备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第49讲植物细胞工程课件

这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第49讲植物细胞工程课件，共60页。PPT课件主要包含了素养目标，细胞工程的概念，完整生物体，其他各种细胞，选择性，适宜的培养条件，生殖细胞，逐渐降低，组织或细胞，形成完整的植株等内容，欢迎下载使用。
考点一　植物细胞工程的基本技术
细胞器水平、细胞水平或组织水平
2.植物细胞工程的理论基础——细胞的全能性(1)细胞全能性的概念:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生　　　　 　或分化成　　　　　　　的潜能,即细胞具有全能性。 (2)在生物体内全能性不能表达的原因:在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有　　　　　地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官。 (3)植物细胞具有全能性的原因:一般生物体的每一个细胞都含有　　　　　　　　　　　　　　　信息,即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息。 
该物种所特有的全套遗传
(4)植物细胞全能性表达的条件:
(5)不同细胞的全能性比较:①体细胞全能性:分化程度低的>分化程度高的;细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。②不同细胞的全能性:受精卵>　　　　　>体细胞。 ③不同生物的细胞全能性:植物细胞>动物细胞。④全能性与细胞分化的关系:一般情况下,随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性　　　　　　。 
3.植物组织培养技术(1)概念理解:
(2)原理:植物细胞具有　　　　　。 
①脱分化:　　　　　的细胞,经过脱分化,即失去其特有的　　 　　而转变成未分化细胞的过程。 ②再分化:　　　　　　重新分化成　　 　　等器官。 
(4)操作实例——菊花的组织培养:
(5)植物激素在植物组织培养中的作用:
注:表中比值为同时使用这两类激素时,两者用量的比例。
4.植物体细胞杂交技术(1)概念将不同来源的　　　　　　　,在一定条件下融合成　　　　　　,并把杂种细胞培育成　　　　　　的技术。 (2)原理体细胞杂交利用了细胞膜的　　　　,杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的　　　　。 
(4)意义打破　　　　　　,实现　　　　　　　,培育植物新品种。 
教材深挖1.[选择性必修3第35页“探究·实践”](1)实验中使用的培养基和所有的器械都要　　　。接种操作必须在　　　　　　　　进行,并且每次使用后的器械都要　　　　。 (2)接种时注意外植体的方向,不要　　　　。 (3)诱导愈伤组织期间一般　　　　　光照,在后续的培养过程中,每日需要给予　　　　　　 　　　　。 
2.[选择性必修3第116页“附录1”](1)诱导菊花愈伤组织的培养基: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(BA和NAA的浓度可以根据菊花的品种进行调整)。(2)诱导菊花生芽的培养基: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)诱导菊花生根的培养基: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.植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
2.植物体细胞杂交和有性杂交的辨析
练思维·考教衔接[根据2020浙江卷、2019全国Ⅲ卷、2020天津卷情境设计]某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。
回答下列问题。(1)利用带侧芽的茎段获得丛状苗的过程与利用茎段诱导产生愈伤组织再获得丛状苗的过程相比,前者总培养时间　　　　,且不经历　　　　过程,因而其遗传性状稳定,是大多数植物快速繁殖的常用方法。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)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是　 　　　阶段。 
全能性(或形成完整植株所需的全部基因)
细胞分化程度低,容易诱导产生愈伤组织
(3)从Ⅰ阶段到Ⅱ、Ⅲ阶段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)Ⅱ、Ⅲ阶段要进行照光培养,其作用是　　　　　 　　 　　。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。(5)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m1>2.0),以0.5 μml/L为梯度,设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为　　　　 μml/L。 
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
诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
考向一 结合植物组织培养的过程,考查科学探究1.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,
下列叙述错误的是(　　)A.胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗,是因为植物细胞具有全能性B.步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是形成层容易诱导形成愈伤组织C.步骤⑤要进行照光培养,其作用是诱导叶绿素的合成D.步骤⑤和步骤⑥的培养基中所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
解析 步骤⑤为脱分化过程,不需要照光,C项错误。
2.植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现,愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞,其在不同条件下,通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的含量,表现出不同的效应(如表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生;反之,有利于芽的再生。
