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2025届高考 一轮复习 浙科版 植物细胞工程及其应用 课件(浙江版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 浙科版 植物细胞工程及其应用 课件(浙江版)，共42页。PPT课件主要包含了本单元内容索引等内容，欢迎下载使用。
4.1 植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术4.1.1 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4.1.2 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4.1.3 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4.2 动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术
4.2.1 阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础4.2.2 阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程4.2.3 阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程4.2.4 概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术4.2.5 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值4.3 对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体4.3.1 简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程4.3.2 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
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第1讲 植物细胞工程及其应用第2讲 动物细胞工程及其应用第3讲 胚胎工程及其应用
第1讲 植物细胞工程及其应用
精读课本 盘点基础知识
一、细胞工程的概念1．原理和方法：是指按照一定的________，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作，在____水平上改造生物________，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。2．操作水平：____水平、____水平、______水平。3．目的：获得特定的________、细胞、组织、器官或________。4．分类(1)按技术类型划分：细胞和组织培养、细胞融合、核移植技术等。(2)按生物类型划分：____细胞工程和____细胞工程等。
二、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能1．植物细胞的全能性(1)概念：已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的______________，因而具有发育成________的潜能。(2)物质基础：细胞中含有个体发育成完整个体所需的________。(3)全能性表达的难易程度：______＞________＞体细胞；________＞动物细胞；能分裂分化细胞(分化程度__的细胞)＞不能分裂分化细胞(分化程度__的细胞)。
(4)植物细胞全能性表达的条件①____植物器官、组织或细胞。②____、____和无菌操作(无菌环境)：排除杂菌污染，避免微生物与外植体竞争营养，更重要的是某些微生物会产生毒素，导致外植体死亡。③含有全部营养成分的培养基(如下表)，目前应用最广泛的植物组织培养的培养基是_________。一种适合某种培养目的的培养基，一般是在已被广泛使用的基本培养基如MS培养基的基础上____________，再经过一系列实验而确定的。在设计植物培养基时，最常改动的成分就是__________________________。
植物激素类物质的种类和比例
④一定的温度、空气、适合的pH、适时光照等。
2．植物组织培养(1)概念：是指在______________条件下，将离体的植物体________________等培养在人工配制的培养基上，使其生成________或使其细胞增殖并产生____________的技术。(2)类型：根据外植体的不同，可将植物组织培养分为____培养、____培养、____培养、________培养等。
3．需要理解的几个概念(1)愈伤组织：一种无组织结构、松散的__________。(2)脱分化：____条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的__________，重新获得分裂能力。其实质是高度分化的细胞__________________的过程。(3)再分化：愈伤组织细胞在一定的条件下，可重新分化为________的细胞，进而形成______等，再生出新的植株的过程。(4)初代培养：是指从植物体上分离下来的外植体的__________。初代培养获得的芽、胚状体等数量都不多，需要进一步________。(5)继代培养：将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行________称为继代培养。继代培养又可以分为第二代培养、第三代培养等。
4．植物组织培养的途径(1)分生组织培养：以植物的____或带__的茎段为外植体进行培养时，腋芽或顶芽可____愈伤组织阶段，直接萌生成一株幼苗；当培养基中细胞分裂素浓度较高时，则利于腋芽或顶芽形成______。(2)间接形态发生(如下图)：外植体通过愈伤组织阶段再生芽、根或产生胚状体进而形成完整的植株。又可以分为两种途径：一种是________途径，首先愈伤组织在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根，再生成植株；另一种是____________途径，即由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构(即胚状体)，胚状体继续发育成完整的植株。
[注意点] (1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。(2)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。(3)细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体。(4)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。
三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率
