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高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术授课ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3一 植物细胞工程的基本技术授课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前自主预习案，课堂互动探究案，细胞生物学，分子生物学，发育生物学，细胞器，组织水平，生物工程，植物细胞工程，动物细胞工程等内容，欢迎下载使用。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一 细胞工程的概念细胞工程是指应用__________、____________ 和____________ 等多学科的原理和方法，通过________、________或 ________ 上的操作，有目的地获得特定的_________、组织、__________、__________或其________的一门综合性的__________。包括______________和_____________ (含胚胎工程)。
知识点二 植物组织培养技术1．植物组织培养的相关概念(1)细胞的全能性：细胞经__________后，仍然具有发育成完整生物体或__________________的潜能。 在生物生长发育过程中，并_______所有的细胞都表现出全能性。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_____________。(2)植物组织培养：指将________的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。流程简图
(3)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。(4)脱分化：________的细胞，在一定的激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的___________，转变成未分化细胞的过程。(5)愈伤组织：已经分化的细胞经__________，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的_________团块，称为愈伤组织。(6)再分化：________能重新分化成________等器官，该过程称为再分化。
2．菊花的组织培养(1)实验原理：植物细胞一般具有_______。(2)实验步骤外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用________消毒30 s，用无菌水清洗2～3次后，再用______________处理30 min，用无菌水清洗2～3次。外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。↓接种：在____________旁，将外植体的1/3～1/2插入____________的培养基中。↓
培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22 ℃的________中培养。定期观察和记录________的生长情况。↓转移培养：将生长良好的愈伤组织转接到________的培养基上。长出芽后，再将其转接到________的培养基上，进一步诱导形成试管苗。↓移栽：将试管苗移植到消过毒的___________上，壮苗后再移栽入土。
知识点三 植物体细胞杂交技术1．概念将__________的植物体细胞，在一定条件下融合成__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。
(1)去壁：用________________去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)人工诱导原生质体融合的方法①物理法：________法、________法等。②化学法：______________融合法、______________融合法等。
3．意义克服不同种生物____________的不亲和性。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．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。( )2．在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。( )3．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( )4．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。( )
× 提示：具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现出全能性。
× 提示：植物组织培养主要是通过细胞分裂和分化实现的，遗传物质一般不会发生改变。
× 提示：植物组织培养过程中，脱分化过程是要求避光培养的。
5．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。( )6．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。( )7．植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( )8．植物体细胞杂交过程中，原生质体融合的结构基础是细胞膜的流动性。( )9．植物体细胞杂交只能在同种植物间操作。( )10．细胞工程可以通过在分子水平上的操作，获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。( )
课程标准1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，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来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。素养达成1.说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。(科学思维)2．查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。(科学探究)
设疑激趣“春风欲擅秋风巧，催吐幽兰继落梅。”素有“天下第一香”之称的兰花(如图所示)，其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，自古以来就是文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。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？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一 植物组织培养技术活动1 阅读下列资料思考完成下列问题：科学家曾经应用植物组织培养技术，将菊花茎段韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株(如图)。