下列推论不合理的是(　　)A.WOX5失活后,中层细胞会丧失干细胞特性B.WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累C.ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性D.体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制
解析 根据表格信息可知,WOX5能维持未分化状态,使植物细胞的分裂能力强、全能性较大,WOX5失活后,中层细胞会丧失干细胞分裂能力强、分化程度低的特性,A项正确;生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生,生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生, WOX5+PLT能诱导出根,说明WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累,而抑制ARR5能诱导出芽,可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多,故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性,B项正确,C项错误;出芽或出根都是生长素与细胞分裂素含量不均衡时才会发生,故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制,D项正确。
考向二 围绕植物体细胞杂交,考查科学探究3.(2024·广东广州统考)土壤盐渍化是目前制约农业生产的全球性问题,我国科学家用普通小麦(2N=42)与耐盐偃麦草(2N=70)体细胞杂交获得耐盐新品种“山融3号”,培育过程如下图所示,序号代表过程或结构。
下列分析正确的是(　　)A.由愈伤组织到②的过程中,适当提高培养基中生长素/细胞分裂素的比例有利于促进芽的形成B.①和“山融3号”体细胞均含有2个染色体组,每个染色体组含56条染色体C.“山融3号”与普通小麦之间存在生殖隔离,为不同物种D.土壤盐渍化可能是导致偃麦草出现耐盐性的根本原因
解析 由愈伤组织到②幼苗的过程中,适当提高培养基中生长素/细胞分裂素的比例有利于促进根的形成,A项错误;①是普通小麦(2N=42)的原生质体和耐盐偃麦草(2N=70)的原生质体融合而成的,有4个染色体组(异源四倍体),“山融3号”是融合后的原生质体经植物组织培养得到的,其体细胞也含有4个染色体组(异源四倍体),每个染色体组含21或35条染色体,B项错误;“山融3号”有4个染色体组(异源四倍体),与普通小麦(2N=42)之间存在生殖隔离,为不同物种,C项正确;土壤盐渍化只能对偃麦草耐盐性进行选择,偃麦草出现耐盐性的根本原因是变异,D项错误。
考点二　植物细胞工程的应用
1.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(如茎尖)
2.作物新品种的培育
3.细胞产物的工厂化生产(1)初生代谢与次生代谢:初生代谢是　　　　　　　　 　　　　　　,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的,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。 (2)生产的技术手段:　　　　　　　　技术,是指在　　　　条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其　　　　的技术。 
生物生长和生存所必需的代谢活动
(4)优点:　　　　　　　　。 (5)实例:人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现了工厂化生产。(6)注意事项:
教材深挖[选择性必修3第40页正文拓展]脱毒苗与抗毒苗有何区别?作物脱毒时应选取哪里的组织进行组织培养?原因是什么?
提示 脱毒苗是选择植物的分生区如茎尖(刚形成,不含有病毒)进行组织培养而获得的,属于细胞工程的范畴。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。作物脱毒时一般选取根尖或茎尖的分生区;植物的分生区病毒极少,甚至无病毒,用分生区细胞进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗。
链高考·前挂后连(1)经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体。[2019·北京卷](　　)(2)用组织培养繁殖一种名贵花卉,消毒外植体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。[2013·重庆卷](　　)(3)工业化大量培养植物试管苗的过程为植物组织培养过程,其操作顺序是离体的器官、组织、细胞(外植体)→愈伤组织→长出丛芽→生根→移栽成活。[2013·上海卷](　　)
单倍体育种、突变体的利用和细胞产物的工厂化生产的比较
考向 围绕植物细胞工程的应用,考查社会责任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
解析 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,D项错误。
2.下图表示玉米(2n=20)的花药离体培养及单倍体育种的大致过程。下列叙述错误的是(　　)
A.过程①是脱分化,形成的愈伤组织细胞处于未分化状态B.过程②进行的是有丝分裂,植株A是从试管苗中筛选出的可育二倍体C.过程①和②均要使用生长素和细胞分裂素,但两种激素的比例不同D.可用体积分数为70%的酒精对花药进行消毒处理
解析 过程②是愈伤组织进行再分化的过程,植株A是由花药离体培养而得的单倍体,B项错误。
3.(2024·广东东莞统考)人参皂苷具有抗肿瘤等作用,科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3,并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化,结果如图2。
下列叙述正确的是(　　)A.图1中过程①为脱分化,体现了植物细胞的全能性B.图1中过程②常需用纤维素酶或果胶酶处理将愈伤组织分散成单个细胞C.图1中过程③采用静置培养,并加入适量蔗糖有利于维持渗透压D.由图2可知,人参细胞的数量和培养时间等因素会影响人参皂苷Rg3产量
解析 图1中①表示脱分化,该过程没有体现植物细胞的全能性,整个实验的目的是利用细胞群得到细胞产物,其原理是细胞增殖,没有体现细胞的全能性,A项错误;过程②为细胞增殖,不需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,B项错误;过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞,除有利于增加溶解氧外,还能防止细胞聚集,C项错误;由图2可知,生物反应器中人参细胞的数量和人参皂苷Rg3产量增加趋势基本一致,因而可推测,影响人参皂苷Rg3产量的因素有人参细胞数量和培养时间,D项正确。
