2021版新高考生物培优大一轮复习讲义：原选修1、选修3部分内容第4讲细胞工程

第4讲　细胞工程

植物细胞工程技术及其应用

1．细胞工程的概念

(1)原理方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法。

(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

(3)达到目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

(4)类型：根据操作对象的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。

2．细胞的全能性

(1)含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。

(2)物质基础：细胞内含有本物种全部的遗传信息。

(3)植物细胞全能性表达的条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜的外界条件。

3．植物组织培养技术

(1)理论基础：植物细胞的全能性。

(2)填写操作过程图

―→

图中①表示脱分化，②表示再分化，A表示愈伤组织，B表示丛芽或胚状体。

(3)培养条件

①无菌：培养基灭菌、培养材料和培养器械消毒。

②固体培养基：大多由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。

③光照：脱分化阶段不需要光照。

④激素调控：培养基中生长素和细胞分裂素的比例调控组织培养进程。

4．植物体细胞杂交技术

(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。

(3)过程

(4)意义：克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍、获得杂种植株。

5．植物细胞工程的实际应用

(1)植物繁殖的新途径

①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

②作物脱毒：选取作物茎尖、根尖等无毒组织进行组织培养，获得脱毒苗的技术。

③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料，经过人工薄膜包装得到的种子，可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。

(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。

(3)细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。

1．激素比例与细胞分裂分化的关系

(1)适当提高生长素与细胞分裂素的比例容易生根。

(2)适当提高细胞分裂素与生长素的比例容易生芽。

(3)比例适中诱导产生愈伤组织。如图所示：

2．对不同物种植物体细胞杂交和有性杂交的比较

(1)结果不同

①体细胞杂交：不管染色体数、基因组还是染色体组都采用直接相加。

②植物有性杂交：先减半再相加。

(2)适用的定律不同

①有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律。

②植物体细胞杂交：属于无性生殖，不符合孟德尔遗传定律。

1．研究人员选取番茄叶片进行植物组织培养，制备人工种子，尝试利用箭头及简洁的文字写出其制备流程图。

[提示]　番茄叶片→叶组织块愈伤组织有生根发芽能力的胚状体结构人工种子。

2．结合诱变育种从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及步骤。

[提示]　体细胞诱变育种。利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变，在利用植物组织培养技术发育成完整植株，然后筛选培育出抗寒品种。

植物组织培养过程分析

1．(2019·河北唐山市高三模拟)传统的人工繁殖兰花的方法是分株繁殖和用种子播种，随着科学技术的进步，人们开始采用“组织培养繁殖兰花”。

(1)植物组织培养是在__________和人工控制条件下，将____________的植物组织、器官、细胞，培养在人工配制的________上，诱导其产生________、丛芽，最终形成完整植株的过程。

(2)兰花的叶肉细胞之所以能培养为新个体，是因为细胞中含有___________

_________________，具有发育成完整个体的潜能，这种潜能叫____________。

(3)有人想到利用植物体细胞杂交技术解决兰花生根速度慢、幼苗生存能力弱的好办法，但操作后得到的“韭菜—兰花”，并没有预想中的“繁殖容易，香气浓郁”，可能的原因是____________________________；培育该杂种植物的过程中，遗传物质的传递________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传规律。

[解析]　(1)植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

(2)兰花的叶肉细胞中含有本物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能，即具有细胞全能性。

(3)利用植物体细胞杂交技术获得的“韭菜—兰花”并没有预想中的“繁殖容易，香气浓郁”，可能是因为两个物种之间的基因相互影响，导致某些基因无法正常表达；在植物体细胞杂交技术过程中没有发生减数分裂，因此遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。

[答案]　(1)无菌　离体　培养基　愈伤组织　(2)本物种的全部遗传信息　细胞的全能性　(3)两个物种之间的基因相互影响，导致某些基因无法正常表达　不遵循

2．(2019·湖北省武汉市高三模拟)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2,4­D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2,4­D浓度应为__________( 填“0.5”“1.0”或“2.0”)mg/L。