1．这一科学实验证明了植物细胞具有_________。 2．上述菊花幼嫩的茎段细胞能发育成完整新植株的原因是_____________________________。3．利用菊花的花药能培养成完整的植株吗？
细胞中具有本物种全套的遗传信息
活动2 下图为植物组织培养的过程，请据图回答问题。1．①→②过程为__________，对光的要求是________；②→③过程为__________，对光的要求是________。 2．①→②与②→③的培养基不同，最大差异是____________和___________的比值不同。 3．①→④过程在生殖方式上属于________生殖。
4．在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 5．在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
6．诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？ 7．若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？
提示：后续培养过程中，给予适当时间和适宜强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体以进行光合作用。
提示：培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此愈伤组织中不含有叶绿体。
[特别提醒](1)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体或分化成其他各种细胞。(2)细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
[知识拓展](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)生长素和细胞分裂素用量的比例可影响植物细胞的发育方向。
1.细胞的全能性(1)植物细胞具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息。(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性地表达。2．细胞全能性大小的比较(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。(3)体细胞：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，幼嫩的细胞>衰老的细胞。
3．植物细胞表现全能性的条件(1)离体状态。(2)营养物质：种类齐全、比例合适。(3)植物激素：生长素、细胞分裂素。(4)外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光)等。(5)无菌操作。
4．植物组织培养的过程
5．植物组织培养技术的注意事项(1)外植体的选择与制备①外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。(2)无菌操作植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(3)光照的控制对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。(4)植物激素的使用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性激素，两类激素的浓度及用量的比例等都会影响实验结果。
6.菊花组织培养实验的注意事项(1)条件控制：植物组织培养过程中光照条件的控制非常重要，包括光照强度、光照时间和波长等。在形成愈伤组织的脱分化阶段往往需要暗培养，而在再分化的过程中一定要有光照。脱分化阶段的暗培养有利于细胞的脱分化，产生愈伤组织，因为在光照条件下细胞容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤组织。再分化阶段要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。 (2)取材：取幼嫩茎段。外植体的遗传特性、取材的位置都会影响愈伤组织的再分化能力。
(3)接种：菊花茎段插入培养基时应注意方向，将形态学下端插入培养基，不要倒插。(4)消毒和灭菌：培养基中含有丰富的营养物质，不仅有利于培养物的生长，也有利于各种杂菌的生长。一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养，而且还会产生大量对培养物有害的物质，导致培养物死亡。
1．(学业水平一、二)在植物体内，茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，这是因为( )A．细胞核失去了全能性B．不同细胞的基因是不同的C．细胞中基因的表达有选择性D．细胞核中的基因发生了不同的变异
解析：茎顶端分生组织的细胞，其细胞核没有失去全能性，A错误；同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都具有相同的遗传物质，B、D错误；由于细胞中基因的选择性表达，使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，C正确。
2．(学业水平一、二)植物组织培养过程中的脱分化是指( )A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D．取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
解析：植物组织培养中的脱分化是指离体的植物器官、组织、细胞培养产生愈伤组织的过程。
3．(学业水平三、四)下面是植物组织培养过程示意图，相关说法正确的是( )A．上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染C．外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照D．外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色
解析：植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。
4．(学业水平三、四，不定项选择)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下图。下列叙述正确的是( )A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖的溶液中B．过程②需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化C．过程③需用秋水仙素处理，以诱导细胞壁再生D．原生质体虽无细胞壁，但仍保持细胞的全能性
解析：过程①获得的原生质体不能悬浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可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项正确；过程③不需用秋水仙素处理，愈伤组织细胞就已经有了细胞壁，且秋水仙素也不会诱导细胞壁的形成，C项错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有全部的遗传信息，原生质体仍保持细胞的全能性，D项正确。
