高中生物人教版 (2019)选择性必修3植物细胞工程的应用课堂检测

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3植物细胞工程的应用课堂检测，共32页。试卷主要包含了植物繁殖的新途径，作物新品种的培育等内容，欢迎下载使用。

自主梳理
一、植物繁殖的新途径
1．快速繁殖（微型繁殖）
(1)概念：用于__________优良品种的______________技术。
(2)特点：属于______繁殖，不仅可以高效快速地实现种苗的____________，还可以保持____________的遗传特性。
(3)实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用________________来培育兰花。
2．作物脱毒
(1)选材部位：植物的____________附近（如_______）。
(2)选材原因：此处的______极少，甚至________。切取__________的茎尖进行组织培养，可以获得__________。
(3)实例：目前采用_________________来脱除病毒，在________、______、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获成功。获得的脱毒作物的_______和_______更优。
二、作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)原理： 和 。
(2)过程：花药(或花粉)eq \(――――→,\s\up7(离体培养)) eq \(――――→,\s\up7(人工诱导),\s\d5(染色体加倍)) eq \(――→,\s\up7(选择))优良品种。
(3)优点：
①子代是能 的纯合子。
②极大地缩短了 。
③是进行 和研究 的理想材料。
(4)实例
①世界上第一个单倍体作物新品种—— 。
②单倍体育种与常规育种相结合的新品种：水稻、 、油菜、 和甜椒等。
2．突变体的利用
(1)原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于 的状态，因此它们容易受到
(如 等)的影响而产生突变。
(2)利用：从产生的突变的个体中筛选出有用的 ，培育新品种。如培育抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。
(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
3．细胞产物的工厂化生长
(1)次生代谢物
①定义：植物代谢产生的，一般认为不是植物 的产物。
②本质： ，如酚类、萜类和含氮化合物等。
③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，还是药物、香料和色素等的重要来源。
(2)技术： ，指在离体条件下对 进行培养使其 的技术。
(3)优势：不占用耕地，几乎不受 等的限制，因此对于 具有重要意义。
(4)实例：利用紫草细胞的组织培养生产的 具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
利用红豆杉细胞的组织培养生产的 具有高抗癌活性。
预习检测（限时10分钟）
1．人参皂苷是人参的次级代谢产物，具有增强免疫力、改善心血管功能、抗氧化、抗肿瘤等功能。如图为利用植物细胞培养技术工业化生产人参皂苷的流程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．过程①不需要光照，细胞不发生基因的选择性表达
B．可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性
C．人参皂苷属于次级代谢产物，为人参生命活动所必需
D．过程②利用了细胞分裂的原理，体现了细胞的全能性
2．青蒿素是从黄花蒿茎叶中提取的一种有效的疟疾治疗药物。下图为通过组织培养获得含青蒿素较高的黄花蒿的基本流程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．实验中要对所用幼叶、培养基及器械进行灭菌
B．过程①和②所用培养基中激素种类和比例相同
C．经过程①之后，愈伤组织的全能性降低
D．诱导愈伤组织发生基因突变，有望获得高产青蒿素植株
3．基因型为 AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接种到试管后，在一定条件下形成试管苗。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在离体条件下，花粉经过脱分化和细胞分裂形成不定形的愈伤组织
B．愈伤组织必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养
C．一般先诱导愈伤组织生芽，再诱导愈伤组织生根，最后形成试管苗
D．经无菌培养获得的试管苗的基因型是 AABB、AAbb、aaBB、aabb
4．青霉素能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用，早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步人产业化生产的道路。下列叙述正确的是（ ）
A．可通过诱变育种的方法，选育出高产青霉素的菌株
B．青霉素生产和泡菜的制作都需要隔绝氧气来发酵生产细胞的代谢产物
C．因青霉素具有杀菌作用，青霉素的生产中使用的培养基和发酵设备不需严格灭菌
D．青霉素破坏细菌的细胞壁，导致细菌细胞不能发生渗透作用吸水而死亡
5．玉扇是一种深受人们喜爱的多肉植物，以其肉质叶片呈扇形排列而闻名。科学家用组织培养技术实现玉扇的大规模培育。下列相关叙述错误的是（ ）
A．用酒精对离体的玉扇组织消毒的时间越长，培育效果越好
B．利用组织培养技术培养可以保持玉扇优良品种的遗传特性
C．组织培养过程中培养基内添加的关键激素是生长素和细胞分裂素
D．玉扇组织培养过程中用到的培养基及其他器械均需要灭菌处理
6．研究人员用一定量的紫外线辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质且具有链霉素抗性的烟草细胞甲，去除烟草细胞甲和烟草细胞乙（无链霉素抗性）的细胞壁，将二者进行融合，获得杂种细胞丙。下列叙述错误的是（ ）
A．经纤维素酶处理得到的原生质体需置于等渗溶液中以维持其活性
B．在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的细胞只有杂种细胞丙
C．杂种细胞丙也可通过是否同时含有叶绿体和细胞核来进行筛选
D．杂种细胞丙需要经过脱分化、再分化等过程才能够获得杂种植株
7．下图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。有关叙述正确的是（ ）
A．过程①②表示脱分化，过程③表示再分化
B．过程①②需要避光，过程③需要光照
C．过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D．过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
8．在下列过程中，需要用到植物组织培养技术的是（ ）
①利用秋水仙素处理萌发的四倍体小黑麦种子或幼苗获得八倍体植株
②利用紫草细胞获得治疗烫伤的紫草素
③利用茎尖大量繁殖三倍体无子西瓜
④利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
⑤培育转基因“向日葵豆”植株
A．①②③B．③④⑤C．①②④⑤D．②③④⑤
9．下列关于植物细胞工程实际应用的叙述，错误的是（ ）
A．微型繁殖技术的原理是植物细胞的全能性
B．利用茎尖组织培育的幼苗不一定全是脱毒幼苗
C．利用微型繁殖技术繁殖优良品种不会出现性状分离
D．未脱毒马铃薯的产量与脱毒马铃薯的产量相同
10．植物甲（2n=18）具有由核基因控制的多种优良性状，远缘植物乙（4n=32）的细胞质中存在抗除草剂基因，科研人员欲利用植物体细胞杂交技术培育具有抗除草剂性状的优良品种丙，过程如图所示。已知X射线处理会使细胞分裂功能丧失但不影响线粒体功能，丙烯酸异辛酯（IOA）处理会使线粒体失活，抑制细胞分裂（细胞仍存活）。下列相关叙述错误的是（ ）
A．取植物顶芽分生区细胞进行体细胞杂交育种有利于获得脱毒苗
B．过程①需使用纤维素酶和胶原蛋白酶分解去除细胞壁
C．过程②可用聚乙二醇诱导甲、乙原生质体的融合
D．在细胞融合体系中未融合的细胞不能正常分裂形成愈伤组织
