能用于诱导动物细胞融合，C项错误；利用植物体细胞杂交得到的植株含有双亲的全部遗传物质，因此由二倍体亲本体细胞杂交可获得可育的异源四倍体，与二倍体亲本回交，产生不育的三倍体，D项正确。
5．生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶(子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色)为外植体进行相关研究，得到如图所示实验结果。下列相关叙述错误的是( )
A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理
B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化
C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率
D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周
答案 A
解析 该实验的外植体(幼苗子叶)需要消毒处理，而不是灭菌，灭菌会使得外植体死亡而无法培养出愈伤组织和胚状体，A错误；愈伤组织是由已分化的细胞变为未分化的细胞，胚状体是由愈伤组织分化而来，因此愈伤组织属于未分化细胞组织，胚状体属于已分化细胞组织，B正确；愈伤组织的变化属于脱分化，胚状体的变化属于再分化，从图中可以看出，随着时间的变化愈伤组织的诱导率虽然有一个突变，但随着时间的增加，后期变化较小，而胚状体的诱导率随着时间的增加，呈现先增加后逐渐减少且明显的趋势，C正确；由胚状体诱导率的变化趋势来看，在1～2周，诱导率数据较大，因此西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间为1～2周说法正确，D正确。
6．下列有关生物育种技术及应用的叙述，错误的是( )
A．高产青霉素菌株培育的原理是染色体变异
B．杂交水稻和产人凝血酶山羊的培育原理都是基因重组
C．白菜—甘蓝的培育涉及原生质体融合、植物组织培养等技术
D．对愈伤组织进行人工诱变可获得抗盐碱野生烟草
答案 A
解析 高产青霉素菌株的培养采用的是诱变育种的方法，其原理是基因突变，A错误；杂交水稻的原理是基因重组，产人凝血酶山羊的培育属于基因工程育种，原理也是基因重组，B正确；白菜－甘蓝的培育涉及去除细胞壁后的原生质体融合及将杂种细胞培育成为杂种植株的植物组织培养等技术，C正确；愈伤组织分裂旺盛，较易发生基因突变，故进行人工诱变后经筛选可获得抗盐碱野生烟草，D正确。
7．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B．培育的脱毒苗具有抗病毒的能力
C．实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低
D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60 mm
答案 C
解析 马铃薯茎尖病毒极少，甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误；培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，B错误；在茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm，D错误。
8．(2023·江苏苏州高三调研)紫罗兰(2n＝14)花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜(2n＝38)具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进行了下图所示实验。下列有关叙述错误的是( )
A．制备原生质体时，可使植物细胞处于微弱的质壁分离状态后再用酶解法处理
B．原生质体融合依赖膜的流动性，融合的原生质体形成细胞壁后再进行有丝分裂
C．紫罗兰和油菜杂交也能获得满足需要的异源四倍体植株
D．融合原生质体后，可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种植株
答案 C
解析 用酶解法制备原生质体时，需先用较高渗透压的溶液处理植物细胞，使细胞处于微弱的质壁分离状态，然后用酶消化去除细胞壁，获得原生质体，A正确；原生质体融合依赖细胞质膜的流动性，融合的原生质体只有重新形成细胞壁后，才可进行有丝分裂，B正确；紫罗兰和油菜之间存在生殖隔离，不能杂交得到所需植株，C错误。
二、多项选择题
9．月季在我国享有“花中皇后”的美誉。研究人员以芽体为外植体，在MS培养基中分别添加不同浓度的6－BA和IBA进行芽体增殖实验，测得的芽分化率(%)如下表。下列相关叙述正确的是( )
A．6－BA浓度大于4.0 mg时，芽分化率明显降低
B．芽体在增殖分化的过程中，遗传物质保持相对稳定
C．在培养基中同时添加6－BA和IBA，均可以促进芽分化
D．该实验中添加2.0 mg/L的6－BA和0.2 mg/L IBA最有利于芽分化
答案 ABD
10．下图所示为利用体细胞诱变技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述错误的是( )
A．该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞的全能性
B．为了充分利用营养物质，培养白三叶草组织细胞的培养基为液体培养基
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂
答案 BC
解析 该过程应用了植物组织培养技术，应用的是固体培养基，B项错误；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化，基因的选择性表达，RNA种类不同，C项错误。