学习主题二 植物体细胞杂交技术活动1 阅读教材P36－38内容，思考并回答下列问题：1．从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
提示：遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。染色体数目增加属于染色体数目变异。
2．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？ 3．科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植物，但这种植物并没有地上结番茄，地下长马铃薯。你如何解释这一现象？
提示：克服了不同种植物远缘杂交不亲和的障碍，使不同种植物杂交成为可能。
提示：基因之间、基因与基因产物之间、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，两种生物的基因结合到一个细胞中之后，不能按照原来的顺序表达了。
活动2 以下为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，二者所含有的染色体组分别是AA和BB。请据图分析并回答问题。
(1)①过程的目的是____________，所用的酶为________________。 (2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和③，c的细胞类型有____________________________(不考虑三个或三个以上细胞的融合，用染色体组成表示)。 (3)在采用化学法进行②过程时，一般是用_____________作为诱导剂。 (4)植物体细胞杂交与自然状况下的杂交相比，前者的重要意义是__________________________。
AA、BB、AAAA、BBBB、AABB
克服了远缘杂交不亲和的障碍
[方法技巧]1．体细胞杂交后细胞内染色体数目、染色体组数目及基因型的判断体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因型、还是染色体组都是两亲本之和。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
2．植物体细胞杂交过程中的注意事项(1)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于植物细胞质浓度，这不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。(2)体细胞两两融合的细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
(3)体细胞杂交过程中涉及的遗传知识①从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，属于无性生殖，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。②体细胞杂交培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂的过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
1.植物体细胞杂交的原理原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
2．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
3．植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)(1)未融合的细胞：A和B。(2)两两融合的细胞：AA、BB和AB。(3)多细胞融合的细胞：AAA、BBB、ABB、AAB等。
4．植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。
1．(学业水平一、二)植物体细胞融合完成的标志是( )A.细胞膜发生融合 B．产生新的细胞壁C.细胞质发生融合 D．细胞核发生融合
解析：植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合，又有细胞核的融合。植物细胞的最外层为细胞壁，融合前应去除细胞壁，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。
2．(学业水平一、二)植物体细胞杂交所用技术与原理不相符的是( )A.纤维素酶、果胶酶处理——酶的专一性B.植物组织培养——细胞的增殖C.原生质体融合——生物膜的流动性D.紫草细胞培养——细胞分裂
解析：细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，利用酶的专一性，纤维素酶和果胶酶能够去细胞壁，原理相符，A不符合题意；植物组织培养技术利用了细胞的全能性，B符合题意；原生质体融合的过程中，利用了细胞膜的流动性，原理相符，C不符合题意；紫草细胞培养利用了细胞分裂的原理，原理相符，D不符合题意。
3．(学业水平三、四)以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB，据图分析正确的是( )A.经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型B.图中①至⑤过程涉及细胞的分裂和分化，但不涉及减数分裂C.植物体细胞杂交技术的最终目的是得到含有细胞壁的杂种细胞D.②过程通常利用PEG或灭活的病毒诱导
解析：若只考虑细胞两两融合的情况，则融合的细胞有三种：AAAA、BBBB、AABB，另有些细胞可能没有融合，所以共有五种细胞：AAAA、BBBB、AABB、AA、BB，A错误；图中①至⑤过程涉及细胞的分裂和分化，但不涉及减数分裂，B正确；植物体细胞杂交技术的最终目的是得到含有两种植株性状的杂种植株，C错误；②是诱导原生质体融合的过程，常使用聚乙二醇作为诱导剂，也可用电激或离心的方法，灭活的病毒只能用于诱导动物细胞融合，D错误。
4．(学业水平三、四，不定项选择)植物体细胞杂交需要分离出有活力的原生质体，研究者通过实验研究了酶解时间对原生质体产量和活力的影响，结果如图。注：原生质体活力＝(有活力的原生质体数/原生质体总数)×100%
相关叙述错误的是( )A.利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体B.随酶解时间延长两种原生质体产量均先增加后减少C.清水紫花苜蓿和里奥百脉根的最佳酶解时间分别为10 h和14 hD.原生质体活力可通过质壁分离与复原实验进行验证
解析：细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，则利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体，A正确；据图分析，随酶解时间延长两种原生质体产量均先增加后减少，B正确；据图分析，清水紫花苜蓿和里奥百脉根的最佳酶解时间分别为10 h和12 h，C错误；原生质体已经去除细胞壁，不能发生质壁分离和复原，D错误。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1.细胞的全能性是指( )A．细胞具有各项生理功能B．已分化的细胞能恢复到分化前的状态C．已分化的细胞全部能再进一步分化D．细胞仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能