角度1 植物组织培养1.(2022·浙江卷)下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是(　　)A.用自然生长的茎段进行组织培养须用适宜浓度的酒精和次氯酸钠的混合液消毒B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换C.组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富D.再生植株需去除根部残留的培养基进行锻炼后才能移种大田
解析 自然生长茎段的消毒属于外植体消毒,先将流水充分冲洗后的外植体用体积分数为70%的酒精消毒,用无菌水清洗,再用次氯酸钠溶液处理,最后再用无菌水清洗,A项错误;培养瓶用专用封口膜封口的目的是防止杂菌污染,并不影响气体交换,B项错误;组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石比较松软,持水性也较好,有利于幼苗的生根和叶片的生长,C项错误。
2.(2021·湖北卷)月季在我国享有“花中皇后”的美誉。为了建立月季某新品种的快速繁殖体系,以芽体为外植体,在MS培养基中添加不同浓度的6-BA和IBA进行芽体增殖实验,芽分化率(%)结果如表。
关于上述实验,下列叙述错误的是(　　)A.6-BA浓度大于4.0 mg/L时,芽分化率明显降低B.6-BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率均高于其他比例C.在培养基中同时添加适量的6-BA和IBA,可促进芽分化D.2.0 mg/L 6-BA和0.2 mg/L IBA是实验处理中芽分化的最佳组合
解析 根据题表可知,6-BA浓度为从4.0 mg/L到5.0 mg/L时,芽分化率降低非常明显,故6-BA 浓度大于4.0 mg/L时,芽分化率明显降低,A项正确;据表可知,当6-BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率为31%、95%、64%、30%、4%,因此6-BA与IBA的比例为10∶1时,芽分化率不一定都高于其他比例,B项错误;据表可知,6-BA与IBA的比例会影响芽的分化率,因此在培养基中同时添加适量的6-BA和IBA,可促进芽分化,C项正确;据表可知,芽分化率为95%是最高的,此时6-BA和IBA的浓度分别为2.0 mg/L、0.2 mg/L,是实验处理中芽分化的最佳组合,D项正确。
角度2 植物体细胞杂交3.(2023·湖北卷)栽培稻甲产量高、品质好,但每年只能收获一次。野生稻乙种植一次可连续收获多年,但产量低。中国科学家利用栽培稻甲和野生稻乙杂交,培育出兼具两者优点的品系丙,为全球作物育种提供了中国智慧。下列叙述错误的是(　　)A.该成果体现了生物多样性的间接价值B.利用体细胞杂交技术也可培育出品系丙C.该育种技术为全球农业发展提供了新思路D.品系丙的成功培育提示我们要注重野生种质资源的保护
解析 通过利用栽培稻甲和野生稻乙的杂交,培育出兼具两者优点的品系丙,这体现了生物多样性的直接价值,A项错误。体细胞杂交技术是一种育种方法,可以通过将两个不同种的细胞融合在一起来创建新的品种或基因组合,这种技术在植物育种中被广泛使用,包括培育出具有两种不同亲本优点的新品系,因此,可以利用体细胞杂交技术培育出兼具栽培稻甲和野生稻乙优点的品系丙,B项正确。栽培稻甲和野生稻乙的杂交育种技术为全球农业发展提供了一种新的思路,通过成功培育出兼具两者优点的品系丙,可以看到野生种质资源在作物育种中的重要性,这提醒我们要注重保护和保存野生种质资源,以便利用其潜在的遗传优势进行育种工作,提高作物的适应性和品质,C、D两项正确。
4.(2021·福建卷)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如下。下列叙述正确的是(　　)A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
解析 愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的,A项错误;由于基因的选择性表达和基因间的互作效应,获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状,B项错误;可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合,但不能诱导细胞壁的再生,C项错误;由于植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体,D项正确。
角度3 植物细胞工程的应用5.(2023·山东卷)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖,可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　)A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物B.植物细胞体积小,故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产C.次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
解析 若植物细胞的某些次生代谢物在体外无法通过化学途径合成,则可通过植物细胞培养技术获得,A项正确;虽然植物细胞体积小,但可通过植物细胞培养使其大量增殖,进而产生大量产物进行工厂化生产,B项错误;次生代谢物不是植物生长所必需的,C项错误;植物细胞培养技术通过筛选高产细胞,对其培养使其大量增殖,进而获得其代谢物,该技术主要利用促进细胞增殖的培养条件提高细胞中次生代谢物的含量,D项错误。
6.(2023·广东卷)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(　　)A.细胞融合前应去除细胞壁B.高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合C.融合的细胞即为杂交细胞D.杂交细胞可能具有生长快速的优势
解析 植物体细胞杂交第一步为制备原生质体,即去除细胞壁,A项正确。植物体细胞原生质体融合需要人工诱导,可以采取高Ca2+—高pH溶液进行诱导,B项正确。融合后形成的细胞有人参根—人参根细胞、胡萝卜根—胡萝卜根细胞、人参根—胡萝卜根细胞,只有人参根—胡萝卜根细胞才是杂交细胞,C项错误。由于胡萝卜根细胞的生长速度快,所以杂交细胞可能具有生长快速的优势,D项正确。
1.在进行植物组织培养的实验时,要严格控制杂菌污染的原因是  　。提示 杂菌在培养基上生长争夺营养,杂菌产生的物质影响植物组织的生长2.光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源,原因是   　。提示 在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段,细胞中均不含叶绿素,无法利用光照进行光合作用