11．紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如表：
下列叙述错误的是( )
A．愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性
B．愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行
C．光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量
D．培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量
答案 ACD
解析 植物组织培养过程中，愈伤组织主要进行细胞生长和分裂，不能体现植物细胞的全能性，A错误；愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行，以避免微生物的污染，B正确；由表格数据可知，两组接种干重相似，但光照条件下收获的愈伤组织干重和紫杉醇含量均低于黑暗条件下的，C错误；植物组织培养过程中，有机物可以为植物细胞提供必需的营养物质和能量，此外还可以调节渗透压，D错误。
12．甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交，成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中。下列相关叙述正确的是( )
A．照光处理的甲青花菜下胚轴细胞中有叶绿体，利于筛选杂种细胞
B．流程中A处理可使用纤维素酶和果胶酶，B处理可使用聚乙二醇
C．杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导，直接分化成为杂种植株
D．杂种植株含有控制甲青花菜优良性状的基因，并能通过父本进行传递
答案 ABD
解析 照光处理的甲青花菜下胚轴细胞中有叶绿体，原生质体融合后具备乙品种细胞质中的可育基因，在题目中的条件下只有杂种细胞能够存活下来，所以有利于筛选杂种细胞，A正确；流程中A为去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶分解细胞壁，B过程为诱导原生质体融合，需要用聚乙二醇进行诱导，B正确；杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导后，需脱分化形成愈伤组织，再分化形成杂种植株，C错误；甲品种控制多种优良性状的基因，为核基因，杂种植物细胞核内含有控制甲青花菜优良性状的基因，精子中具有一半核基因，能通过父本(精子)进行传递，D正确。
三、非选择题
13．近年来，一种名为“爱媛橙”的柑橘类水果因皮薄易剥、细腻多汁、口感似果冻等优点，被网友们称为“果冻橙”，并迅速成为网红水果。“爱媛橙”由柑橘品种南香与西子香杂交获得。某科研小组欲利用细胞融合技术培育“爱媛橙”，其部分流程如下图所示，回答下列问题：
(1)过程①应将两种植物细胞分别置于含有________________________酶的________(填“低渗”“等渗”或“高渗”)溶液中制备原生质体。
(2)过程②常用到的促融合剂是______________；与动物细胞融合相比，过程②不能使用的融合方法是________________________。
(3)过程③杂种细胞形成的标志是____________；过程④需要在培养基中添加的植物激素的种类为_____________________，愈伤组织的细胞最突出的特征是_________________
________________________________________________________________________；
过程⑤称为________________。
(4)与通过南香与西子香杂交培育成的“爱媛橙”相比，该育种方法具有的优点是________________________；该育种技术遵循的生物学原理是________________(填序号)。
①细胞质膜的流动性 ②细胞质膜的选择透过性 ③植物细胞的全能性 ④细胞增殖
答案 (1)纤维素酶和果胶 等渗 (2)聚乙二醇(PEG) 生物法(灭活的病毒诱导融合) (3)细胞壁的形成 生长素、细胞分裂素 没有固定形态结构及功能，排列疏松无规则，高度液泡化的薄壁细胞 再分化 (4)能够克服远缘杂交不亲和的障碍 ①③④
14．紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取。请回答下列问题：
(1)获取的外植体首先要使用70%的酒精和氯化汞进行________________处理，然后接种到______(填“固体”或“液体”)培养基上通过________________________过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是______________________。
注：诱导率(%)＝(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)×100%
(2)获得愈伤组织需要对其扩大培养，扩大培养所用培养基一般为________(填“固体”或“液体”)培养基，选用该培养基的优点是____________________________________。培养15天后细胞增殖速度减慢，主要原因有_____________________________________________。
(3)植物激素会影响红豆杉愈伤组织的生长速度和紫杉醇的产量，科学工作者为此用不同浓度2,4－D溶液进行了相关研究，结果如下图。据图分析2,4－D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是________________、________________，为获得最大紫杉醇总产量，选用浓度为________(填“0.5”“1.0”或“2.0”) mg·L－1的2,4－D较为合适。