►环节 紫杉醇的提取
【情景材料】
美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如下图所示的实验流程。请回答下列问题。
【问题探究】
(1)选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗，原因是？诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫？(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因？
(3)紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的哪个细胞器？
(4)现有植物甲中提取的物质X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株，可利用什么方法？该方法首先要利用哪种物质除去细胞壁获得具有活力的原生质体？该技术的优点？
典例精讲
【例1】大花蕙兰花色艳美，花期较长，且多在春节期间开放，具有极高的观赏价值。大花蕙兰多为杂交品种，种子繁殖无法保持其品种特性。使用组织培养技术将获取的大花蕙兰茎尖在短期内大量繁殖并保持其优良特性。下列叙述正确的是（ ）
A．对茎尖进行植物组织培养，可获得抗病毒的试管苗
B．诱导愈伤组织形成时需要每日给予适当时间的光照
C．脱分化和再分化阶段需改变培养基中植物激素的比例
D．进行组织培养前需要用纤维素酶和果胶酶处理茎尖
【例2】植物组织培养按培养对象可分为组织或愈伤组织培养、器官培养、细胞和原生质体培养等。下列分析错误的是（ ）
A．愈伤组织可以作为细胞培养和原生质体培养的材料来源
B．器官培养和组织培养一般都要经历愈伤组织阶段
C．利用植物细胞培养生产次级代谢物不能体现细胞全能性
D．利用雄蕊进行组织培养形成的幼苗细胞中染色体数目都相同
【例3】甲乙两种远缘植物体细胞融合会导致一方的染色体被排出，若甲细胞的染色体在融合前断裂，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，将抗黑胫病的黑芥与不抗黑胫病的甘型油菜进行体细胞杂交获得了抗黑胫病的甘型油菜新品种，过程如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A．②过程紫外线照射剂量不同会导致黑芥染色体断裂程度不同
B．培育抗黑胫病的甘型油菜的遗传学原理是染色体变异
C．可用显微镜直接观察杂种细胞的颜色筛选出含有黑芥染色体片段的甘型油菜细胞
D．该育种技术打破了不同物种间的生殖隔离，克服了远缘杂交障碍
【例4】红豆杉属植物中提取分离出的紫杉醇是一种有效的抗癌药物，传统生产方法是从红豆杉树皮和树叶中提取，但野生红豆杉是濒危物种，这种方法不利于对它们的保护，我国科学家经多年研究，筛选出高产紫杉醇的细胞，通过植物细胞培养技术可获得大量紫杉醇，实现紫杉醇的工厂化生产。过程如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．紫杉醇具有高抗癌活性，是一种次生代谢物
B．培养过程中使用的培养基和所有的器械都要灭菌
C．植物细胞培养技术的原理是植物细胞的全能性
D．外植体一般选择茎尖或芽尖，其原因是该处细胞分裂旺盛
【例5】茅苍术具有消炎、燥湿健脾、明目等功效。目前野生茅苍术资源稀缺，应用生物技术可以有效繁殖和保存茅苍术资源，并有望将其次生代谢产物挥发油产业化生产。下列叙述正确的是（ ）
A．挥发油是茅苍术生命活动必需的化合物
B．挥发油产业化生产过程中使用的是固体培养基
C．可将茅苍术细胞置于低渗溶液中涨破以提取挥发油
D．茅苍术不同细胞经植物组织培养获得的新个体基因型不一定相同
【例6】运用植物细胞工程技术，可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产，下列有关说法不正确的是（ ）
A．用花药离体培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术
B．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的产量
C．单倍体育种中，经植物组织培养和诱导染色体加倍，才能得到能稳定遗传的优良品种
D．利用植物组织培养技术，可实现紫草的细胞产物工厂化生产
【例7】如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列有关叙述，错误的是（ ）
A．需在无菌和人工控制的条件下进行
B．经过程①细胞的形态和结构发生了变化
C．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
D．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物
【例8】骆驼蓬主要分布在干旱和半干旱地区，能防风固沙。骆驼蓬合成的多种生物碱具有抗肿瘤作用。科研人员利用骆驼蓬下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如下图。下列说法正确的是（ ）
A．下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行灭菌处理
B．过程①和过程②分别发生了细胞的脱分化和再分化
C．由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗可抵抗病毒的侵染
D．由工厂化细胞培养提取生物碱可减少对自然资源的破坏
【例9】中药藿香长期种植会出现种质退化、易感染病虫害等问题。为解决这些问题，研究者对组织培养过程中不同阶段的藿香进行了辐射处理（如图），以期获得性状优良的突变株。下列叙述正确的是（ ）

A．组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生定向突变
B．过程①在接种前，外植体常用无水乙醇和次氯酸钠溶液消毒
C．②③④过程添加的植物激素种类、浓度和比例均不相同
D．筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术生产药用成分
要点归纳
1．花药离体培养获得的单倍体幼苗可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。
2．用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变是因为愈伤组织细胞处在不断分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。
3. 快速繁殖和作物脱毒都属于无性繁殖，形成新植株的过程中只有有丝分裂，一般情况下亲子代遗传物质相同，遗传物质不变。
4. 脱毒苗≠抗毒苗
脱毒苗仅仅是体内不含病毒，其遗传物质与亲本相同，没有获得新的抗毒基因，无法抵抗病
毒的侵染。抗毒苗则是把某抗病毒的基因导入受体细胞中，属于基因工程范畴。
细胞产物的工厂化生产过程
正确区分植物组织培养和植物细胞培养
①目的不同:植物组织培养目的是获得植物体，而植物细胞培养目的是获得细胞产物。
②培养基不同:前者固体培养基，后者液体培养基
因此，若目的为获得细胞产物，通常只需要利用组织培养技术培养到愈伤组织阶段，再从愈伤组织细胞中进一步提取细胞产物。
几种育种方法的比较：
1．花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰桌原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图，下利相关叙述错误的是（ ）
A．融合成功的杂种细胞中染色体数目可能不同
B．最终获得的抗病植株具有完整的黑芥和花椰菜的遗传信息
C．初步筛选杂种细胞可在过程②后，以融合的活细胞中有叶绿体为标志
D．可将黑腐病菌接种到杂种植株上以鉴定其是否具有抗病性状
2．马铃薯是四倍体植物，在年复一年的种植中通常无性繁殖产生后代，长期的种植会造成病毒的积累，使得品质变差，产量降低。下列相关叙述错误的是（ ）
A．利用马铃薯外植体经植物组织培养技术可以培育出脱毒马铃薯苗
B．外植体能够形成幼苗所依据的原理是植物细胞具有全能性
C．经过植物组织培养再生植株就有可能不带病毒，原因是植物分生区附近病毒极少
D．基因型为AAaa的马铃薯的花药作外植体进行组织培养，经染色体加倍后得到的幼苗中纯合子占1/2
3．2022年4月，我国神州十三号载人飞船返回舱成功带回太空诱变的种子。下列叙述错误的是（ ）
A．太空环境能提高突变率
B．太空诱变具有随机性