四、通过体细胞杂交可获得新的植物体1．概念：将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个________，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术，称为植物体细胞杂交。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______。3．过程(1)植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6 ml/L 的______(或一定浓度的____)溶液环境(较高渗透压)下，用________________混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，消化除去细胞壁，获得球形的________。
(2)诱导融合的方法：物理法包括电刺激、____、____等；化学法一般是用_______________作为诱导剂。4．意义：______________________。问题与思考1．较高渗透压甘露醇溶液的作用是什么？[提示] 使植物细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏。
克服远缘杂交的不亲和性
2．为什么在植物体细胞杂交过程中要对杂种细胞进行鉴定与筛选？对杂种植株进行鉴定与选育是必要过程吗？[提示] 是必要过程，由于原生质体融合是在一定密度的细胞群体下进行的，两个不同亲本的原生质体混合后经诱导融合，实际上得到的是各种原生质体的混合物，包括未融合的、部分融合的、同种细胞融合的、不同种细胞融合的原生质体。所以，一个融合体系中的细胞并非均为杂种细胞，同一体系中再生的植株也并非均为杂种植株。即使得到了杂种细胞，培养过程中也可能出现染色体的丢失、结构异常等情况，因此，杂种细胞的鉴定和筛选，杂种植株的鉴定和选育，是获得真正杂种的必要过程。
五、活动：菊花的组织培养及幼苗的移栽
内化知识 突破重点难点
一、植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
例1 (2021·湖北选择性考试)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-1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-16-BA和0.2 mg·L-1IBA是实验处理中芽分化的最佳组合
[解析] 据表可知，6-BA浓度为4.0～5.0 mg·L-1时，芽分化率降低非常明显，故6-BA 浓度大于4.0 mg·L-1时，芽分化率明显降低，A正确；据表可知，当6-BA与IBA的比例为10∶1时，芽分化率分别为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错误；据表可知，6-BA与IBA的比例会影响芽分化率，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正确；据表可知，芽分化率为95%是最高的，此时6-BA和IBA分别为2.0 mg·L-1、0.2 mg·L-1，是实验处理中芽分化的最佳组合，D正确。
二、植物体细胞杂交和有性杂交的比较设两个不同品种的植物细胞为A、B，植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，列表如下：
例2 (2021·江苏选择性考试)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[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；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，胚状体若包裹上人工种皮，可制作成人工种子，B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。
例3 (2023·浙江1月选考)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：(1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备__________的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的__________为外植体。
(2)植物细胞壁的主要成分为__________和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的____________________失活。对处理后的原生质体在显微镜下用_______________计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1 混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是___________________________________。
降低PEG浓度，使其失去融合作用
(3)将融合原生质体悬液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于__________________________。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自杂种细胞的理由是哪几项？________。A．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂(4)愈伤组织经________可形成胚状体或芽。胚状体能长出________，直接发育形成再生植株。
同一个杂种融合原生质体
(5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路：Ⅰ.提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的______。Ⅱ.将DNA提取物加入PCR反应体系，__________为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。Ⅲ.得到的2个PCR扩增产物经__________后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的______个条带，则可初步确定再生植株来自杂种细胞。
延伸迁移 实现融会贯通
考向1 结合植物组织培养，考查科学思维素养1．(2024·浙江新阵地教育联盟联考)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培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的抗病毒苗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．不带叶片的菊花幼茎切段可通过器官发生途径形成完整的菊花植株
D [自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用75%酒精消毒30 s，再用流水冲洗，再用10%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水冲洗，A错误；可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的脱毒苗而非抗病毒苗，B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错误；不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。]
