第39讲 植物细胞工程（课件）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考）

这是一份第39讲 植物细胞工程（课件）-2025年高考生物一轮复习课件+讲义+专练（新教材新高考），共60页。PPT课件主要包含了考情分析，课标要求，知识构建，内容概览，易错辨析，考点训练，染色体数目变异，植物体细胞杂交育种，四倍体，杂交育种诱导多倍体等内容，欢迎下载使用。
第十单元 生物技术与工程 第39讲 植物细胞工程
1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。
考点一 植物组织培养技术知识点一 细胞工程的概念知识点二 细胞的全能性知识点三 植物组织培养技术知识点四 探究实践——菊花组织培养 考点二 植物体细胞杂交技术知识点一 植物体细胞杂交技术知识点二 辨析原生质体与原生质层知识点三 植物组织培养与植物体细胞杂交技术 的比较 考点三 植物细胞工程的应用知识点一 植物繁殖的新途径知识点二 作物新品种的培育知识点三 细胞产物的工厂化生产知识点四 植物组织培养和植物细胞培养的比较
归纳总结＋易错辨析＋教材隐性知识＋拓展延伸
1.体细胞具有全能性的根本原因是什么？生物体所有细胞全能性大小都一致吗？全能性与细胞分化的关系？为什么不是所有的细胞都表现出全能性？细胞表现全能性的条件有哪些？2.植物组织培养的概念及基本过程（用文字和箭头表示植物组织培养的流程）？3.什么是脱分化?再分化?愈伤组织？请从条件、关键因素、产物等方面比较脱分化和再分化异同。4.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？5.诱导原生质体融合的方法有哪些？与细胞膜的什么特性有关？细胞融合后，共有几种细胞类型？符合要求的是哪种？如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞，下一步如何将杂种细胞培育成杂种植株？
希望我们一轮复习能够持续精进！—— 自主梳理课本（选必三）2.1
6.植物体细胞杂交技术意义？植物体细胞杂交有何优缺点？7.什么是快速繁殖技术？该技术原理是什么？有哪些优点？植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？快速繁殖技术有哪些应用实例8.马铃薯为什么要进行脱毒？选择什么部位培育脱毒苗？有何优点？培育脱毒苗的原理是什么？流程是怎样的？有哪些作物脱毒的实例？脱毒苗等于抗毒苗吗？9.植物的代谢产物有哪些？有何区别？什么是植物细胞培养?细胞产物的工厂化生产具有哪些应用优势?我国在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果?10.植物细胞培养与植物组织培养有什么区别?
考点一 植物组织培养技术
知识点一、细胞工程的概念
细胞、组织、器官、个体
植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术
动物细胞培养、动物细胞融合、动物体细胞核移植
高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。
（1）受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞（2）植物细胞＞动物细胞
一般情况下，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。
知识点二、细胞的全能性
3.生物体内细胞并不都表现全能性原因：
生物体内的细胞在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性的表达，即发生细胞分化。如芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶。
4.表现出全能性的条件：
1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体，这是人类第一次获得了人工胚状体，并获得个体植株。
（必修一 P118-121）
知识点三、植物组织培养技术
是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去特有结构和功能转变成未分化的细胞，进而形成愈伤组织的过程
脱分化形成的不定型状态的薄壁组织团块
愈伤组织重新分化为芽、根等器官
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、比例都会影响植物细胞的发育方向。
4.脱分化与再分化的比较：
5.决定植物脱分化、再分化的关键因素：
巧记：高根低芽中愈伤
知识点四、探究实践——菊花组织培养
（1）离体（最关键）（2）无菌操作（3）种类齐全、比例适合的营养物质（4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）
外植体一般要进行消毒处理，而培养基及其他的操作器具一般要进行灭菌处理,否则杂菌会竞争营养物质，还可能产生有害物质
如：蔗糖（提供营养和调节渗透压）
（5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
脱分化无光、再分化有光（促进叶绿素合成）
注意：植物组织培养的条件
1.观察菊花的组织培养流程图，探究以下问题：
(1)选用菊花的外植体时，一般选用形成层细胞或组织块，其原因是什么？
形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成完整植株。
(2)为什么说从繁殖方式上看，植物组织培养的繁殖方式是无性繁殖？
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，所以是无性繁殖。
(3)在植物组织培养的过程中，为什么要求无菌操作？
培养物一旦受到微生物的污染，这些微生物会和外植体争夺培养基中的营养物质，并且产生大量对外植体有害的物质，导致外植体死亡。
【教材隐性知识】源于选择性必修3 P116“附录1”：
(1)诱导菊花　　　　的培养基：在MS培养基中加入BA(苄基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，质量浓度均为0.5 mg/L。(2)诱导菊花　　的培养基：在MS培养基中加入BA和NAA，质量浓度分别为2～3 mg/L和0.02～0.3 mg/L。(3)诱导菊花　　的培养基：将上述MS培养基中NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O和CaCl2·2H2O的用量减半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，质量浓度均为0.1 mg/L。