(4)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是_______________(答出两点)。
答案 (1)消毒 固体 脱分化 不带叶茎段、成熟胚 (2)固体 养分分布比较均匀；能够保持植物原有的植物学形态 营养物质减少，代谢产物积累 (3)促进 抑制 1.0 (4)提高了紫杉醇的产量；保护了红豆杉资源使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
生长素/细胞分裂素
植物细胞的发育方向
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
适中
促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
茎尖长度(mm)
38 ℃热处理时间(d)
10
20
30
40
0.3～0.5
S：36.7%；D：81.8%
S：40.0%；D：83.3%
S：30.0%；D：100%
S：16.7%；
D：100%
0.5～0.8
S：60.0%；D：66.7%
S：60.0%；D：72.2%
S：50.0%；D：93.3%
S：40.0%；
D：100%
0.8～1.0
S：93.3%；D：57.1%
S：85.7%；D：69.2%
S：60.0%；D：94.4%
S：46.7%；
D：92.8%
6－BA浓度(mg/L)
IBA浓度(mg/L)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.0
31
63
58
49
41
2.0
40
95
76
69
50
3.0
37
75
64
54
41
4.0
25
35
31
30
25
5.0
8
21
12
8
4
光照条件
接种干重/(g·L－1)
收获干重/(g·L－1)
紫杉醇含量/%(干重)
光照
4.33
9.13
0.007 0
黑暗
4.38
12.10
0.016 4
外植体
愈伤组织体积
诱导率/%
不带叶茎段
很大
99.5
带叶茎段
很小
90
叶片
很小
20
成熟胚
较大
85
考点一 植物组织培养技术
1．概念
利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。
2．主要步骤
3．天竺葵的组织培养
深度思考
①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？
提示 植物细胞的全能性。
②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？
提示 实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。
③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
提示 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？
提示 光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。
⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于无性繁殖，因为植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生。
总结提升 生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
考向 植物组织培养
1. (多选)(2023·江苏南通高三期末) SOD是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H2O2，增强植物的抗逆性。下图为培育能够产生SOD农作物新品种的一种方式，有关叙述错误的是( )
植物细胞(二倍体)eq \(―――→,\s\up7(SOD基因),\s\d5(①))新细胞eq \(―――→,\s\up7(),\s\d5(②))愈伤组织eq \(―――→,\s\up7(),\s\d5(③))胚状体―→新品种
A．①过程中最常用的方法是采用Ca2＋处理法将SOD基因导入植物细胞
B．②需要进行照光培养，以诱导叶绿素的形成
C．③表示再分化过程，无需严格的无菌操作
D．该育种方式利用了细胞工程和基因工程，能体现细胞的全能性
答案 ABC
解析 ①过程中最常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞，A错误；②表示脱分化过程，不需要在光照条件下进行，B错误；②③分别表示脱分化、再分化过程，均需要在严格的无菌条件下完成，C错误；该育种方式利用了细胞工程和基因工程，从植物细胞培育成植物个体，能体现细胞的全能性，D正确。
2．(2019·全国Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
eq \x(切取洁净的胡萝卜根段)→eq \x(对根段进行消毒)→eq \x(切取1 cm3左右带有形成层的组织块)―→
① ② ③
eq \x(接种组织块)→eq \x(诱导组织块形成愈伤组织)→eq \x(诱导愈伤组织形成试管苗)
④ ⑤ ⑥
回答下列问题：
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有____________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________________