2．(2023·金华高三模拟考试)下图为某植物原生质体的培养过程示意图。下列叙述正确的是( )A．过程①通常用盐酸解离细胞壁B．过程②可使原生质体再生出细胞壁C．过程③培养基中细胞分裂素浓度相对较低D．过程④表示为提高适应外部环境能力的炼苗过程B [①为去壁过程，根据酶的专一性原理，需用纤维素酶和果胶酶溶液处理，A错误；悬浮的原生质体经过②可再生出细胞壁，B正确；过程③表示诱导生芽的过程，需要提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，C错误；过程④为植物个体发育的过程，将试管苗移植到消过毒的蛭石和珍珠岩等环境中生长，为炼苗过程，D错误。]
考向2 围绕植物体细胞杂交技术，考查科学思维素养3．(2024·浙江9＋1高中联盟期中考试)某研究人员设计了下图所示技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。下列说法正确的是( )A．可用无菌水洗涤去除图中所用的酶来纯化原生质体B．原生质体A和原生质体B诱导融合前需要调整密度比例C．诱导融合体出芽通常使用两类植物激素，其中生长素起主要作用D．取材选用植株生长点附近细胞进行培养将增大再生植株品质退化的概率
B [由于原生质体没有了细胞壁的保护作用，因此应该用等渗溶液洗涤去除图中所用的酶来纯化原生质体，A错误；收集了原生质体A和原生质体B后，在诱导融合前需要调整密度比例，B正确；诱导融合体出芽通常使用两类植物激素，即生长素和细胞分裂素，其中细胞分裂素促进芽的分化起主要作用，C错误；感染病毒后，该植物会发生退化，取生长点附近组织进行培养获得脱毒苗可降低再生植物感染病毒后品质退化的概率，D错误。]
4．两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
C [过程①是获得植物细胞的原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，A正确；根据题干信息分析可知，“将其中一个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，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，”故过程②通过紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法，诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法，C错误；实验最终将不抗盐的普通小麦和抗盐的偃麦草整合形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。]
考向3 围绕植物细胞工程的应用，考查科学思维与社会责任素养5．(2023·浙里卷天下高三测试)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。下列关于这方面的叙述正确的是( )A．铁皮石斛试管苗的快速繁殖属于快速繁殖技术B．取马铃薯的茎段经酒精和次氯酸钠消毒可培养成脱毒作物C．油菜经单倍体育种培育成的作物都是稳定遗传且表型一致D．紫草细胞要经过脱分化和再分化培育才可进行工厂化生产提取药物和色素
A [铁皮石斛试管苗通过植物组织培养技术获得，属于植物繁殖的新途径中的快速繁殖技术，A正确；利用植物的幼嫩的芽或茎尖进行植物组织培养技术可以培育脱毒苗，因为茎尖、芽尖等生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒，B错误；单倍体育种可以快速获得具有优良性状的纯合子，缩短育种年限，杂种亲本通过单倍体育种获得的新品种表型不同，C错误；利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物，紫草细胞只要经过脱分化形成愈伤组织即可进行工厂化生产提取药物和色素，D错误。]
4.1 植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术4.1.1 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4.1.2 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4.1.3 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4.2 动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术
4.2.1 阐明动物细胞培养是从动物体获得相关组织，分散成单个细胞后，在适宜的培养条件下让细胞生长和增殖的过程。动物细胞培养是动物细胞工程的基础4.2.2 阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程4.2.3 阐明动物细胞融合是指通过物理、化学或生物学等手段，使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程4.2.4 概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术4.2.5 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值4.3 对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体4.3.1 简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程4.3.2 简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术
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第1讲 植物细胞工程及其应用第2讲 动物细胞工程及其应用第3讲 胚胎工程及其应用
第1讲 植物细胞工程及其应用
精读课本 盘点基础知识
一、细胞工程的概念1．原理和方法：是指按照一定的________，借助工程学的方法或技术，以生物组织、细胞和细胞器为对象进行操作，在____水平上改造生物________，以获得特定的细胞产物、细胞、组织、器官或新生物体的技术。2．操作水平：____水平、____水平、______水平。3．目的：获得特定的________、细胞、组织、器官或________。4．分类(1)按技术类型划分：细胞和组织培养、细胞融合、核移植技术等。(2)按生物类型划分：____细胞工程和____细胞工程等。
二、植物细胞的全能性使离体组织发育成完整植株成为可能1．植物细胞的全能性(1)概念：已分化的细胞中遗传物质一般不发生改变，植物体的每个生活细胞都具有该植物所包含的______________，因而具有发育成________的潜能。(2)物质基础：细胞中含有个体发育成完整个体所需的________。(3)全能性表达的难易程度：______＞________＞体细胞；________＞动物细胞；能分裂分化细胞(分化程度__的细胞)＞不能分裂分化细胞(分化程度__的细胞)。