1．细胞工程的操作只是建立在细胞水平上 (选择性必修 3 P31正文) (　　)2．细胞发挥全能性后得到的只能是个体(选择性必修 3 P34 正文) (　　)3．愈伤组织重新分化成芽、根等器官，此过程称为脱分化(选择性必修 3 P35 探究实践) (　　)
细胞器、细胞或组织水平
1.下列关于细胞全能性的叙述，不正确的是( ) A.乳腺癌细胞易于进行离体培养，说明其全能性比较高 B.细胞具有全能性是因为细胞内含有发育所需的全套遗传物质 C.离体的植物体活细胞，需要借助某些因子的作用使其表达出全能性 D.植物细胞具有全能性，而其他生物体细胞一般不具有全能性
乳腺癌细胞易于进行离体培养，但没有产生完整有机体或分化成其他各种细胞，没有体现全能性。
2.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，有关叙述正确的是( )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
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
②表示脱分化过程，不需要在光照条件下进行
②、③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
将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
考点二 植物体细胞杂交技术
知识点一、植物体细胞杂交技术
(1)体细胞杂交利用了细胞膜的________。　　　(2)杂种细胞培育成杂种植株利用了____________________。
原生质体融合成功标志:杂种细胞再生出细胞壁；植物体细胞杂交成功的标志:形成杂种植株。
A植物的染色体数目为2n，基因型为AaBb；B植物的染色体数目为2m，基因型为CcDd。现通过植物体细胞杂交技术获得这两种植物的杂种植株，请回答下列问题： (1)植物体细胞杂交属于哪种变异类型？ (2)杂种细胞的染色体数是多少？杂种细胞染色体组数是多少？
无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律
两亲本染色体数之和。2n+2m
两亲本染色体组数之和。2+2
两亲本基因型之和。AaBbCcDd
如何处理植株使其可育？
看减数分裂联会、配对能否正常进行！
①若亲本植株可育， 则杂种植株可育。
②杂种植株是不同于 亲本的新物种。
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。
有可能杂交不成功，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。
1.识图：数字代表过程，字母代表细胞、组织或植株①_______________ a/b_____________②_______________ c_______________③_______________ d_______________④_______________ e_______________⑤_______________ f_______________①②③___________ ④⑤____________
【注意】质壁分离的“质”指的是原生质层
A为2a=20 B为2b=30
杂种细胞染色体组数为？
知识点二、辨析原生质体与原生质层
知识点三、植物组织培养与植物体细胞杂交技术的比较
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
离体的植物器官、组织或细胞
保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益
植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术
克服不同种生物远缘杂交的障碍
1．植物原生质体融合的化学法包括聚乙二醇融合法、高Ca2＋高pH 融合法 (选择性必修 3 P37 正文) (　　)2．植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离、实现远缘杂交育种、培养植物新品种等方面有独特优势(选择性必修 3 P38 正文)(　　)
2.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
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
3.玉米(2n＝20)和水稻(2n＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β-胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。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中常用PEG诱导原生质体融合C.“黄金大米”植株染色体数目为22D.该技术体现了植物细胞具有全能性
“黄金大米”植株是两种植株的融合体，染色体数目为44
考点三 植物细胞工程的应用
知识点一、植物繁殖的新途径
高效、快速地实现种苗的大量繁殖
保持优良品种的遗传特性
植物顶端分生区附近(如茎
特别注意：“脱毒”≠“抗毒”
(1)脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成，不含有病毒)进行植物组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。(2)抗毒苗是把某抗病毒基因导入受体细胞中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程的范畴。
知识点二、作物新品种的培育
生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。
不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
①植物次生代谢物含量很低；
②从植物组织提取会大量破坏植物资源；
③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用b、也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
知识点三、细胞产物的工厂化生产
在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
快速高效，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。
对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
(1)工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
增长速度快人参皂甙干粉含量高的细胞
(2)工厂化生产紫杉醇的基本流程：
从愈伤组织中提取紫杉醇
问题1:植物细胞培养与植物组织培养有什么区别?