________________________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的______，这种繁殖方式属于_____繁殖。
答案 (1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 分化(或再分化) (4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
考点二 植物体细胞杂交技术
1．概念：指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。
2．原理：体细胞杂交利用了细胞质膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
3．基本过程
(1)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？
提示 纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。
(2)两两融合后的细胞一定是杂种细胞吗？诱导融合后的培养瓶中的细胞有哪几类？
提示 不一定，融合的细胞类型有三种AA、BB和AB，在培养瓶中还有A、B等未融合的细胞。
(3)上述细胞融合过程的完成与什么细胞器密切相关？
提示 线粒体和高尔基体。
(4)若一植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则：
①上述所获得杂种植株遗传特性有何特点？
提示 杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
②上述所获得杂种植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体数为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
③上述所获得杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于单倍体植株。
④上述植物体细胞杂交的过程中，遗传物质的传递遵循孟德尔遗传定律吗？
提示 不遵循。
易错提醒 有关植物体细胞杂交的3个易错点
①误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。
植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。
②误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。
植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。
③误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。
杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。
4．意义：克服不同种植物之间杂交的不亲和障碍，打破生殖隔离，实现远缘物种之间的核质融合，培育植物新品种。
考向 植物体细胞杂交技术
3．疣粒野生稻(2n＝24)对白叶枯病的抗性持久而且稳定，是理想的抗病育种材料。为了充分利用疣粒野生稻资源，通过采用疣粒野生稻和栽培稻(2n＝24)体细胞杂交的方法获得后代，从而实现疣粒野生稻遗传物质向栽培稻转移。下列相关叙述错误的是( )
A．疣粒野生稻和栽培稻之间存在生殖隔离，自然条件下不能进行基因交流
B．两种水稻细胞经酶解去壁、诱导融合后可通过观察染色体数目筛选出杂种细胞
C．杂种水稻的组织培养过程需要更换培养基，提高生长素的比例有利于根的分化
D．经组织培养获得的杂种幼苗，一般需要经过由无菌到有菌的炼苗过程才能用于生产实践
答案 B
解析 两种水稻细胞融合后的不同种类细胞中的染色体数目相同，故不能通过观察染色体数目筛选出杂种细胞，需要观察染色体形态，B错误。
4．(多选)如图是通过植物体细胞杂交技术获得“番茄—马铃薯”植株的技术流程图，下列说法正确的是( )
A．图中过程②表示再分化的过程
B．植物体细胞融合完成的标志是原生质体融合
C．已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于异源六倍体
D．该过程体现了植物细胞的全能性
答案 CD
解析 分析题图可知，②表示人工诱导原生质体融合的过程，A项错误；植物体细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁，B项错误。
考点三 植物细胞工程的应用
1.
2.
3.
4．细胞产物的工厂化生产
(1)次生代谢物：是一类小分子有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
(2)细胞代谢产物的工厂化生产：人们利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
5．单倍体育种
深度思考 (1)如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
提示 利用植物组织培养技术快速繁殖兰花。具体操作为取兰花幼嫩部位消毒后置于诱导形成愈伤组织的培养基中培养，经脱分化形成愈伤组织，转接到诱导生根培养基上，再分化形成胚状体或丛芽，移栽获得兰花植株。
(2)如何获得大量的紫杉醇？
提示 通过筛选出高产紫杉醇的细胞，利用植物细胞培养获得紫杉醇。
考向 植物细胞工程的应用
5．生产人工种子不受季节限制，可能更快地培养出新品种，还可以在凝胶包裹物里加入天然种子可能没有的有利成分，使人工种子具有更加好的营养供应和抵抗疾病的能力，从而获得更加茁壮生长的可能性。下列不是人类发展人工种子原因的是( )
A．人工种子结构完整体积小，便于储藏运输
B．人工种子技术，可以克服不同物种间远缘杂交不亲和障碍
C．供制作人工种子的原料丰富繁殖快，可快速繁殖
D．制作人工种子时，不受季节、地域的限制
答案 B