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)。

[解析]　(1)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，2,4­D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2,4­D浓度应为 1.0 mg/L，若2,4­D浓度应为0.5 mg/L，则细胞生长速率太慢，若2,4­D浓度应为 2.0 mg/L，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。

[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

植物体细胞工程及应用

3．(2019·河南省八市高三测试)如图为科研人员用两种方法繁殖苗木的示意图，据图回答下列问题：

(1)③④过程中常用到的激素有___________________________________。

③④⑤中不需要进行光照的是过程________________。

(2)通过甲、乙两种途径获得的B、C植株的遗传性状与A相同，原因是____________________________________。

(3)某同学认为甲途径中的①过程包含了乙途径中的③④过程，你认为此说法________(填“正确”或“不正确”)，原因是_________________________。

(4)人工种子中的a、b、c分别相当于天然种子中的________。

(5)若对优质葡萄进行扩大种植，宜采用的繁殖方式________(填“甲”或“乙”)途径；若对稀有的珍贵花卉进行扩大种植，宜采用的繁殖方式是________(填“甲”或“乙”)途径。

[解析]　甲途径为枝条的扦插繁殖，在插条的下端生出不定根，枝条上的侧芽发育为主枝，即可得到完整植株。由于整段枝条没有脱分化转变为愈伤组织，因此途径甲不包括③过程。利用扦插的方法繁殖后代简便易行，并且扦插的葡萄枝条很容易成活；稀有的珍贵花卉不适用扦插方法，因为能获取的枝条很少，因此可取很小一部分组织进行组织培养，以获得大量后代。

[答案]　(1)生长素、细胞分裂素　③　(2)都是A经过无性生殖得到的　(3)不正确　③④分别为脱分化、再分化过程，而①过程中的扦插枝条并没有脱分化变成愈伤组织　(4)种皮、胚、胚乳　(5)甲　乙

4．(2019·云南三中高三月考)某二倍体药用植物甲含有有效成分A，科研小组设计了相关实验，根据所学知识回答：

 (1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是____________。利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到____________。

(2)现另有染色体数目与甲相同的二倍体药用植物乙，乙含有效成分B。科研小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物，可利用____________技术获得杂种植株。该方法首先要利用________酶和________酶除去细胞壁，得到具有活力的____________，再用________(填化学诱导剂)诱导二者融合后，进一步培养形成愈伤组织，然后经过________形成完整的杂种植株。

(3)假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是__________________________________________。

[解析]　(1)茎尖分生组织的病毒很少，或没有感染病毒，选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗。愈伤组织诱导形成的胚状体和营养物质经人工薄膜包装后可得到人工种子。

(2)二倍体药用植物甲含有效成分A，二倍体药用植物乙含有效成分B，利用植物体细胞杂交技术可突破远缘杂交不亲和的障碍，获得杂种植株。细胞壁是非生命结构，进行植物体细胞杂交时，首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，得到具有活力的原生质体，再用聚乙二醇诱导二者融合为杂种细胞，杂种细胞经进一步培养形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成完整的杂种植株。

(3)从细胞水平看，甲和乙有性杂交的后代中无同源染色体，不能进行正常的减数分裂，所以不能产生可育配子；而植物体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有同源染色体，可进行正常的减数分裂，产生可育配子。

[答案]　(1)获得脱毒苗　人工种子　(2)植物体细胞杂交　纤维素　果胶　原生质体　聚乙二醇　再分化(分化)　(3)减数分裂过程中，前者染色体联会异常(或无同源染色体，不能联会)，而后者染色体联会正常

动物细胞工程

1．动物细胞培养

(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。

(2)原理：细胞增殖。

(3)培养过程

(4)培养条件

①无菌、无毒环境

②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度：36.5 °C±0.5  ℃，适宜的pH：7.2～7.4。