知识点四、植物组织培养和植物细胞培养的比较
1.红薯是我国种植面积较大的一类作物,但长期以来的连种,造成了红薯品种退化,产量和品质逐年下降,其主要原因是所用的种薯携带了大量的病毒。研究人员利用现代生物技术,对红薯进行脱毒培养。下列说法错误的是(　　) A.可以选择红薯茎尖或根尖的分生区作为外植体 B.若选择的外植体体积过大,可能会导致脱毒率降低 C.培育红薯脱毒苗的过程中,需要适时调整激素的比例 D.培育红薯脱毒苗过程中,激素使用不当会导致性状分离
培育红薯脱毒苗过程中,细胞分裂的方式为有丝分裂,激素使用不当不会导致性状分离
2.下图表示利用植物细胞工程对棉花进行改良的过程，①②③④表示实验过程，请据图回答，下列说法正确的是( ) A. 外源基因能够导入并大量复制的物质基础是自然界共用一套密码子 B. ②过程能定向改变原生质体的遗传特性 C. ③过程只能通过液体悬浮培养技术才能实现 D. 基因工程技术与花药离体培养技术相结合可快速获得纯合棉花植株
外源基因能够导入的原因是它们都是由四种脱氧核苷酸组成的双螺旋结构
单倍体幼苗，再用秋水仙素处理获得纯合植株
3.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.培养白三叶草组织细胞的培养基为固体培养基 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
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
1.（2024·江苏·高考真题）图示植物原生质体制备、分离和检测的流程。下列相关叙述正确的是（     ）
A．步骤①添加盐酸以去除细胞壁B．步骤②吸取原生质体放入无菌水中清洗C．原生质体密度介于图中甘露醇和蔗糖溶液密度之间D．台盼蓝检测后应选择蓝色的原生质体继续培养
步骤①添加纤维素酶或果胶酶去除细胞，其原理是酶的专一性
步骤②吸取原生质体放入等渗液中清洗，否则会导致原生质体吸水涨破
台盼蓝检测后应选择无色的原生质体继续培养，染成蓝色的原生质体活性差或死亡
2.（2024·北京·高考真题）五彩缤纷的月季装点着美丽的京城，其中变色月季“光谱”备受青睐。“光谱”月季变色的主要原因是光照引起花瓣细胞液泡中花青素的变化。下列利用“光谱”月季进行的实验，难以达成目的的是（     ） A．用花瓣细胞观察质壁分离现象 B．用花瓣大量提取叶绿素 C．探索生长素促进其插条生根的最适浓度 D．利用幼嫩茎段进行植物组织培养
花瓣含花青素，而不含叶绿素，因此不能用花瓣提取叶绿素
3.（2024·甘肃·高考真题）兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如下图。下列叙述正确的是（     ）
A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
在脱分化过程中，1号培养基中的愈伤组织是排列不规则的薄壁组织团块
愈伤组织细胞的分化过程是有丝分裂，所以不会发生基因重组
3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值应该小于1
(1)接种时注意外植体的方向，应将外植体的形态学下端插入培养基，不能倒插。(2)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，再进行生根培养。如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了。(3)菊花的组织培养中，愈伤组织的形成一般不需要光照，而在后续的培养过程中，需要一定量的光照。(4)试管苗一般在高湿、弱光、恒温等条件下培养生长，出瓶后一定要注意保温、保湿。(5)试管苗的光合作用能力弱，在移栽前应给予较强光照、闭瓶炼苗，以促进幼苗向自养苗转化。
植物组织培养过程中应注意的问题
4.（2024·湖北·高考真题）植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如下图所示。下列叙述错误的是（     ）
A．过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异B．过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合C．过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素D．可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株
过程②为原生质体的融合，常用PEG诱导原生质体融合，灭活的仙台病毒可诱导动物细胞融合，不能用于植物
提醒　有关植物细胞杂交的三个易错点①两个不同品种的植物细胞，A、B进行杂交，错认为两两融合的原生质体只有AB类型。其实还可能有AA融合的和BB融合的，需要经过筛选，选出AB融合的原生质体。②错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错认为杂种植株的变异类型属于基因重组。杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。
5.（2024·吉林·高考真题）迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是（     ）A．迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体B．诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸C．悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团D．茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率
诱导愈伤组织时需加入NAA和细胞分裂素
教材深挖拓展及长句表达
1．(选择性必修3 P35“探究·实践”改编)菊花的组织培养时，再分化阶段为什么需要光照？
再分化阶段芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
2．(选择性必修3 P35图2­1改编)固体培养基和液体培养基在植物细胞工程中分别有什么作用？
植物组织培养获得植株时先用固体培养基，固体培养基能起支撑外植体，固定植物学形态的作用。利用愈伤组织生产细胞产物用液体培养基，液体培养基中细胞与培养液充分接触，细胞增殖快。
1.(科学思维)“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
生物基因的表达不是孤立的，它们之间相互调控、相互影响，所以番茄—马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达