解析 通过人工种子获得的个体，遗传物质只能来自一种生物，不能克服远缘杂交不亲和障碍，B错误。
6．草莓营养价值较高，但草莓是无性繁殖，感染的病毒很容易传给后代，导致品质变差。科研人员通过热处理结合茎尖培养法，取得了较好的脱毒效果，实验结果如下表(S代表成活率，D代表脱毒率)。下列相关叙述错误的是( )
A．茎尖培养利用的原理是细胞的全能性
B．热处理的目的可能是阻止病毒进入茎尖
C．脱分化时应给予光照促进愈伤组织的形成
D．一般情况下，脱毒率与茎尖大小呈负相关
答案 C
解析 脱分化时应避光处理，促进愈伤组织的形成，C项错误。
7．(2023·江苏宿迁高三模拟)植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述错误的是( )
A．用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性
B．光照会抑制愈伤组织的形成，植物组织培养全过程均需避光进行
C．植物组织培养使用的MS培养基中并不都需添加植物激素
D．制备脱毒种苗时，脱毒苗比率与剥离的茎尖大小密切相关
答案 B
1．(2020·山东，13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
答案 C
解析 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，过程①需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，A项正确；紫外线属于诱发变异的物理因素，紫外线照射的目的是使中间偃麦草的染色体断裂，B项正确；过程③为诱导植物原生质体融合，常用电融合法、聚乙二醇融合法等方式处理，不用灭活的病毒诱导，C项错误；普通小麦没有耐盐基因，耐盐小麦的形成是将来自中间偃麦草的含有耐盐基因的染色体片段整合到普通小麦染色体上的结果，D项正确。
2．(2021·江苏，5)植物组织培养技术常用于商业化生产，其过程一般为：无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是( )
A．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养
B．组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成，直接形成胚状体等结构
C．提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根
D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
答案 D
解析 植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体要经过表面消毒处理后，才能进行培养，所用的培养基必须彻底灭菌，A正确；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成，因此提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根，C正确；用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗会出现变异，如在愈伤组织的培养过程中可能发生基因突变等变异，D错误。
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( )
A．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
答案 D
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；秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，且愈伤组织细胞已经具备细胞壁，故过程③不需要用秋水仙素处理，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．(2019·全国Ⅱ，38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_____________________________________________________________________
______________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是____________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、____________和________等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序用流程图表示。
答案 (1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快 (2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖 (3)茎尖 (4)含目的基因的细胞eq \(――→,\s\up7(培养))愈伤组织eq \(―――→,\s\up7(诱导分化))小植株
一、易错辨析
1．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞的全能性( √ )
2．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( × )
3．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( × )
4．用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性( × )