④气体环境

2．动物体细胞核移植技术和克隆动物

(1)动物体细胞核移植技术的过程

(2)原理：动物体细胞核具有全能性。

(3)应用

①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

②保护濒危物种。

③生产医用蛋白。

④作为异种移植的供体。

3．动物细胞融合

(1)原理：细胞膜的流动性。

(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电刺激等。

(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

4．单克隆抗体制备

(1)单克隆抗体制备过程

(2)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。

(3)单克隆抗体的应用：作为诊断试剂；制成“生物导弹”；用于治疗疾病和运载药物。

1．动物细胞培养和核移植时注意的五个问题

(1)在分散细胞时，需用胰蛋白酶分散细胞，不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8，胰蛋白酶作用的适宜pH为7.2～7.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4。

(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。

(3)克隆动物是由重组的细胞经培养而来的，该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本，其遗传物质来自两个亲本。

(4)克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供去核卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。

(5)从生殖方式的角度看，动物体细胞核移植技术(克隆)属无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。

2．单克隆抗体制备过程的关键分析

(1)对动物免疫的原因：B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。

(2)杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，不仅具有浆细胞产生特异性抗体的能力，还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力，可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺点，而大量生产单克隆抗体。

1．表述动物细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的原因。

[提示]　动物胚胎的细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。

2．动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。

血清对正常细胞和癌细胞培养的影响

写出从该图提供的信息可以获得的正确结论。(写出三点)

[提示]　(1)有无血清对正常细胞培养的影响不同。(2)培养基中补充血清有助于正常细胞的培养。(3)培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大。

动物细胞培养过程及所需条件

1．脂多糖来源于革兰氏阴性细菌，是造成感染性休克的主要原因之一，同时也可造成肺损伤和肺泡细胞的凋亡。为探究脂多糖诱导人正常肺上皮BEAS­2B细胞凋亡的作用，请根据以下提供的实验材料及结果完善实验思路并得出结论。

材料与用具：人正常肺上皮BEAS­2B细胞、胎牛血清、动物细胞培养液、胰蛋白酶、100 mg/L脂多糖(LPS)等。

(要求与说明：细胞培养条件适宜，实验仪器、试剂、用具及操作不作要求。)

实验思路：

(1)将人正常肺上皮BEAS­2B细胞培养于添加了______的________中。当细胞处于快速生长期时，用________将细胞消化并悬浮培养。

(2)……

实验结果如图所示：

LPS剂量和时间对BEAS­2B细胞活力影响结果柱形图

由此可以得出的结论是____________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________。

[解析]　(1)结合实验目的及实验材料分析，动物细胞培养过程中培养基需要加入天然成分动物血清，即应将人正常肺上皮 BEAS­2B细胞培养于添加了胎牛血清的动物细胞培养液中；细胞具有贴壁生长的特性，当增殖到细胞表面相互接触时，就会产出接触抑制，导致细胞不能分裂，当细胞处于快速生长期时，应用胰蛋白酶将细胞分散成单个细胞并制成细胞悬液进行培养。

(2)根据实验结果的柱形图情况可得出实验结论：如图中，当LPS浓度为10 mg/L和100 mg/L时，细胞活力较对照组显著降低；如图中，经过不同处理时间后，细胞活力随作用时间延长显著下降。

[答案]　(1)胎牛血清　动物细胞培养液　胰蛋白酶　(2)当LPS浓度为10 mg/L和100 mg/L时，细胞活力较对照组显著降低；经过不同处理时间后，细胞活力随作用时间延长显著下降

细胞核移植技术及应用

2．(2019·武汉市高三模拟)克隆猴是我国科学家用体细胞克隆出的世界首例灵长类动物，其步骤如下：

(1)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的B猴体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证_______________________________ __________________(答出3点)。核移植前还需对A猴的卵母细胞进行去核操作，其目的是______________________________________________________。

(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过__________和胚胎移植，才能得到克隆猴。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行________处理。

(3)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主要是______________________________________________________。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路_______________________

___________________________。

[解析]　(1)动物细胞培养的条件有营养条件、无菌无毒、适宜的环境条件(包括温度、pH及适宜的气体环境)等。图示中的A猴为雌性，应去核，目的在于保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体B猴。

(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过早期胚胎培养和胚胎移植。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行同期发情处理。