解析：由于细胞分化，每种细胞具有特定的形态、结构和生理功能，A错误；已经分化的细胞一般一直保持分化后的状态，直到死亡，细胞分化具有持久性，B错误；高度分化的细胞不能进一步分化，C错误；细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能，D正确。
2．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的( )A．消毒灭菌 B．适宜的温度C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
解析：形成愈伤组织，需要在消毒灭菌条件下进行。因为只有在消毒灭菌条件下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否则培养基内将长出许多微生物，与离体细胞争夺营养与生存空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
3．下面是“白菜—甘蓝”杂种植株培育过程示意图。
下列叙述中正确的是( )A.如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示基因型相同的杂种植株B．可以通过在0.3 g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活C．该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，一般不会发生基因重组D．植物组织培养时利用的培养基和无土栽培时利用的营养液成分完全相同
解析：卵细胞是经减数分裂形成的，遗传物质减半，用卵细胞杂交得到的植株的细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半，A错误；原生质体没有细胞壁，不会发生质壁分离，B错误；植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，只能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，不会发生基因重组，C正确；植物组织培养时细胞要离体，最初一段时间不能进行光合作用，因此植物组织培养利用的培养基中需要添加有机物，还需要添加琼脂作为凝固剂，D错误。
4．(不定项选择)下列有关植物体细胞杂交的叙述，正确的是( )A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B．需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁C．利用聚乙二醇可以促进原生质体融合D．植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞
解析：植物体细胞杂交之前，需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；进行原生质体间的融合，必须要进行人工诱导，如可用聚乙二醇促进原生质体融合；植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞，并将该杂种细胞培育成新的植物体的技术。
5．科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。(2)过程①常用的酶是_________________，细胞融合完成的标志是________________。(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_____种不同的原生质体，当观察到_________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光
解析：(1)植物体细胞杂交是将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，再利用植物组织培养技术把杂种细胞培育成新的植物体的技术，所以植物体细胞杂交依据的生物学原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)过程①是去除植物细胞的细胞壁以获得原生质体，而植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，依据酶的专一性，常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。(3)依题意可知，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯原生质体膜上的蛋白质，所以融合后根据细胞膜表面呈现荧光的不同可观察到3种不同类型的原生质体：红色荧光标记的番茄原生质体及其融合后的原生质体、绿色荧光标记的马铃薯原生质体及其融合后的原生质体、红色荧光和绿色荧光共同存在的番茄与马铃薯的原生质体融合后所形成的原生质体。当观察到融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光时，可判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。
(4)过程③和过程④依次为______________，过程④中的培养基常添加的植物激素是___________________。(5)若番茄细胞中有m条染色体，马铃薯细胞中有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期有________条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于________倍体植株。
解析：(4)过程③表示将杂种细胞培育成愈伤组织，属于植物组织培养过程中的脱分化；过程④表示将愈伤组织培育成植物体，该过程属于再分化，培养基常添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。(5)杂种细胞的染色体数为融合前两种细胞染色体数之和，即(m＋n)条。“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期，着丝粒分裂、姐妹染色单体分开，使得杂种细胞中的染色体数目加倍为2(m＋n)条。杂种植株的花粉经离体培养形成的植株属于单倍体。
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材第1小节(一)从社会中来提示：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。
(二)探究·实践1．提示：用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。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。导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。2．提示：观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