C．太空诱变具有不定向性
D．太空诱变都是有利的
4．科技工作者常运用不同的方法获得优良作物品种或种苗，不会引起遗传变异的方法是（ ）
A．通过嫁接技术得到优质荔枝苗
B．用γ射线处理大豆种子培育新品种
C．用二倍体番茄培育四倍体番茄
D．用杂交技术培育水稻新品种
5．紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。下列叙述正确的是（ ）
A．在进行细胞悬浮培养的过程中，需要通入无菌空气
B．利用植物细胞培养生产紫草宁的原理是植物细胞的全能性
C．紫草宁是紫草细胞生长和生存所必需的次生代谢产物
D．振荡频率不会影响植物细胞培养物的生长和代谢物的合成
6．植物细胞工程在农业、医药等方面有着广泛的应用，并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列相关叙述正确的是（ ）
A．取草莓茎尖进行植物组织培养可获得抗病毒苗
B．玉米花粉粒经花药离体培养得到的植株能稳定遗传
C．红豆杉细胞经植物组织培养技术可工厂化生产紫杉醇
D．可采用诱变处理烟草愈伤组织的方法来获得烟草抗盐碱突变体
7．芦笋是二倍体雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株性染色体为XX，其幼茎可食用，且雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线，下列有关叙述错误的是（ ）
A．培育雄株甲利用了植物细胞全能性的原理
B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化
C．植株乙和丙均为纯合子，二者的基因型可能不同
D．雄株丁含有4个染色体组，其培育过程中发生了基因重组
8．（多选）人参皂苷是人参的次生代谢产物，可以提取用作药物。科研人员利用新生的人参细胞进行培养以获得更多的人参皂苷。下列说法正确的是（ ）
A．次生代谢产物是植物生长发育所必需的物质
B．对高产人参皂苷的细胞进行增殖，利用了细胞的全能性原理
C．由于培养细胞处于不断增殖的状态，更容易诱发突变
D．培养人参细胞的培养基中需要添加糖类等有机物
9．（多选）下列关于植物细胞工程的叙述正确的是（ ）
A．植物组织培养一般先诱导生芽后诱导生根
B．细胞产物的工厂化生产体现了植物细胞的全能性
C．可取马铃薯茎尖进行植物组织培养，获得不带病毒的抗病毒苗
D．植物体细胞杂交的原理：植物细胞具有全能性和细胞膜具有流动性
10．油菜是重要的经济作物，不同品种的油菜由甘蓝、黑芥和芸薹杂交、选育而成。杂交、选育不同品种油菜的过程如图所示，不考虑发生其他变异。回答下列问题：
注：A、B、C分别表示不同植物的一个染色体组，三者的染色体数目分别为10、8、9。
(1)甘蓝与芸薹杂交，得到的F1需要经过 处理后才能获得甘蓝型油菜（AACC）。经过杂交、纯化培育的芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥，其染色体数目分别为 。
(2)芥菜型油菜具有耐旱、耐瘠薄、黄籽、油酸含量高等特性。将甘蓝型油菜与芥菜型油菜杂交获得杂种F1，F1的染色体组成是 。将F1连续与甘蓝型油菜回交，最终选育获得黄籽、油酸含量达68.52%的甘蓝型油菜新品种。该育种过程遵循的遗传学原理主要是 ，回交的主要目的是保留 的优良遗传性状。
(3)埃塞俄比亚芥具有耐热、抗倒伏、抗白锈病等优良的农艺性状，也存在产量低、低油酸、高硫苷等不良的农艺性状。为改良埃塞俄比亚芥的品质，提出一种可行的育种思路： 。
11．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，其过程为获取红豆杉外植体→消毒→诱导愈伤组织→细胞培养→提取紫杉醇。回答下列问题：
(1)获取的外植体首先要通过 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)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程 （填“体现”或“未体现”）细胞的全能性，理由是 。据如图分析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，最适合的2,4-­D浓度应为 （填“0.5”“1.0”或“2.0”）mg·L-1。
注：生长速率＝每天每升培养基中增加的细胞干重克数。
(3)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 （答出两点即可）。
12．为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题。
(1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是 。
(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用 法除去细胞壁获得原生质体，诱导原生质体融合的化学试剂常用 。杂种细胞形成的标志是 ，与该过程密切相关的单层膜细胞器为 。
(3)通过⑤获得“黄金大米”幼苗过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加 。
(4)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以 。
2.1.2 植物细胞工程的应用
Part1目标任务：对接课标，了解目标
Part2预习导学：自主梳理+预习检测，掌握基本知识点
Part3探究提升：代入情景+典例精讲，深入学习知识要点
紫杉醇的提取
Part4网络梳理：建立知识间的联系
Part5强化训练：必刷经典试题，能力提升
内容
导航
自主梳理
一、植物繁殖的新途径
1．快速繁殖（微型繁殖）
(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点：属于无性繁殖，不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。
(3)实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用植物组织培养技术来培育兰花。
2．作物脱毒
(1)选材部位：植物的顶端分生区附近（如茎尖）。
(2)选材原因：此处的病毒极少，甚至无病毒。切取一定大小的茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获成功。 产量和品质更优。
二、作物新品种的培育
1．单倍体育种
(1)原理：细胞的全能性和染色体变异。
(2)过程：花药(或花粉)eq \(――――→,\s\up7(离体培养))单倍体eq \(――――→,\s\up7(人工诱导),\s\d5(染色体加倍))纯合二倍体eq \(――→,\s\up7(选择))优良品种。
(3)优点：
①子代是能稳定遗传的纯合子。
②极大地缩短了育种年限。
③是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
(4)实例
①世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
②单倍体育种与常规育种相结合的新品种：水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等。
2．突变体的利用
(1)原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)利用：从产生的突变的个体中筛选出有用的突变体，培育新品种。如培育抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。
(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
3．细胞产物的工厂化生长
(1)次生代谢物
①定义：植物代谢产生的，一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
②本质：小分子有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物等。
③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，还是药物、香料和色素等的重要来源。
(2)技术：植物细胞培养，指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。