5．再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志( √ )
二、填空默写
1．(选择性必修3 P47)植物组织培养技术：是利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。
2．(选择性必修3 P47)脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织，在一定的条件下，诱导其细胞改变发育途径，逐步失去原有分化状态，转变为具有分生能力的细胞的过程。
3．(选择性必修3 P52)植物体细胞杂交技术主要是指将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。
4．在进行植物体细胞杂交之前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。
5．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。
课时精练
一、单项选择题
1．下列有关植物组织培养的叙述，正确的是( )
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．脱分化过程不需要植物激素，植物激素只在再分化过程中发挥作用
C．由于植物细胞都具有全能性，所以菊花的组织培养实验中选材不会影响实验的结果
D．生长素和细胞分裂素的使用顺序和用量比例会影响植物组织培养的结果
答案 D
解析 愈伤组织是一团没有特定结构和功能的薄壁细胞，A错误；脱分化过程中要用到生长素和细胞分裂素，B错误。
2．马铃薯四倍体栽培种没有青枯病的抗性基因，少数马铃薯野生种存在青枯病的抗性基因。由于核型等差异，野生种难以与四倍体马铃薯栽培种直接杂交繁育，为获得具有抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如下图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．在低渗溶液中，用纤维素酶和果胶酶处理A和B以获得两种原生质体
B．培育成的马铃薯新品种与野生型或四倍体栽培种之间存在核型差异
C．过程②的培养基中需添加等量的生长素类和赤霉素类植物生长调节剂
D．③为再分化过程，可用DNA分子杂交技术鉴定植株的抗病性状
答案 B
解析 酶解法可用于去除细胞壁获得原生质体，但不能在低渗溶液中进行，否则原生质体会吸水涨破，A错误；培育成的马铃薯新品种是细胞融合的结果，其为六倍体，与野生型(二倍体)或四倍体栽培种之间存在核型差异，B正确；过程②是植物组织培养的脱分化过程，其培养基中需添加等量的生长素类和细胞分裂素类植物生长调节剂，C错误；③为再分化过程，可用DNA分子杂交技术鉴定植株的抗病基因，D错误。
3．下列有关菊花组织培养的叙述，错误的是( )
A．外植体一般选自未开花植株的茎上部新萌生的嫩枝
B．为充分利用培养条件，每个锥形瓶可接种6～8个外植体
C．培养形成的愈伤组织可继续在原培养基中分化形成植株
D．外植体接种前常进行流水冲洗、酒精处理、消毒液处理等消毒措施
答案 C
解析 培养形成的愈伤组织需要转移到分化培养基中才能再分化形成植株，C错误。
4．(2023·江苏宿迁高三模拟)植物体细胞杂交育种的一个重要应用是将栽培品种与相关的野生资源作为亲本，经过原生质体融合、选择与再生，使栽培品种获得野生型的抗性特征。下列说法错误的是( )
A．若杂种植株可育并能稳定地遗传，就有可能形成农业上有用的新物种
B．体细胞杂交可转移核染色体、细胞质DNA，在一定程度上克服远缘杂交的不亲和性
C．可用电融合法、聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体的融合
D．由二倍体亲本体细胞杂交可获得异源四倍体，与二倍体亲本回交，产生不育的三倍体
答案 C
解析 可用电融合法、聚乙二醇融合法等来诱导原生质体的融合，但灭活病毒诱导法只能用于诱导动物细胞融合，C项错误；利用植物体细胞杂交得到的植株含有双亲的全部遗传物质，因此由二倍体亲本体细胞杂交可获得可育的异源四倍体，与二倍体亲本回交，产生不育的三倍体，D项正确。
5．生物兴趣小组成员以西瓜5天龄幼苗子叶(子叶尚未完全展开且颜色为淡绿色)为外植体进行相关研究，得到如图所示实验结果。下列相关叙述错误的是( )
A．实验开始前应对幼苗子叶和MS培养基进行灭菌处理
B．与愈伤组织细胞相比，胚状体细胞已经分化
C．暗处理时间长短对细胞脱分化率影响不大，但影响再分化率
D．结果表明西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间是1～2周
答案 A
解析 该实验的外植体(幼苗子叶)需要消毒处理，而不是灭菌，灭菌会使得外植体死亡而无法培养出愈伤组织和胚状体，A错误；愈伤组织是由已分化的细胞变为未分化的细胞，胚状体是由愈伤组织分化而来，因此愈伤组织属于未分化细胞组织，胚状体属于已分化细胞组织，B正确；愈伤组织的变化属于脱分化，胚状体的变化属于再分化，从图中可以看出，随着时间的变化愈伤组织的诱导率虽然有一个突变，但随着时间的增加，后期变化较小，而胚状体的诱导率随着时间的增加，呈现先增加后逐渐减少且明显的趋势，C正确；由胚状体诱导率的变化趋势来看，在1～2周，诱导率数据较大，因此西瓜子叶诱导形成胚状体的最适暗处理时间为1～2周说法正确，D正确。
6．下列有关生物育种技术及应用的叙述，错误的是( )
A．高产青霉素菌株培育的原理是染色体变异
B．杂交水稻和产人凝血酶山羊的培育原理都是基因重组
C．白菜—甘蓝的培育涉及原生质体融合、植物组织培养等技术
D．对愈伤组织进行人工诱变可获得抗盐碱野生烟草
答案 A