3．提示：做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。4．提示：生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12 h。掀开塑料薄膜24 h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一 细胞工程的概念细胞工程是指应用__________、____________ 和____________ 等多学科的原理和方法，通过________、________或 ________ 上的操作，有目的地获得特定的_________、组织、__________、__________或其________的一门综合性的__________。包括______________和_____________ (含胚胎工程)。
知识点二 植物组织培养技术1．植物组织培养的相关概念(1)细胞的全能性：细胞经__________后，仍然具有发育成完整生物体或__________________的潜能。 在生物生长发育过程中，并_______所有的细胞都表现出全能性。这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_____________。(2)植物组织培养：指将________的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的________上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。流程简图
(3)外植体：离体培养的植物器官、组织或细胞。(4)脱分化：________的细胞，在一定的激素和营养等条件的诱导下，失去其特有的___________，转变成未分化细胞的过程。(5)愈伤组织：已经分化的细胞经__________，转变成未分化的细胞，进而形成不定形的_________团块，称为愈伤组织。(6)再分化：________能重新分化成________等器官，该过程称为再分化。
2．菊花的组织培养(1)实验原理：植物细胞一般具有_______。(2)实验步骤外植体的消毒：将流水冲洗后的外植体用________消毒30 s，用无菌水清洗2～3次后，再用______________处理30 min，用无菌水清洗2～3次。外植体的分割：用无菌滤纸吸去表面的水分，用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段。↓接种：在____________旁，将外植体的1/3～1/2插入____________的培养基中。↓
培养：将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18～22 ℃的________中培养。定期观察和记录________的生长情况。↓转移培养：将生长良好的愈伤组织转接到________的培养基上。长出芽后，再将其转接到________的培养基上，进一步诱导形成试管苗。↓移栽：将试管苗移植到消过毒的___________上，壮苗后再移栽入土。
知识点三 植物体细胞杂交技术1．概念将__________的植物体细胞，在一定条件下融合成__________，并把杂种细胞培育成__________的技术。
(1)去壁：用________________去除植物细胞壁，获得原生质体。(2)人工诱导原生质体融合的方法①物理法：________法、________法等。②化学法：______________融合法、______________融合法等。
3．意义克服不同种生物____________的不亲和性。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．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。( )2．在植物组织培养过程中，细胞的遗传物质一般都发生改变。( )3．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( )4．在植物组织培养过程中需要给予光照，以诱导脱分化过程。( )
× 提示：具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现出全能性。
× 提示：植物组织培养主要是通过细胞分裂和分化实现的，遗传物质一般不会发生改变。
× 提示：植物组织培养过程中，脱分化过程是要求避光培养的。
5．植物体细胞杂交要先去除细胞壁的原因是细胞壁阻碍了原生质体的融合。( )6．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是产生新的细胞壁。( )7．植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种细胞。( )8．植物体细胞杂交过程中，原生质体融合的结构基础是细胞膜的流动性。( )9．植物体细胞杂交只能在同种植物间操作。( )10．细胞工程可以通过在分子水平上的操作，获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品。( )
课程标准1.阐明植物组织培养是在一定的条件下，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来源的植物体细胞在一定的条件下融合成杂种细胞，继而培育新植物体的技术。素养达成1.说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。(科学思维)2．查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。(科学探究)
设疑激趣“春风欲擅秋风巧，催吐幽兰继落梅。”素有“天下第一香”之称的兰花(如图所示)，其优美高雅的叶片和芳香艳丽的花朵，自古以来就是文人墨客吟诗作赋的对象。但是，兰花在自然条件下播种繁殖的难度很大，需要较长时间才能获得少量幼苗。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？
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一 植物组织培养技术活动1 阅读下列资料思考完成下列问题：科学家曾经应用植物组织培养技术，将菊花茎段韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株(如图)。
1．这一科学实验证明了植物细胞具有_________。 2．上述菊花幼嫩的茎段细胞能发育成完整新植株的原因是_____________________________。3．利用菊花的花药能培养成完整的植株吗？
细胞中具有本物种全套的遗传信息
活动2 下图为植物组织培养的过程，请据图回答问题。1．①→②过程为__________，对光的要求是________；②→③过程为__________，对光的要求是________。 2．①→②与②→③的培养基不同，最大差异是____________和___________的比值不同。 3．①→④过程在生殖方式上属于________生殖。
4．在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 5．在组织培养过程中，诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基的成分有什么不同？
提示：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。