(3)优势：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
(4)实例：利用紫草细胞的组织培养生产的紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
利用红豆杉细胞的组织培养生产的紫杉醇具有高抗癌活性。
预习检测（限时10分钟）
1．人参皂苷是人参的次级代谢产物，具有增强免疫力、改善心血管功能、抗氧化、抗肿瘤等功能。如图为利用植物细胞培养技术工业化生产人参皂苷的流程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．过程①不需要光照，细胞不发生基因的选择性表达
B．可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性
C．人参皂苷属于次级代谢产物，为人参生命活动所必需
D．过程②利用了细胞分裂的原理，体现了细胞的全能性
【答案】B
【详解】A、过程①为脱分化，不需要光照，细胞发生基因的选择性表达，A错误；
B、分析题意，人参皂苷具有抗肿瘤等功能，可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性，B正确；
C、人参皂苷属于次级代谢产物，但不是人参基本生命活动所必需，C错误；
D、细胞全能性是发育为完整植株或分化为其他各种细胞的能力，过程②利用细胞分裂的原理，但未体现细胞具有全能性，D错误。
故选B。
2．青蒿素是从黄花蒿茎叶中提取的一种有效的疟疾治疗药物。下图为通过组织培养获得含青蒿素较高的黄花蒿的基本流程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．实验中要对所用幼叶、培养基及器械进行灭菌
B．过程①和②所用培养基中激素种类和比例相同
C．经过程①之后，愈伤组织的全能性降低
D．诱导愈伤组织发生基因突变，有望获得高产青蒿素植株
【答案】D
【详解】A、实验中要对所用幼叶消毒，对所用培养基及器械进行灭菌，A错误；
B、过程①和②分别为脱分化和再分化过程，所用激素的比例不相同，B错误；
C、①脱分化，愈伤组织的全能性升高，C错误；
D、基因突变具有不定向性，诱导愈伤组织发生基因突变，可能获得高产青蒿素植株，D正确。
故选D。
3．基因型为 AaBb的水稻的花药通过无菌操作，接种到试管后，在一定条件下形成试管苗。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在离体条件下，花粉经过脱分化和细胞分裂形成不定形的愈伤组织
B．愈伤组织必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养
C．一般先诱导愈伤组织生芽，再诱导愈伤组织生根，最后形成试管苗
D．经无菌培养获得的试管苗的基因型是 AABB、AAbb、aaBB、aabb
【答案】D
【详解】A、在离体条件下，花粉经过脱分化转变成为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物的愈伤组织，A正确；
B、愈伤组织的代谢类型是异养需氧型，因此在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质，B正确；
C、一般将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上，长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗，C正确；
D、基因型为AaBb的水稻经过减数分裂可产生基因型为AB和ab或Ab和aB的配子，再经过花药离体培养可得到单倍体，因此可能出现的基因型有AB、Ab、aB、ab，D错误。
故选D。
4．青霉素能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用，早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步人产业化生产的道路。下列叙述正确的是（ ）
A．可通过诱变育种的方法，选育出高产青霉素的菌株
B．青霉素生产和泡菜的制作都需要隔绝氧气来发酵生产细胞的代谢产物
C．因青霉素具有杀菌作用，青霉素的生产中使用的培养基和发酵设备不需严格灭菌
D．青霉素破坏细菌的细胞壁，导致细菌细胞不能发生渗透作用吸水而死亡
【答案】A
【详解】A、因为青霉菌本身产生少量青霉素，所以可以通过诱变育种的方法，选育出高产青霉素的菌株，A正确；
B、青霉菌属于需氧菌，青霉素生产中需要通气来发酵生产细胞的代谢产物，B错误；
C、青霉素能干扰细菌细胞壁的合成，所以发酵过程中不会有细菌污染，但其他的杂菌依然可能滋生，因此青霉素的生产中使用的培养基和发酵设备需要严格灭菌，C错误；
D、青霉素破坏细菌的细胞壁，导致细菌细胞能发生渗透作用吸水涨破而死亡，D错误。
故选A。
5．玉扇是一种深受人们喜爱的多肉植物，以其肉质叶片呈扇形排列而闻名。科学家用组织培养技术实现玉扇的大规模培育。下列相关叙述错误的是（ ）
A．用酒精对离体的玉扇组织消毒的时间越长，培育效果越好
B．利用组织培养技术培养可以保持玉扇优良品种的遗传特性
C．组织培养过程中培养基内添加的关键激素是生长素和细胞分裂素
D．玉扇组织培养过程中用到的培养基及其他器械均需要灭菌处理
【答案】A
【详解】A、用酒精对离体的玉扇组织消毒时，持续的时间不能太长，否则容易杀死外植体细胞，A错误；
B、利用组织培养技术培养可以实现玉扇优良品种的快速繁殖，还可以保持玉扇优良品种的遗传特性，B正确；
C、决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素，因此用组织培养技术培育玉扇过程中的关键激素是生长素和细胞分裂素，C正确；
D、玉扇组织培养过程中用到的培养基及其他器械均需要灭菌处理，D正确。
故选A。
6．研究人员用一定量的紫外线辐射消除某烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质且具有链霉素抗性的烟草细胞甲，去除烟草细胞甲和烟草细胞乙（无链霉素抗性）的细胞壁，将二者进行融合，获得杂种细胞丙。下列叙述错误的是（ ）
A．经纤维素酶处理得到的原生质体需置于等渗溶液中以维持其活性
B．在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的细胞只有杂种细胞丙
C．杂种细胞丙也可通过是否同时含有叶绿体和细胞核来进行筛选
D．杂种细胞丙需要经过脱分化、再分化等过程才能够获得杂种植株
【答案】C
【详解】A、经纤维素酶处理得到的原生质体由于失去了细胞壁的保护作用，易吸水涨破，所以需置于等渗溶液中以维持其活性，A正确；
B、烟草细胞甲含有链霉素抗性，但不含细胞核，不能增殖，而烟草细胞乙无链霉素抗性，但含有细胞核，能进行增殖，所以在添加链霉素的选择培养基上能进行增殖的细胞只有杂种细胞丙，B正确；
C、由两个烟草细胞乙融合的杂种细胞也含有叶绿体和细胞核，故不可通过是否同时含有叶绿体和细胞核来筛选细胞丙，C错误；
D、杂种细胞丙需要经过植物组织培养过程中的脱分化、再分化等过程才能够获得杂种植株，D正确。
故选C。
7．下图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。有关叙述正确的是（ ）
A．过程①②表示脱分化，过程③表示再分化
B．过程①②需要避光，过程③需要光照
C．过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D．过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
【答案】C
【详解】A、图中过程①表示脱分化，②③表示再分化，A错误；
B、脱分化需要避光处理，再分化和植物生长需要照光。因此过程①需要避光，过程②、③需要照光，B错误；
C、过程①、②、③是植物组织培养过程，由花粉细胞最终获得了完整植物个体，说明花粉细胞具有全能性，C正确；
D、过程③获得的完整植株属于单倍体植株，高度不育，不能自交产生后代，D错误。
故选C。
8．在下列过程中，需要用到植物组织培养技术的是（ ）
①利用秋水仙素处理萌发的四倍体小黑麦种子或幼苗获得八倍体植株
②利用紫草细胞获得治疗烫伤的紫草素
③利用茎尖大量繁殖三倍体无子西瓜
④利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株
⑤培育转基因“向日葵豆”植株
A．①②③B．③④⑤C．①②④⑤D．②③④⑤
【答案】D