(4)植物细胞全能性表达的条件①____植物器官、组织或细胞。②____、____和无菌操作(无菌环境)：排除杂菌污染，避免微生物与外植体竞争营养，更重要的是某些微生物会产生毒素，导致外植体死亡。③含有全部营养成分的培养基(如下表)，目前应用最广泛的植物组织培养的培养基是_________。一种适合某种培养目的的培养基，一般是在已被广泛使用的基本培养基如MS培养基的基础上____________，再经过一系列实验而确定的。在设计植物培养基时，最常改动的成分就是__________________________。
植物激素类物质的种类和比例
④一定的温度、空气、适合的pH、适时光照等。
2．植物组织培养(1)概念：是指在______________条件下，将离体的植物体________________等培养在人工配制的培养基上，使其生成________或使其细胞增殖并产生____________的技术。(2)类型：根据外植体的不同，可将植物组织培养分为____培养、____培养、____培养、________培养等。
3．需要理解的几个概念(1)愈伤组织：一种无组织结构、松散的__________。(2)脱分化：____条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的__________，重新获得分裂能力。其实质是高度分化的细胞__________________的过程。(3)再分化：愈伤组织细胞在一定的条件下，可重新分化为________的细胞，进而形成______等，再生出新的植株的过程。(4)初代培养：是指从植物体上分离下来的外植体的__________。初代培养获得的芽、胚状体等数量都不多，需要进一步________。(5)继代培养：将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行________称为继代培养。继代培养又可以分为第二代培养、第三代培养等。
4．植物组织培养的途径(1)分生组织培养：以植物的____或带__的茎段为外植体进行培养时，腋芽或顶芽可____愈伤组织阶段，直接萌生成一株幼苗；当培养基中细胞分裂素浓度较高时，则利于腋芽或顶芽形成______。(2)间接形态发生(如下图)：外植体通过愈伤组织阶段再生芽、根或产生胚状体进而形成完整的植株。又可以分为两种途径：一种是________途径，首先愈伤组织在一种培养基上诱导形成芽，再在另一种培养基上形成根，再生成植株；另一种是____________途径，即由愈伤组织表面形成类似种子胚的结构(即胚状体)，胚状体继续发育成完整的植株。
[注意点] (1)由愈伤组织进行细胞分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。(2)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。(3)细胞的全能性指的是细胞的一种潜在能力，这种潜在能力只有在特定的环境中才能表现出来，而不是指细胞在任何条件下都能发育成完整的生物体。(4)植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，少数为葡萄糖和果糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压，而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下，其造成的渗透压可能过高。
三、植物组织培养通过多种途径有效地提高生产效率
四、通过体细胞杂交可获得新的植物体1．概念：将两个来自不同种植物的体细胞融合成一个________，并将杂种细胞培育成新的植物体的技术，称为植物体细胞杂交。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______。3．过程(1)植物原生质体的获得方法：在0.5～0.6 ml/L 的______(或一定浓度的____)溶液环境(较高渗透压)下，用________________混合液处理根尖、叶片、愈伤组织或悬浮培养细胞，消化除去细胞壁，获得球形的________。
(2)诱导融合的方法：物理法包括电刺激、____、____等；化学法一般是用_______________作为诱导剂。4．意义：______________________。问题与思考1．较高渗透压甘露醇溶液的作用是什么？[提示] 使植物细胞处于微弱的质壁分离状态，这样有利于完整的原生质体的释放，防止原生质体被破坏。
克服远缘杂交的不亲和性
2．为什么在植物体细胞杂交过程中要对杂种细胞进行鉴定与筛选？对杂种植株进行鉴定与选育是必要过程吗？[提示] 是必要过程，由于原生质体融合是在一定密度的细胞群体下进行的，两个不同亲本的原生质体混合后经诱导融合，实际上得到的是各种原生质体的混合物，包括未融合的、部分融合的、同种细胞融合的、不同种细胞融合的原生质体。所以，一个融合体系中的细胞并非均为杂种细胞，同一体系中再生的植株也并非均为杂种植株。即使得到了杂种细胞，培养过程中也可能出现染色体的丢失、结构异常等情况，因此，杂种细胞的鉴定和筛选，杂种植株的鉴定和选育，是获得真正杂种的必要过程。
五、活动：菊花的组织培养及幼苗的移栽
内化知识 突破重点难点
一、植物组织培养与植物体细胞杂交的比较
例1 (2021·湖北选择性考试)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-1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-16-BA和0.2 mg·L-1IBA是实验处理中芽分化的最佳组合
[解析] 据表可知，6-BA浓度为4.0～5.0 mg·L-1时，芽分化率降低非常明显，故6-BA 浓度大于4.0 mg·L-1时，芽分化率明显降低，A正确；据表可知，当6-BA与IBA的比例为10∶1时，芽分化率分别为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错误；据表可知，6-BA与IBA的比例会影响芽分化率，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正确；据表可知，芽分化率为95%是最高的，此时6-BA和IBA分别为2.0 mg·L-1、0.2 mg·L-1，是实验处理中芽分化的最佳组合，D正确。
二、植物体细胞杂交和有性杂交的比较设两个不同品种的植物细胞为A、B，植物细胞A含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，植物细胞B含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，列表如下：
例2 (2021·江苏选择性考试)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[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；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，胚状体若包裹上人工种皮，可制作成人工种子，B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。
例3 (2023·浙江1月选考)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：(1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前，应检验两种植物的原生质体是否具备__________的能力。为了便于观察细胞融合的状况，通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的__________为外植体。