提示：三种培养基成分的不同是生长素和细胞分裂素的比例不同。
6．诱导愈伤组织期间一般不需要光，后续培养过程中，为什么每日要给予适当时间和强度的光照？ 7．若培养物取自植物的幼茎、叶片等含有叶绿体的部位，愈伤组织中是否会含有叶绿体？
提示：后续培养过程中，给予适当时间和适宜强度的光照的目的是诱导叶绿素的形成，进一步形成叶绿体以进行光合作用。
提示：培养物经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，因此愈伤组织中不含有叶绿体。
[特别提醒](1)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体或分化成其他各种细胞。(2)细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因此仍然具有全能性。
[知识拓展](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)生长素和细胞分裂素用量的比例可影响植物细胞的发育方向。
1.细胞的全能性(1)植物细胞具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传信息。(2)现实体现：在生物的生长发育过程中，生物体内的细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞内的基因会选择性地表达。2．细胞全能性大小的比较(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。(3)体细胞：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，幼嫩的细胞>衰老的细胞。
3．植物细胞表现全能性的条件(1)离体状态。(2)营养物质：种类齐全、比例合适。(3)植物激素：生长素、细胞分裂素。(4)外界条件：适宜的温度、pH和光照(愈伤组织的形成和生长需要避光培养，分化培养需照光)等。(5)无菌操作。
4．植物组织培养的过程
5．植物组织培养技术的注意事项(1)外植体的选择与制备①外植体的选择：外植体脱分化的难易因植物种类、器官来源及生理状况的不同而不同。一般来说，植物的花和幼嫩的组织脱分化相对比较容易，而植物的茎、叶和成熟的组织较难。②制备外植体首先要消毒，其次要选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。(2)无菌操作植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程要进行严格的无菌操作。
(3)光照的控制对于植物组织培养来说，光照条件非常重要。在愈伤组织的诱导阶段往往要避光培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织(如果是在光照条件下，容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)。当愈伤组织分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。(4)植物激素的使用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性激素，两类激素的浓度及用量的比例等都会影响实验结果。
6.菊花组织培养实验的注意事项(1)条件控制：植物组织培养过程中光照条件的控制非常重要，包括光照强度、光照时间和波长等。在形成愈伤组织的脱分化阶段往往需要暗培养，而在再分化的过程中一定要有光照。脱分化阶段的暗培养有利于细胞的脱分化，产生愈伤组织，因为在光照条件下细胞容易分化产生维管组织，不利于产生大量的愈伤组织。再分化阶段要有光照，这样有利于诱导形成叶绿素。 (2)取材：取幼嫩茎段。外植体的遗传特性、取材的位置都会影响愈伤组织的再分化能力。
(3)接种：菊花茎段插入培养基时应注意方向，将形态学下端插入培养基，不要倒插。(4)消毒和灭菌：培养基中含有丰富的营养物质，不仅有利于培养物的生长，也有利于各种杂菌的生长。一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养，而且还会产生大量对培养物有害的物质，导致培养物死亡。
1．(学业水平一、二)在植物体内，茎的顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，这是因为( )A．细胞核失去了全能性B．不同细胞的基因是不同的C．细胞中基因的表达有选择性D．细胞核中的基因发生了不同的变异
解析：茎顶端分生组织的细胞，其细胞核没有失去全能性，A错误；同一个体的所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都具有相同的遗传物质，B、D错误；由于细胞中基因的选择性表达，使得茎顶端分生组织的细胞具有细胞周期，但不能表现出全能性，C正确。
2．(学业水平一、二)植物组织培养过程中的脱分化是指( )A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程B．未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D．取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
解析：植物组织培养中的脱分化是指离体的植物器官、组织、细胞培养产生愈伤组织的过程。
3．(学业水平三、四)下面是植物组织培养过程示意图，相关说法正确的是( )A．上述植物组织培养的过程依据的生物学原理是植物细胞具有全能性B.需要对外植体进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染C．外植体若是月季的花药，则图中的①过程需要光照D．外植体若是菊花的根尖组织，因细胞中没有叶绿体，故培养成的新植株叶片无色
解析：植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化过程，月季花药的脱分化过程不需要光照，幼小植株形成后才需要光照，C错误；菊花根尖组织中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。
4．(学业水平三、四，不定项选择)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下图。下列叙述正确的是( )A．过程①获得的原生质体需悬浮在30%蔗糖的溶液中B．过程②需提高细胞分裂素的比例以促进芽的分化C．过程③需用秋水仙素处理，以诱导细胞壁再生D．原生质体虽无细胞壁，但仍保持细胞的全能性
解析：过程①获得的原生质体不能悬浮在30%的蔗糖溶液中，30%的蔗糖溶液可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项正确；过程③不需用秋水仙素处理，愈伤组织细胞就已经有了细胞壁，且秋水仙素也不会诱导细胞壁的形成，C项错误；原生质体虽无细胞壁，但含有细胞核等结构，即含有全部的遗传信息，原生质体仍保持细胞的全能性，D项正确。
学习主题二 植物体细胞杂交技术活动1 阅读教材P36－38内容，思考并回答下列问题：1．从结果上看杂种植株在遗传上有何特点？从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
提示：遗传物质来自两个亲本，具有双亲的遗传性状。染色体数目增加属于染色体数目变异。