【详解】①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株，不需要采用植物组织培养技术，①错误；
②利用紫草细胞获得治疗烫伤的紫草素，需要运用植物组织培养技术将离体的紫草细胞经脱分化培养成愈伤组织，②正确；
③无子西瓜的大量繁殖，需要采用植物组织培养技术，③正确；
④利用细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株，需要采用植物组织培养，④正确；
⑤培育转基因“向日葵豆”植株时，需要把含有目的基因的受体细胞培养成转基因植物体，需要采用植物组织培养技术，⑤正确；
②③④⑤需要用到植物组织培养技术，ABC错误，D正确。
故选D。
9．下列关于植物细胞工程实际应用的叙述，错误的是（ ）
A．微型繁殖技术的原理是植物细胞的全能性
B．利用茎尖组织培育的幼苗不一定全是脱毒幼苗
C．利用微型繁殖技术繁殖优良品种不会出现性状分离
D．未脱毒马铃薯的产量与脱毒马铃薯的产量相同
【答案】D
【详解】A、微型繁殖技术采用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性，A正确；
B、茎尖或芽尖所含病毒少，甚至不含病毒，因此利用茎尖组织培育的幼苗不一定全是脱毒幼苗，B正确；
C、利用微型繁殖技术繁殖优良品种采用了植物组织培养技术，属于无性生殖，因此不会出现性状分离，C正确；
D、未脱毒马铃薯的产量比脱毒马铃薯的产量低，D错误。
故选D。
10．植物甲（2n=18）具有由核基因控制的多种优良性状，远缘植物乙（4n=32）的细胞质中存在抗除草剂基因，科研人员欲利用植物体细胞杂交技术培育具有抗除草剂性状的优良品种丙，过程如图所示。已知X射线处理会使细胞分裂功能丧失但不影响线粒体功能，丙烯酸异辛酯（IOA）处理会使线粒体失活，抑制细胞分裂（细胞仍存活）。下列相关叙述错误的是（ ）
A．取植物顶芽分生区细胞进行体细胞杂交育种有利于获得脱毒苗
B．过程①需使用纤维素酶和胶原蛋白酶分解去除细胞壁
C．过程②可用聚乙二醇诱导甲、乙原生质体的融合
D．在细胞融合体系中未融合的细胞不能正常分裂形成愈伤组织
【答案】B
【详解】A、植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，取顶芽分生区细胞进行体细胞杂交有利于获得脱毒苗，A正确；
B、植物细胞的主要成分是纤维素和果胶，因此用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，B错误；
C、过程②可用聚乙二醇诱导甲、乙原生质体的融合，C正确；
D、X射线处理会使细胞分裂功能丧失但不影响线粒体的功能，IOA处理会使线粒体失活，抑制细胞分裂，因此未融合的细胞和同种细胞融合的细胞均不能正常分裂，都不能形成愈伤组织，只有杂种细胞由于生理互补能形成愈伤组织，D正确。
故选B。
►环节 紫杉醇的提取
【情景材料】
美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如下图所示的实验流程。请回答下列问题。
【问题探究】
(1)选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗，原因是？诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫？(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因？
(3)紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的哪个细胞器？
(4)现有植物甲中提取的物质X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株，可利用什么方法？该方法首先要利用哪种物质除去细胞壁获得具有活力的原生质体？该技术的优点？
【答案】
(1)茎尖分生组织细胞病毒极少，甚至无病毒 脱分化
(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息
(3)液泡
(4)植物体细胞杂交 纤维素酶和果胶酶 克服远缘杂交不亲和的障碍
典例精讲
【例1】大花蕙兰花色艳美，花期较长，且多在春节期间开放，具有极高的观赏价值。大花蕙兰多为杂交品种，种子繁殖无法保持其品种特性。使用组织培养技术将获取的大花蕙兰茎尖在短期内大量繁殖并保持其优良特性。下列叙述正确的是（ ）
A．对茎尖进行植物组织培养，可获得抗病毒的试管苗
B．诱导愈伤组织形成时需要每日给予适当时间的光照
C．脱分化和再分化阶段需改变培养基中植物激素的比例
D．进行组织培养前需要用纤维素酶和果胶酶处理茎尖
【答案】C
【详解】A、对茎尖进行植物组织培养，可获得不含有病毒的脱毒苗，该试管苗不能抗病毒，A错误；
B、诱导愈伤组织形成时一般不需要光照，B错误；
C、生长素与细胞分裂素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向，C正确；
D、进行组织培养前需要对茎尖消毒处理，D错误。
故选C。
【例2】植物组织培养按培养对象可分为组织或愈伤组织培养、器官培养、细胞和原生质体培养等。下列分析错误的是（ ）
A．愈伤组织可以作为细胞培养和原生质体培养的材料来源
B．器官培养和组织培养一般都要经历愈伤组织阶段
C．利用植物细胞培养生产次级代谢物不能体现细胞全能性
D．利用雄蕊进行组织培养形成的幼苗细胞中染色体数目都相同
【答案】D
【详解】A、愈伤组织增殖能力强，易于培养，所以愈伤组织可以作为细胞培养和原生质体培养的材料来源，A正确；
B、植物的器官培养和组织培养一般都要先进行脱分化经历愈伤组织阶段，然后诱导分化，B正确；
C、利用植物细胞培养生产次级代谢物，没有分化为各种细胞，也没有发育为植株，所以不能体现细胞全能性，C正确；
D、雄蕊既含有体细胞也含有配子，所以利用雄蕊进行组织培养形成的幼苗细胞中染色体数目不一定都相同，D错误。
故选D。
【例3】甲乙两种远缘植物体细胞融合会导致一方的染色体被排出，若甲细胞的染色体在融合前断裂，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，将抗黑胫病的黑芥与不抗黑胫病的甘型油菜进行体细胞杂交获得了抗黑胫病的甘型油菜新品种，过程如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A．②过程紫外线照射剂量不同会导致黑芥染色体断裂程度不同
B．培育抗黑胫病的甘型油菜的遗传学原理是染色体变异
C．可用显微镜直接观察杂种细胞的颜色筛选出含有黑芥染色体片段的甘型油菜细胞
D．该育种技术打破了不同物种间的生殖隔离，克服了远缘杂交障碍
【答案】C
【详解】A、②表示用紫外线照射使黑芥的染色体断裂，使用剂量不同可能会导致黑芥染色体断裂程度不同，A正确；
B、由“若甲细胞的染色体在融合前断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出”可知，培育抗黑胫病的甘型油菜的遗传学原理是染色体变异，B正确；
C、由黑芥原生质体相互融合的细胞也含有叶绿体，呈绿色，无法通过显微镜观察筛选出含有黑芥染色体片段的甘型油菜细胞，C错误；
D、植物体细胞杂交技术打破了不同物种间的生殖隔离，克服了远缘杂交障碍，D正确。
故选C。
【例4】红豆杉属植物中提取分离出的紫杉醇是一种有效的抗癌药物，传统生产方法是从红豆杉树皮和树叶中提取，但野生红豆杉是濒危物种，这种方法不利于对它们的保护，我国科学家经多年研究，筛选出高产紫杉醇的细胞，通过植物细胞培养技术可获得大量紫杉醇，实现紫杉醇的工厂化生产。过程如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．紫杉醇具有高抗癌活性，是一种次生代谢物
B．培养过程中使用的培养基和所有的器械都要灭菌
C．植物细胞培养技术的原理是植物细胞的全能性
D．外植体一般选择茎尖或芽尖，其原因是该处细胞分裂旺盛
【答案】C
【详解】A、次生代谢物指非生物生长所必需，在特定条件下进行一类小分子有机化合物，紫杉醇具有高抗癌活性，是一种次生代谢物，A正确；
B、为了避免杂菌污染，培养过程中使用的培养基和所有的器械都要灭菌，B正确；
C、植物细胞培养技术的原理是细胞增殖，C错误；
D、外植体一般选择茎尖或芽尖，其原因是茎尖或芽尖分生区细胞属于幼嫩细胞，细胞分裂旺盛，D正确。
故选C。
【例5】茅苍术具有消炎、燥湿健脾、明目等功效。目前野生茅苍术资源稀缺，应用生物技术可以有效繁殖和保存茅苍术资源，并有望将其次生代谢产物挥发油产业化生产。下列叙述正确的是（ ）
A．挥发油是茅苍术生命活动必需的化合物
B．挥发油产业化生产过程中使用的是固体培养基