解析 高产青霉素菌株的培养采用的是诱变育种的方法，其原理是基因突变，A错误；杂交水稻的原理是基因重组，产人凝血酶山羊的培育属于基因工程育种，原理也是基因重组，B正确；白菜－甘蓝的培育涉及去除细胞壁后的原生质体融合及将杂种细胞培育成为杂种植株的植物组织培养等技术，C正确；愈伤组织分裂旺盛，较易发生基因突变，故进行人工诱变后经筛选可获得抗盐碱野生烟草，D正确。
7．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性
B．培育的脱毒苗具有抗病毒的能力
C．实验结果表明茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低
D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.60 mm
答案 C
解析 马铃薯茎尖病毒极少，甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误；培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，B错误；在茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm，D错误。
8．(2023·江苏苏州高三调研)紫罗兰(2n＝14)花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。为了让油菜(2n＝38)具有紫罗兰的诸多优良性状，科研人员进行了下图所示实验。下列有关叙述错误的是( )
A．制备原生质体时，可使植物细胞处于微弱的质壁分离状态后再用酶解法处理
B．原生质体融合依赖膜的流动性，融合的原生质体形成细胞壁后再进行有丝分裂
C．紫罗兰和油菜杂交也能获得满足需要的异源四倍体植株
D．融合原生质体后，可以利用选择培养基从混合细胞群体中筛选出所需杂种植株
答案 C
解析 用酶解法制备原生质体时，需先用较高渗透压的溶液处理植物细胞，使细胞处于微弱的质壁分离状态，然后用酶消化去除细胞壁，获得原生质体，A正确；原生质体融合依赖细胞质膜的流动性，融合的原生质体只有重新形成细胞壁后，才可进行有丝分裂，B正确；紫罗兰和油菜之间存在生殖隔离，不能杂交得到所需植株，C错误。
二、多项选择题
9．月季在我国享有“花中皇后”的美誉。研究人员以芽体为外植体，在MS培养基中分别添加不同浓度的6－BA和IBA进行芽体增殖实验，测得的芽分化率(%)如下表。下列相关叙述正确的是( )
A．6－BA浓度大于4.0 mg时，芽分化率明显降低
B．芽体在增殖分化的过程中，遗传物质保持相对稳定
C．在培养基中同时添加6－BA和IBA，均可以促进芽分化
D．该实验中添加2.0 mg/L的6－BA和0.2 mg/L IBA最有利于芽分化
答案 ABD
10．下图所示为利用体细胞诱变技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述错误的是( )
A．该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞的全能性
B．为了充分利用营养物质，培养白三叶草组织细胞的培养基为液体培养基
C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂
答案 BC
解析 该过程应用了植物组织培养技术，应用的是固体培养基，B项错误；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化，基因的选择性表达，RNA种类不同，C项错误。
11．紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如表：
下列叙述错误的是( )
A．愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性
B．愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行
C．光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量
D．培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量
答案 ACD
解析 植物组织培养过程中，愈伤组织主要进行细胞生长和分裂，不能体现植物细胞的全能性，A错误；愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行，以避免微生物的污染，B正确；由表格数据可知，两组接种干重相似，但光照条件下收获的愈伤组织干重和紫杉醇含量均低于黑暗条件下的，C错误；植物组织培养过程中，有机物可以为植物细胞提供必需的营养物质和能量，此外还可以调节渗透压，D错误。
12．甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过体细胞杂交，成功地将乙品种细胞质中的可育基因引入甲中。下列相关叙述正确的是( )
A．照光处理的甲青花菜下胚轴细胞中有叶绿体，利于筛选杂种细胞
B．流程中A处理可使用纤维素酶和果胶酶，B处理可使用聚乙二醇
C．杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导，直接分化成为杂种植株
D．杂种植株含有控制甲青花菜优良性状的基因，并能通过父本进行传递
答案 ABD
解析 照光处理的甲青花菜下胚轴细胞中有叶绿体，原生质体融合后具备乙品种细胞质中的可育基因，在题目中的条件下只有杂种细胞能够存活下来，所以有利于筛选杂种细胞，A正确；流程中A为去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶分解细胞壁，B过程为诱导原生质体融合，需要用聚乙二醇进行诱导，B正确；杂种细胞经过外源生长素和细胞分裂素的诱导后，需脱分化形成愈伤组织，再分化形成杂种植株，C错误；甲品种控制多种优良性状的基因，为核基因，杂种植物细胞核内含有控制甲青花菜优良性状的基因，精子中具有一半核基因，能通过父本(精子)进行传递，D正确。