(2)植物细胞壁的主要成分为__________和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的____________________失活。对处理后的原生质体在显微镜下用_______________计数，确定原生质体密度。两种原生质体1∶1 混合后，通过添加适宜浓度的PEG进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是___________________________________。
降低PEG浓度，使其失去融合作用
(3)将融合原生质体悬液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于__________________________。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自杂种细胞的理由是哪几项？________。A．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂(4)愈伤组织经________可形成胚状体或芽。胚状体能长出________，直接发育形成再生植株。
同一个杂种融合原生质体
(5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a，乙植物细胞质具有特异性DNA序列b；M1、M2为序列a的特异性引物，N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路：Ⅰ.提取纯化再生植株的总DNA，作为PCR扩增的______。Ⅱ.将DNA提取物加入PCR反应体系，__________为特异性引物，扩增序列a；用同样的方法扩增序列b。Ⅲ.得到的2个PCR扩增产物经__________后，若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的______个条带，则可初步确定再生植株来自杂种细胞。
延伸迁移 实现融会贯通
考向1 结合植物组织培养，考查科学思维素养1．(2024·浙江新阵地教育联盟联考)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培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒B．可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的抗病毒苗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．不带叶片的菊花幼茎切段可通过器官发生途径形成完整的菊花植株
D [自然生长茎段的消毒属于外植体消毒，先用75%酒精消毒30 s，再用流水冲洗，再用10%次氯酸钠消毒处理，最后再用无菌水冲洗，A错误；可取菊花芽尖进行培养获得不带病毒的脱毒苗而非抗病毒苗，B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错误；不带叶片的菊花茎的切段可通过植物组织培养分化出芽和根这种器官发生的途径形成完整的菊花植株，D正确。]
2．(2023·金华高三模拟考试)下图为某植物原生质体的培养过程示意图。下列叙述正确的是( )A．过程①通常用盐酸解离细胞壁B．过程②可使原生质体再生出细胞壁C．过程③培养基中细胞分裂素浓度相对较低D．过程④表示为提高适应外部环境能力的炼苗过程B [①为去壁过程，根据酶的专一性原理，需用纤维素酶和果胶酶溶液处理，A错误；悬浮的原生质体经过②可再生出细胞壁，B正确；过程③表示诱导生芽的过程，需要提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化，C错误；过程④为植物个体发育的过程，将试管苗移植到消过毒的蛭石和珍珠岩等环境中生长，为炼苗过程，D错误。]
考向2 围绕植物体细胞杂交技术，考查科学思维素养3．(2024·浙江9＋1高中联盟期中考试)某研究人员设计了下图所示技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。下列说法正确的是( )A．可用无菌水洗涤去除图中所用的酶来纯化原生质体B．原生质体A和原生质体B诱导融合前需要调整密度比例C．诱导融合体出芽通常使用两类植物激素，其中生长素起主要作用D．取材选用植株生长点附近细胞进行培养将增大再生植株品质退化的概率
B [由于原生质体没有了细胞壁的保护作用，因此应该用等渗溶液洗涤去除图中所用的酶来纯化原生质体，A错误；收集了原生质体A和原生质体B后，在诱导融合前需要调整密度比例，B正确；诱导融合体出芽通常使用两类植物激素，即生长素和细胞分裂素，其中细胞分裂素促进芽的分化起主要作用，C错误；感染病毒后，该植物会发生退化，取生长点附近组织进行培养获得脱毒苗可降低再生植物感染病毒后品质退化的概率，D错误。]
4．两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
C [过程①是获得植物细胞的原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，A正确；根据题干信息分析可知，“将其中一个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，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，”故过程②通过紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法，诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法，C错误；实验最终将不抗盐的普通小麦和抗盐的偃麦草整合形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。]
考向3 围绕植物细胞工程的应用，考查科学思维与社会责任素养5．(2023·浙里卷天下高三测试)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。下列关于这方面的叙述正确的是( )A．铁皮石斛试管苗的快速繁殖属于快速繁殖技术B．取马铃薯的茎段经酒精和次氯酸钠消毒可培养成脱毒作物C．油菜经单倍体育种培育成的作物都是稳定遗传且表型一致D．紫草细胞要经过脱分化和再分化培育才可进行工厂化生产提取药物和色素
A [铁皮石斛试管苗通过植物组织培养技术获得，属于植物繁殖的新途径中的快速繁殖技术，A正确；利用植物的幼嫩的芽或茎尖进行植物组织培养技术可以培育脱毒苗，因为茎尖、芽尖等生长点附近的病毒浓度很低甚至无病毒，B错误；单倍体育种可以快速获得具有优良性状的纯合子，缩短育种年限，杂种亲本通过单倍体育种获得的新品种表型不同，C错误；利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物，紫草细胞只要经过脱分化形成愈伤组织即可进行工厂化生产提取药物和色素，D错误。]
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