C．可将茅苍术细胞置于低渗溶液中涨破以提取挥发油
D．茅苍术不同细胞经植物组织培养获得的新个体基因型不一定相同
【答案】D
【详解】A、结合题意可知，挥发油是茅苍术的次生代谢产物，不是其生命活动所必需的，A错误；
B、细胞产物的工厂化生产是从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，该过程使用的是液体培养基，B错误；
C、茅苍术细胞是植物细胞，外面是细胞壁，将其置于低渗溶液中不会涨破，所以难以提取挥发油，C错误；
D、茅苍术不同细胞经植物组织培养得到的新个体基因型不一定同，如由花粉细胞和体细胞经植物组织培养得到的新个体的基因型就不一定相同，D正确。
故选D。
【例6】运用植物细胞工程技术，可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产，下列有关说法不正确的是（ ）
A．用花药离体培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术
B．细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的产量
C．单倍体育种中，经植物组织培养和诱导染色体加倍，才能得到能稳定遗传的优良品种
D．利用植物组织培养技术，可实现紫草的细胞产物工厂化生产
【答案】B
【详解】A、植物组织培养技术一般可以在单倍体育种、植物体细胞杂交等过程中运用，花药离体培养得到单倍体植株就是利用植物组织培养技术，A正确；
B、细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物，提高了多个细胞次生代谢物的含量，B错误；
C、单倍体育种中得到的单倍体植株需要经过诱导染色体加倍，才能得到能稳定遗传的优良品种，C正确；
D、细胞产物的工厂化生产是从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草宁等，该过程利用了植物组织培养技术，D正确。
故选B。
【例7】如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列有关叙述，错误的是（ ）
A．需在无菌和人工控制的条件下进行
B．经过程①细胞的形态和结构发生了变化
C．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
D．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物
【答案】C
【详解】A、该过程需要培养植物细胞和植物组织，需要在无菌和人工控制的条件下进行，A正确；
B、①是由外植体脱分化得到愈伤组织的过程，细胞的形态和结构发生了变化，B正确；
C、全能性是指细胞发育成个体的潜能，该过程中没有发育成个体，因此没有体现全能性，C错误；
D、紫杉醇是紫杉植物体内的一种次级代谢物，是发育到一定阶段合成的，对其植物自身无明显功能，D正确。故选C。
【例8】骆驼蓬主要分布在干旱和半干旱地区，能防风固沙。骆驼蓬合成的多种生物碱具有抗肿瘤作用。科研人员利用骆驼蓬下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如下图。下列说法正确的是（ ）
A．下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行灭菌处理
B．过程①和过程②分别发生了细胞的脱分化和再分化
C．由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗可抵抗病毒的侵染
D．由工厂化细胞培养提取生物碱可减少对自然资源的破坏
【答案】D
【详解】A、下胚轴切段需用酒精和次氯酸钠进行灭菌处理，外植体需要消毒而非灭菌处理，A错误；
B、过程①发生的是细胞的脱分化，过程②是愈伤组织的扩大培养，不是再分化过程，B错误；
C、由无毒下胚轴经组织培养获得的骆驼蓬无毒幼苗只是不带病毒，并不是能抵抗病毒的侵染，C错误；
D、由工厂化细胞培养提取生物碱的过程不需要考虑土地资源的消耗，同时也不需要考虑季节、时间的限制，因而可减少对自然资源的破坏，D正确。
故选D。
【例9】中药藿香长期种植会出现种质退化、易感染病虫害等问题。为解决这些问题，研究者对组织培养过程中不同阶段的藿香进行了辐射处理（如图），以期获得性状优良的突变株。下列叙述正确的是（ ）

A．组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生定向突变
B．过程①在接种前，外植体常用无水乙醇和次氯酸钠溶液消毒
C．②③④过程添加的植物激素种类、浓度和比例均不相同
D．筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术生产药用成分
【答案】D
【详解】A、植物组织培养过程中细胞分裂旺盛，辐射处理易发生突变，但突变是不定向的，A错误；
B、消毒通常使用体积分数为70%的酒精，不用无水乙醇，B错误；
C、②③④过程添加的植物激素种类相同，但浓度和比例不同，C错误；
D、筛选出目标突变株后可利用植物组织培养技术进行细胞产物的工厂化生产，培养生产药用成分，D正确。
故选D。
要点归纳
1．花药离体培养获得的单倍体幼苗可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。
2．用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变是因为愈伤组织细胞处在不断分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。
3. 快速繁殖和作物脱毒都属于无性繁殖，形成新植株的过程中只有有丝分裂，一般情况下亲子代遗传物质相同，遗传物质不变。
4. 脱毒苗≠抗毒苗
脱毒苗仅仅是体内不含病毒，其遗传物质与亲本相同，没有获得新的抗毒基因，无法抵抗病
毒的侵染。抗毒苗则是把某抗病毒的基因导入受体细胞中，属于基因工程范畴。
细胞产物的工厂化生产过程
正确区分植物组织培养和植物细胞培养
①目的不同:植物组织培养目的是获得植物体，而植物细胞培养目的是获得细胞产物。
②培养基不同:前者固体培养基，后者液体培养基
因此，若目的为获得细胞产物，通常只需要利用组织培养技术培养到愈伤组织阶段，再从愈伤组织细胞中进一步提取细胞产物。
几种育种方法的比较：
1．花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰桌原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图，下利相关叙述错误的是（ ）
A．融合成功的杂种细胞中染色体数目可能不同
B．最终获得的抗病植株具有完整的黑芥和花椰菜的遗传信息
C．初步筛选杂种细胞可在过程②后，以融合的活细胞中有叶绿体为标志
D．可将黑腐病菌接种到杂种植株上以鉴定其是否具有抗病性状
【答案】B
【详解】A、题干中指出紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，故融合成功的杂种细胞染色体数目可能不同，A正确；
B、题干信息中指出利用黑芥原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰桌原生质体融合，因黑芥原生质体提供部分遗传物质不是完整的黑芥遗传信息，B错误；
C、叶肉细胞原生质体和根细胞原生质体融合细胞，有叶绿体的存在，说明细胞融合初步成功，可以以融合的活细胞中有无叶绿体的存在作为初步筛选杂种细胞的标志，C正确；
D、个体水平上鉴定转基因植株是否具有抗黑腐病的性状，可用黑腐病菌侵染该植株，观察植物生长状况来确定，D正确。
故选B。
2．马铃薯是四倍体植物，在年复一年的种植中通常无性繁殖产生后代，长期的种植会造成病毒的积累，使得品质变差，产量降低。下列相关叙述错误的是（ ）
A．利用马铃薯外植体经植物组织培养技术可以培育出脱毒马铃薯苗
B．外植体能够形成幼苗所依据的原理是植物细胞具有全能性
C．经过植物组织培养再生植株就有可能不带病毒，原因是植物分生区附近病毒极少
D．基因型为AAaa的马铃薯的花药作外植体进行组织培养，经染色体加倍后得到的幼苗中纯合子占1/2
【答案】D
【详解】A、利用马铃薯茎尖作为外植体经植物组织培养技术可以培育出脱毒马铃薯苗，因为茎尖部位不带毒或带毒很少，A正确；
B、外植体能够形成幼苗所依据的原理是植物细胞具有全能性，即植物细胞中因为含有全套的遗传物质因而具有发育成各种组织细胞和完整植物体的潜能，B正确；