2．从新品种培育的角度分析，植物体细胞杂交技术最大的优点是什么？ 3．科学家采用体细胞杂交的方法得到了“番茄—马铃薯”杂种植物，但这种植物并没有地上结番茄，地下长马铃薯。你如何解释这一现象？
提示：克服了不同种植物远缘杂交不亲和的障碍，使不同种植物杂交成为可能。
提示：基因之间、基因与基因产物之间、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，两种生物的基因结合到一个细胞中之后，不能按照原来的顺序表达了。
活动2 以下为植物体细胞杂交技术的流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，二者所含有的染色体组分别是AA和BB。请据图分析并回答问题。
(1)①过程的目的是____________，所用的酶为________________。 (2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和③，c的细胞类型有____________________________(不考虑三个或三个以上细胞的融合，用染色体组成表示)。 (3)在采用化学法进行②过程时，一般是用_____________作为诱导剂。 (4)植物体细胞杂交与自然状况下的杂交相比，前者的重要意义是__________________________。
AA、BB、AAAA、BBBB、AABB
克服了远缘杂交不亲和的障碍
[方法技巧]1．体细胞杂交后细胞内染色体数目、染色体组数目及基因型的判断体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因型、还是染色体组都是两亲本之和。若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
2．植物体细胞杂交过程中的注意事项(1)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于植物细胞质浓度，这不仅能为原生质体提供营养，而且还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。(2)体细胞两两融合的细胞类型有3种(AA、BB、AB)，而真正符合要求的是AB，因此要对融合细胞进行筛选。
(3)体细胞杂交过程中涉及的遗传知识①从生殖类型上看，植物体细胞杂交技术没有生殖细胞的形成和结合，属于无性生殖，变异类型是染色体数目的变异，形成的是异源多倍体，由于含有两个亲本的遗传物质，因此理论上应具有两个亲本的遗传性状。②体细胞杂交培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂的过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
1.植物体细胞杂交的原理原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
2．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
3．植物体细胞杂交过程中杂种细胞的类型诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)(1)未融合的细胞：A和B。(2)两两融合的细胞：AA、BB和AB。(3)多细胞融合的细胞：AAA、BBB、ABB、AAB等。
4．植物体细胞杂交与植物有性杂交中遗传物质的变化设白菜细胞含2x条染色体，2个染色体组；甘蓝细胞含2y条染色体，2个染色体组。
1．(学业水平一、二)植物体细胞融合完成的标志是( )A.细胞膜发生融合 B．产生新的细胞壁C.细胞质发生融合 D．细胞核发生融合
解析：植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合，又有细胞核的融合。植物细胞的最外层为细胞壁，融合前应去除细胞壁，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。
2．(学业水平一、二)植物体细胞杂交所用技术与原理不相符的是( )A.纤维素酶、果胶酶处理——酶的专一性B.植物组织培养——细胞的增殖C.原生质体融合——生物膜的流动性D.紫草细胞培养——细胞分裂
解析：细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，利用酶的专一性，纤维素酶和果胶酶能够去细胞壁，原理相符，A不符合题意；植物组织培养技术利用了细胞的全能性，B符合题意；原生质体融合的过程中，利用了细胞膜的流动性，原理相符，C不符合题意；紫草细胞培养利用了细胞分裂的原理，原理相符，D不符合题意。
3．(学业水平三、四)以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB，据图分析正确的是( )A.经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型B.图中①至⑤过程涉及细胞的分裂和分化，但不涉及减数分裂C.植物体细胞杂交技术的最终目的是得到含有细胞壁的杂种细胞D.②过程通常利用PEG或灭活的病毒诱导
解析：若只考虑细胞两两融合的情况，则融合的细胞有三种：AAAA、BBBB、AABB，另有些细胞可能没有融合，所以共有五种细胞：AAAA、BBBB、AABB、AA、BB，A错误；图中①至⑤过程涉及细胞的分裂和分化，但不涉及减数分裂，B正确；植物体细胞杂交技术的最终目的是得到含有两种植株性状的杂种植株，C错误；②是诱导原生质体融合的过程，常使用聚乙二醇作为诱导剂，也可用电激或离心的方法，灭活的病毒只能用于诱导动物细胞融合，D错误。
4．(学业水平三、四，不定项选择)植物体细胞杂交需要分离出有活力的原生质体，研究者通过实验研究了酶解时间对原生质体产量和活力的影响，结果如图。注：原生质体活力＝(有活力的原生质体数/原生质体总数)×100%
相关叙述错误的是( )A.利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体B.随酶解时间延长两种原生质体产量均先增加后减少C.清水紫花苜蓿和里奥百脉根的最佳酶解时间分别为10 h和14 hD.原生质体活力可通过质壁分离与复原实验进行验证
解析：细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，则利用纤维素酶和果胶酶去壁后可分离得到原生质体，A正确；据图分析，随酶解时间延长两种原生质体产量均先增加后减少，B正确；据图分析，清水紫花苜蓿和里奥百脉根的最佳酶解时间分别为10 h和12 h，C错误；原生质体已经去除细胞壁，不能发生质壁分离和复原，D错误。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1.细胞的全能性是指( )A．细胞具有各项生理功能B．已分化的细胞能恢复到分化前的状态C．已分化的细胞全部能再进一步分化D．细胞仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能
解析：由于细胞分化，每种细胞具有特定的形态、结构和生理功能，A错误；已经分化的细胞一般一直保持分化后的状态，直到死亡，细胞分化具有持久性，B错误；高度分化的细胞不能进一步分化，C错误；细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能，D正确。
2．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的( )A．消毒灭菌 B．适宜的温度C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