(3)去核卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，因此供体的细胞核需移植到去核卵母细胞中。由此可知，从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中，可以使体细胞恢复分裂分化能力。

[答案]　(1)无菌、无毒、适宜的气体环境　保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体　(2)早期胚胎培养　同期发情　(3)卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质　从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中

动物细胞融合技术及单克隆抗体的制备

3．(2019·南昌市八一中学高三模拟)科学家研发出抗HPV的单克隆抗体可高效准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。回答下列问题：

(1)单克隆抗体具有的主要优点是___________________________________。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有____________________________

_________(答出两点)。

(2)将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外(只考虑两两融合)，可能还有______________________，出现多种类型细胞的原因是____________________________，诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有______________________________________(答出三点)等。

(3)据报道，科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。请据此设计两种制备单克隆抗体的新思路：①_____________________；②___________________。

[解析]　 (1)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有动物细胞培养、动物细胞融合。

(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，若只考虑两两融合，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有融合的具有同种核的细胞(B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞)。因为细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，因此会出现多种类型细胞。诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有聚乙二醇(或PEG)、灭活的病毒、电刺激等。

(3)由设问给定的信息可利用基因工程技术向浆细胞中导入prG并让其表达；也可利用核移植技术将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行细胞培养。

[答案]　(1)特异性强、灵敏度高　动物细胞培养、动物细胞融合　(2)骨髓瘤细胞自身融合细胞、B淋巴细胞自身融合细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%　聚乙二醇、灭活病毒、电刺激　(3)①通过基因工程向浆细胞内导入prG，并让其表达　②将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行培养

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2019·江苏高考)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%蔗糖溶液中

B．过程②需提高生长素的比例以促进芽的分化

C．过程③需用秋水仙素处理诱导细胞壁再生

D．原生质体虽无细胞壁但仍保持细胞的全能性

D　[原生质体在30%的蔗糖溶液中会失水皱缩，A错误；②诱导芽分化时，需要提高细胞分裂素的比例，B错误；③可以表示诱导根的分化形成幼苗，此时细胞壁已经形成，C错误；原生质体无细胞壁，但由于含有一整套的遗传物质，故具有全能性，D正确。故选D。]

2．(2020·山东等级考模拟)下列关于单克隆抗体制备的说法，正确的是

(　　)

A．将特定抗原注射到小鼠体内，可以从小鼠血清中获得单克隆抗体

B．经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可分泌单克隆抗体

C．诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，发生融合的细胞均为杂交瘤细胞

D．筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选分泌单克隆抗体的细胞

D　[制备单克隆抗体过程中，可以从体外杂交瘤细胞的培养液中或体内小鼠腹腔中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B淋巴细胞高度分化，不能增殖，无法分泌单克隆抗体，B错误；发生融合的细胞可能有三种：B淋巴细胞—B淋巴细胞、B淋巴细胞—骨髓瘤、骨髓瘤—骨髓瘤，C错误；制备单克隆抗体时，需筛选两次，第一次得到杂交瘤细胞，第二次得到既能无限增殖又能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，D正确。]

3．(2019·全国卷Ⅱ)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。

(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_______________________________________________

______________________________________________________________________

____________________________(答出2点即可)。

(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是__________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、________和________等几类物质。

(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。

(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是___________________________

_____________________________________________________(用流程图表示)。

[解析]　(1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。(4)将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是含目的基因的细胞愈伤组织小植株。

[答案]　(1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快　(2)有利于胚状体进行呼吸作用　矿质元素　糖　(3)茎尖　(4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株

4．(2019·全国卷Ⅲ)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。

→→→

①　　　　　②　　　　　　　③

→→

④　 　　　⑤　　　　　　　⑥

回答下列问题。

(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。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)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是__________________。

(3)从步骤⑤到步骤⑥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)步骤⑥要进行照光培养，其作用是__________________。

(5)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。

[解析]　(1)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全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导愈伤组织形成)和步骤⑥(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，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要光照培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。

[答案]　(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成层容易诱导形成愈伤组织　(3)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　分化(或再分化)　(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　(5)遗传特性　无性