C、经过植物组织培养再生植株就有可能不带病毒，原因是植物分生区附近病毒极少，因而可以获得无毒苗，C正确；
D、基因型为AAaa的马铃薯的花药作外植体进行组织培养，获得的单倍体幼苗的基因型为AA、Aa、aa，它们的比例为1∶4∶1，经染色体加倍后得到的幼苗个体的基因型为AAAA、AAaa、aaaa，比例为1∶4∶1，可见其中纯合子占2/3，D错误。
故选D。
3．2022年4月，我国神州十三号载人飞船返回舱成功带回太空诱变的种子。下列叙述错误的是（ ）
A．太空环境能提高突变率
B．太空诱变具有随机性
C．太空诱变具有不定向性
D．太空诱变都是有利的
【答案】D
【详解】A、在太空较强辐射的特殊环境下，能提高突变率，因而可能获得符合要求的新类型，A正确；
B、在太空较强辐射的特殊环境下，会提高突变的频率，其原理是基因突变，基因突变具有随机性，B正确；
C、太空诱变的原理是基因突变，基因突变具有不定向性，因此，有可能导致植物产量大幅提高，也有可能对产量没有影响或导致产量减少，C正确；
D、太空诱变的原理是基因突变，基因突变具有少利多害性，不都是有利的，D错误。
故选D。
4．科技工作者常运用不同的方法获得优良作物品种或种苗，不会引起遗传变异的方法是（ ）
A．通过嫁接技术得到优质荔枝苗
B．用γ射线处理大豆种子培育新品种
C．用二倍体番茄培育四倍体番茄
D．用杂交技术培育水稻新品种
【答案】A
【详解】A、通过嫁接技术得到优质荔枝苗的方法是无性繁殖技术，该技术的优势是能保持亲本的优良性状，一般不会引起遗传变异，符合题意，A正确；
B、用γ射线处理大豆种子培育新品种的方法中利用的原理是基因突变，为诱变育种，育种的目的就是要获得符合人类要求的大豆突变，不符合题意，B错误；
C、用二倍体番茄培育四倍体番茄其原理是染色体数目变异，为多倍体育种的方法，不符合题意，C错误；
D、用杂交技术培育水稻新品种其原理是基因重组，为杂交育种的方法，该方法的操作是通过杂交、自交的方法，通过筛选活动符合要求的品种，不符合题意，D错误。
故选A。
5．紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。下列叙述正确的是（ ）
A．在进行细胞悬浮培养的过程中，需要通入无菌空气
B．利用植物细胞培养生产紫草宁的原理是植物细胞的全能性
C．紫草宁是紫草细胞生长和生存所必需的次生代谢产物
D．振荡频率不会影响植物细胞培养物的生长和代谢物的合成
【答案】A
【详解】A、为避免杂菌污染，在进行细胞悬浮培养的过程中，需要通入无菌空气，A正确；
B、利用植物细胞培养生产紫草宁的原理是细胞增殖，B错误；
C、紫草宁是紫草细胞培养过程中产生的次生代谢产物，不是紫草细胞生长和生存所必需的，C错误；
D、 植物细胞培养在离体条件下，将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行振荡培养，使组织分散成游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，摇床的振荡频率对细胞培养物的生长和代谢物的积累都会产生影响，D错误。
故选A。
6．植物细胞工程在农业、医药等方面有着广泛的应用，并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列相关叙述正确的是（ ）
A．取草莓茎尖进行植物组织培养可获得抗病毒苗
B．玉米花粉粒经花药离体培养得到的植株能稳定遗传
C．红豆杉细胞经植物组织培养技术可工厂化生产紫杉醇
D．可采用诱变处理烟草愈伤组织的方法来获得烟草抗盐碱突变体
【答案】D
【详解】A、脱毒苗不等同于抗病毒，培育脱毒苗时，一般选取茎尖（或芽尖或根尖）作为外植体，因为植物分生区附近（茎尖）病毒极少，甚至无病毒，再利用植物组织培养技术将外植体培育成幼苗，A错误；
B、玉米花粉粒经花药离体培养得到的植株属于单倍体，不能稳定遗传，B错误；
C、植物细胞工程可用于细胞产物的工厂化生产，红豆杉细胞无需经过植物细胞培养技术工厂化生产紫杉醇，只需要培养至愈伤组织获取其产物即可，C错误；
D、愈伤组织细胞分裂能力强，易受外界环境条件影响，可采用诱变处理烟草愈伤组织并筛选得到烟草抗盐碱突变体，D正确。
故选D。
7．芦笋是二倍体雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株性染色体为XX，其幼茎可食用，且雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线，下列有关叙述错误的是（ ）
A．培育雄株甲利用了植物细胞全能性的原理
B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化
C．植株乙和丙均为纯合子，二者的基因型可能不同
D．雄株丁含有4个染色体组，其培育过程中发生了基因重组
【答案】D
【详解】A、培育雄株甲利用顶芽通过脱分化再分化获得了完整植株，利用了植物细胞全能性的原理，A正确；
B、花粉为精子，由细胞发育成单倍体植株幼苗乙和丙，均经过脱分化和再分化，B正确；
C、植株乙和丙为单倍体均为纯合子，二者可能由含有不同基因的精子发育而来，基因型可能不同，C正确；
D、植株乙和丙含有2个染色体组，雄株丁含有2个染色体组，丁培育过程中发生了基因重组，D错误。
故选D。
8．（多选）人参皂苷是人参的次生代谢产物，可以提取用作药物。科研人员利用新生的人参细胞进行培养以获得更多的人参皂苷。下列说法正确的是（ ）
A．次生代谢产物是植物生长发育所必需的物质
B．对高产人参皂苷的细胞进行增殖，利用了细胞的全能性原理
C．由于培养细胞处于不断增殖的状态，更容易诱发突变
D．培养人参细胞的培养基中需要添加糖类等有机物
【答案】CD
【详解】A、次生代谢产物是植物生长发育所非必需的物质，A错误；
B、对高产人参皂苷的细胞进行增殖，利用的是细胞增殖原理，没有体现植物细胞的全能性，B错误；
C、由于培养细胞处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生基因突变，C正确；
D、植物组织培养的培养基中蔗糖除供能之外，还具有调节培养基内的渗透压等作用，故培养人参细胞的培养基中需要添加糖类等有机物，D正确。
故选CD。
9．（多选）下列关于植物细胞工程的叙述正确的是（ ）
A．植物组织培养一般先诱导生芽后诱导生根
B．细胞产物的工厂化生产体现了植物细胞的全能性
C．可取马铃薯茎尖进行植物组织培养，获得不带病毒的抗病毒苗
D．植物体细胞杂交的原理：植物细胞具有全能性和细胞膜具有流动性
【答案】AD
【详解】A、植物组织培养一般先诱导生芽后诱导生根，先出芽是组织吸水后细胞分裂的结果，后长根是继续生长的需要，A正确；
B、细胞产物的工厂化生产未涉及到植物细胞的全能性，B错误；
C、利用茎尖分生组织培育脱毒苗是因为茎尖分生组织细胞中不含病毒，而不是因为其含有抗病毒基因，所以此方法不一定能使植株具备抗病毒的能力，C错误；
D、植物体细胞杂交技术指用人工方法把分离的不同品种或不同种植物的原生质体，诱导成融合细胞，然后经离体培养、诱导分化，再生出完整植株的整个技术体系，这里体现了植物细胞全能性，细胞融合体现了细胞膜流动性，D正确。
故选AD。
10．油菜是重要的经济作物，不同品种的油菜由甘蓝、黑芥和芸薹杂交、选育而成。杂交、选育不同品种油菜的过程如图所示，不考虑发生其他变异。回答下列问题：
注：A、B、C分别表示不同植物的一个染色体组，三者的染色体数目分别为10、8、9。
(1)甘蓝与芸薹杂交，得到的F1需要经过 处理后才能获得甘蓝型油菜（AACC）。经过杂交、纯化培育的芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥，其染色体数目分别为 。
(2)芥菜型油菜具有耐旱、耐瘠薄、黄籽、油酸含量高等特性。将甘蓝型油菜与芥菜型油菜杂交获得杂种F1，F1的染色体组成是 。将F1连续与甘蓝型油菜回交，最终选育获得黄籽、油酸含量达68.52%的甘蓝型油菜新品种。该育种过程遵循的遗传学原理主要是 ，回交的主要目的是保留 的优良遗传性状。
(3)埃塞俄比亚芥具有耐热、抗倒伏、抗白锈病等优良的农艺性状，也存在产量低、低油酸、高硫苷等不良的农艺性状。为改良埃塞俄比亚芥的品质，提出一种可行的育种思路： 。
【答案】(1) 人工诱导染色体加倍 36、34
(2) AABC 基因重组 甘蓝型油菜
(3)将埃塞俄比亚芥与具有优良性状的其他品种的油菜杂交再进行回交，选育具有优良性状的品种（或将埃塞俄比亚芥进行诱变处理，选育具有优良性状的品种；或通过转基因技术调控代谢途径）（合理即可，3分）