三、非选择题
13．近年来，一种名为“爱媛橙”的柑橘类水果因皮薄易剥、细腻多汁、口感似果冻等优点，被网友们称为“果冻橙”，并迅速成为网红水果。“爱媛橙”由柑橘品种南香与西子香杂交获得。某科研小组欲利用细胞融合技术培育“爱媛橙”，其部分流程如下图所示，回答下列问题：
(1)过程①应将两种植物细胞分别置于含有________________________酶的________(填“低渗”“等渗”或“高渗”)溶液中制备原生质体。
(2)过程②常用到的促融合剂是______________；与动物细胞融合相比，过程②不能使用的融合方法是________________________。
(3)过程③杂种细胞形成的标志是____________；过程④需要在培养基中添加的植物激素的种类为_____________________，愈伤组织的细胞最突出的特征是_________________
________________________________________________________________________；
过程⑤称为________________。
(4)与通过南香与西子香杂交培育成的“爱媛橙”相比，该育种方法具有的优点是________________________；该育种技术遵循的生物学原理是________________(填序号)。
①细胞质膜的流动性 ②细胞质膜的选择透过性 ③植物细胞的全能性 ④细胞增殖
答案 (1)纤维素酶和果胶 等渗 (2)聚乙二醇(PEG) 生物法(灭活的病毒诱导融合) (3)细胞壁的形成 生长素、细胞分裂素 没有固定形态结构及功能，排列疏松无规则，高度液泡化的薄壁细胞 再分化 (4)能够克服远缘杂交不亲和的障碍 ①③④
14．紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取。请回答下列问题：
(1)获取的外植体首先要使用70%的酒精和氯化汞进行________________处理，然后接种到______(填“固体”或“液体”)培养基上通过________________________过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是______________________。
注：诱导率(%)＝(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)×100%
(2)获得愈伤组织需要对其扩大培养，扩大培养所用培养基一般为________(填“固体”或“液体”)培养基，选用该培养基的优点是____________________________________。培养15天后细胞增殖速度减慢，主要原因有_____________________________________________。
(3)植物激素会影响红豆杉愈伤组织的生长速度和紫杉醇的产量，科学工作者为此用不同浓度2,4－D溶液进行了相关研究，结果如下图。据图分析2,4－D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是________________、________________，为获得最大紫杉醇总产量，选用浓度为________(填“0.5”“1.0”或“2.0”) mg·L－1的2,4－D较为合适。
(4)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是_______________(答出两点)。
答案 (1)消毒 固体 脱分化 不带叶茎段、成熟胚 (2)固体 养分分布比较均匀；能够保持植物原有的植物学形态 营养物质减少，代谢产物积累 (3)促进 抑制 1.0 (4)提高了紫杉醇的产量；保护了红豆杉资源使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素
细胞既分裂也分化
同时使用
分化频率提高
简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高
生长素/细胞分裂素
植物细胞的发育方向
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
适中
促进愈伤组织的生长
简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤
茎尖长度(mm)
38 ℃热处理时间(d)
10
20
30
40
0.3～0.5
S：36.7%；D：81.8%
S：40.0%；D：83.3%
S：30.0%；D：100%
S：16.7%；
D：100%
0.5～0.8
S：60.0%；D：66.7%
S：60.0%；D：72.2%
S：50.0%；D：93.3%
S：40.0%；
D：100%
0.8～1.0
S：93.3%；D：57.1%
S：85.7%；D：69.2%
S：60.0%；D：94.4%
S：46.7%；
D：92.8%
6－BA浓度(mg/L)
IBA浓度(mg/L)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.0
31
63
58
49
41
2.0
40
95
76
69
50
3.0
37
75
64
54
41
4.0
25
35
31
30
25
5.0
8
21
12
8
4
光照条件
接种干重/(g·L－1)
收获干重/(g·L－1)
紫杉醇含量/%(干重)
光照
4.33
9.13
0.007 0
黑暗
4.38
12.10
0.016 4
外植体
愈伤组织体积
诱导率/%
不带叶茎段
很大
99.5
带叶茎段
很小
90
叶片
很小
20
成熟胚
较大
85
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