解析：形成愈伤组织，需要在消毒灭菌条件下进行。因为只有在消毒灭菌条件下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否则培养基内将长出许多微生物，与离体细胞争夺营养与生存空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
3．下面是“白菜—甘蓝”杂种植株培育过程示意图。
下列叙述中正确的是( )A.如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体，按相同的方法操作也可得到与图示基因型相同的杂种植株B．可以通过在0.3 g/mL蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活C．该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，一般不会发生基因重组D．植物组织培养时利用的培养基和无土栽培时利用的营养液成分完全相同
解析：卵细胞是经减数分裂形成的，遗传物质减半，用卵细胞杂交得到的植株的细胞的遗传物质是体细胞杂交的一半，A错误；原生质体没有细胞壁，不会发生质壁分离，B错误；植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂，只能发生细胞分化、染色体变异或基因突变，不会发生基因重组，C正确；植物组织培养时细胞要离体，最初一段时间不能进行光合作用，因此植物组织培养利用的培养基中需要添加有机物，还需要添加琼脂作为凝固剂，D错误。
4．(不定项选择)下列有关植物体细胞杂交的叙述，正确的是( )A．有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B．需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁C．利用聚乙二醇可以促进原生质体融合D．植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞
解析：植物体细胞杂交之前，需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；进行原生质体间的融合，必须要进行人工诱导，如可用聚乙二醇促进原生质体融合；植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞，并将该杂种细胞培育成新的植物体的技术。
5．科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：
(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。(2)过程①常用的酶是_________________，细胞融合完成的标志是________________。(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_____种不同的原生质体，当观察到_________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光
解析：(1)植物体细胞杂交是将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，再利用植物组织培养技术把杂种细胞培育成新的植物体的技术，所以植物体细胞杂交依据的生物学原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)过程①是去除植物细胞的细胞壁以获得原生质体，而植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，依据酶的专一性，常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁。(3)依题意可知，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯原生质体膜上的蛋白质，所以融合后根据细胞膜表面呈现荧光的不同可观察到3种不同类型的原生质体：红色荧光标记的番茄原生质体及其融合后的原生质体、绿色荧光标记的马铃薯原生质体及其融合后的原生质体、红色荧光和绿色荧光共同存在的番茄与马铃薯的原生质体融合后所形成的原生质体。当观察到融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光时，可判断该原生质体是由番茄和马铃薯的原生质体融合而成的。
(4)过程③和过程④依次为______________，过程④中的培养基常添加的植物激素是___________________。(5)若番茄细胞中有m条染色体，马铃薯细胞中有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期有________条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于________倍体植株。
解析：(4)过程③表示将杂种细胞培育成愈伤组织，属于植物组织培养过程中的脱分化；过程④表示将愈伤组织培育成植物体，该过程属于再分化，培养基常添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。(5)杂种细胞的染色体数为融合前两种细胞染色体数之和，即(m＋n)条。“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期，着丝粒分裂、姐妹染色单体分开，使得杂种细胞中的染色体数目加倍为2(m＋n)条。杂种植株的花粉经离体培养形成的植株属于单倍体。
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材第1小节(一)从社会中来提示：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。
(二)探究·实践1．提示：用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。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。导致外植体被污染的原因可能有：培养基、接种工具灭菌不彻底；外植体消毒不彻底；操作过程不符合无菌操作要求等。2．提示：观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出了愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。
3．提示：做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录，可以分组配制不同的培养基，如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。4．提示：生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12 h。掀开塑料薄膜24 h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移栽的成活率，看看移栽是否合格。
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