【详解】（1）甘蓝与芸薹直接杂交，得到的F1（AC）不含同源染色体，需要经过人工诱导染色体加倍处理才能获得甘蓝型油菜（AACC）。经过杂交、纯化培育的芥菜型油菜的染色体组成为AABB，埃塞俄比亚芥的染色体组成为BBCC，A、B、C分别表示不同植物的一个染色体组，三者的染色体数目分别为10、8、9。因此芥菜型油菜和埃塞俄比亚芥的染色体数目分别为36、34。
（2）将甘蓝型油菜（AACC）与芥菜型油菜（AABB）杂交获得杂种F1，F1的染色体组成是（AABC）。将F1连续与甘蓝型油菜回交，最终选育获得黄籽、油酸含量达68.52%的甘蓝型油菜新品种。该育种过程遵循的遗传学原理主要是基因重组，回交的主要目的是保留甘蓝型油菜的优良遗传性状。
（3）埃塞俄比亚芥具有耐热、抗倒伏、抗白锈病等优良的农艺性状，也存在产量低、低油酸、高硫苷等不良的农艺性状。为改良埃塞俄比亚芥的品质，可以利用诱变育种，即将埃塞俄比亚芥进行诱变处理，选育具有优良性状的品种；基因工程育种能定向改变生物的性状，所以可以通过转基因技术调控代谢途径；或者将埃塞俄比亚芥与具有优良性状的其他品种的油菜杂交再进行回交，选育具有优良性状的品种。
11．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，其过程为获取红豆杉外植体→消毒→诱导愈伤组织→细胞培养→提取紫杉醇。回答下列问题：
(1)获取的外植体首先要通过 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)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程 （填“体现”或“未体现”）细胞的全能性，理由是 。据如图分析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，最适合的2,4-­D浓度应为 （填“0.5”“1.0”或“2.0”）mg·L-1。
注：生长速率＝每天每升培养基中增加的细胞干重克数。
(3)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 （答出两点即可）。
【答案】(1) 脱分化 不带叶茎段、成熟胚
(2) 未体现 此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整植株 促进细胞生长和抑制紫杉醇合成 1.0
(3)提高了紫杉醇的产量；保护了红豆杉资源
【详解】（1）由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，所以外植体脱分化可培育出愈伤组织。分析表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体应该是体积较大，且诱导率较高的，分别是不带叶茎段和成熟胚。
（2）将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程最终培养出的是细胞，而不是完整的生物个体，因此未体现细胞的全能性。据图分析可知，2,4­-D促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2,4-­D浓度应为1.0 mg·L-1，若2,4-­D浓度应为0.5 mg·L-1，则细胞生长速率太慢，若2,4-­D浓度应为2.0 mg·L-1，则紫杉醇含量太低。
（3）若从天然植株中提取紫杉醇，会破坏红豆杉树木，若用植物组织培养技术，在短时间内就能培育大量的愈伤组织，经过细胞培养，可以获取大量的紫杉醇，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是：①提高了紫杉醇的产量；②保护了红豆杉资源。
12．为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题。
(1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是 。
(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用 法除去细胞壁获得原生质体，诱导原生质体融合的化学试剂常用 。杂种细胞形成的标志是 ，与该过程密切相关的单层膜细胞器为 。
(3)通过⑤获得“黄金大米”幼苗过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加 。
(4)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以 。
【答案】(1)所有生物共用一套遗传密码
(2) 酶解 聚乙二醇（或PEG） 再生出细胞壁 高尔基体
(3)植物激素（或生长素和细胞分裂素）
(4)克服远缘杂交不亲和的障碍
【详解】（1）自然界中所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达。
（2）在植物体细胞杂交前需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体；诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。杂种细胞形成的标志是再生出细胞壁，而植物细胞壁的形成与高尔基体有关。
（3）⑤过程中将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术，该过程除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素（或生长素和细胞分裂素）。
（4）植物体细胞杂交的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
新课程标准
学习目标
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。
1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。
2．列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。
3．概述细胞产物的工厂化生产的原理。
技术
原理
关键操作
优点
举例
杂交
育种
基因重组
杂交—自交—选优—连续自交
使不同个体的优良性状集中于一个个体，操作简便
矮杆抗锈小麦
植物组织培养
植物细胞的全能性
脱分化、再分化
保持优良品种的遗传特性
微型繁殖、脱毒苗培育
突变体的利用
基因突变、植物细胞的全能性
对愈伤组织诱变处理
明显缩短育种年限，可产生新基因筛选得到新品种。
抗病、抗盐、高产突变体
单倍体
育种
染色体变异、
植物（花粉）细胞的全能性
花药离体培养、秋水仙素诱导染色体加倍
获得品种能稳定遗传，明显缩短育种年限。
单育1号烟草
植物体细胞杂交
细胞膜流动性、植物细胞的全能性
原生质体融合、杂种细胞组织培养
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
“番茄-马铃薯”杂种植株
多倍体
育种
染色体变异
秋水仙素处理使染色体数目加倍
器官大，提高产量和营养成分
无籽西瓜
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
80
新课程标准
学习目标
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。
1.说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。
2．列举植物细胞工程在作物新品种培育方面的应用。
3．概述细胞产物的工厂化生产的原理。
技术
原理
关键操作
优点
举例
杂交
育种
基因重组
杂交—自交—选优—连续自交
使不同个体的优良性状集中于一个个体，操作简便
矮杆抗锈小麦
植物组织培养
植物细胞的全能性
脱分化、再分化
保持优良品种的遗传特性
微型繁殖、脱毒苗培育
突变体的利用
基因突变、植物细胞的全能性
对愈伤组织诱变处理
明显缩短育种年限，可产生新基因筛选得到新品种。
抗病、抗盐、高产突变体
单倍体
育种
染色体变异、
植物（花粉）细胞的全能性
花药离体培养、秋水仙素诱导染色体加倍
获得品种能稳定遗传，明显缩短育种年限。
单育1号烟草
植物体细胞杂交
细胞膜流动性、植物细胞的全能性
原生质体融合、杂种细胞组织培养
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种
“番茄-马铃薯”杂种植株
多倍体
育种
染色体变异
秋水仙素处理使染色体数目加倍
器官大，提高产量和营养成分
无籽西瓜
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
80