第33讲 植物细胞工程-备战2025年高考生物一轮复习精优课件

这是一份第33讲 植物细胞工程-备战2025年高考生物一轮复习精优课件，共30页。PPT课件主要包含了细胞工程的概念，细胞生物学，发育生物学，细胞器，2分类，1概念，2全能性定义，3全能性原因，植物细胞具有全能性，③植物细胞＞动物细胞等内容，欢迎下载使用。

①应用原理：_____________、分子生物学和____________。②操作水平：__________、细胞或________水平。③操作目的：有目的地获得特定的_______、组织、器官、______或其产品。
植物细胞工程：植物组织培养；植物体细胞杂交。动物细胞工程：动物细胞培养；动物细胞核移植；动物细胞融合；生产单克隆抗体
是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
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。
(1)基本原理（理论基础）：
2.植物组织培养的基本原理
(4)全能性大小比较：
①受精卵＞生殖细胞＞体细胞
离体、营养物质、激素、适宜的温度和pH
(5)全能性表现条件：
②分化程度低的细胞>分化程度高的细胞
植物组织培养、花药离体培养
离体的植物器官、组织或细胞
一般选芽尖、茎尖、形成层，因为其分化程度低，容易诱导愈伤组织。
3.植物组织培养技术过程
脱分化：已分化细胞→失去原有结构和功能→未分化细胞再分化：愈伤组织重新分化为根或芽等的过程
外植体的1/3~1/2插人诱导 的培养基中
(2)探究实践——菊花的组织培养
次氯酸钠溶液处理30min
外植体切成0.5～1cm长的小段
用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记
外植体一般要进行 处理，而培养基及其他的操作器具一般要进行_______处理。
15～20d后，转接到 的培养基上
长出芽后，再将其转接到 的培养基上，
移栽前先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日。用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的 或 等环境中，待其长壮后再移栽入土。
每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
分芽生根！先分裂素高→诱导芽再生长素高→诱导根
需光，光有利于分化，诱导叶绿素形成 [分化培养基]
[激素的具体使用情况] 选择性必修3 P116“附录1”：(1) 诱导菊花　　　　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。(2) 诱导菊花　　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　　的培养基：将上述MS培养基中NH4NO3、KNO3、KH2PO等用量减半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，质量浓度均为0. 1 mg/L。
4. 植物组织培养技术条件：植物激素（生长素和细胞分裂素）营养物质 ( 其中的蔗糖作用：提供营养物质、维持细胞渗透压）适宜的培养条件离体、无菌条件[思考] 1.为什么要离体？在特定的时间和空间下，细胞在机体内会选择性表达形成相应的组织和器官，而不会形成一个完整个体。
2.无菌操作的目的可能有：①防止污染的微生物与培养物竞争营养物质。②微生物生长过程中会产生有害的物质，导致培养物死亡。
拓展：植物组织培养的两种途径
胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。
1.A、B过程分别为 。C是 。 A过程细胞分裂方式是 ， B过程细胞分裂方式是 ,同时也进行 。 A过程一般 光照；B过程需要光照，因为 。2.影响A、B过程的关键因素是 ，主要是 和 ，二者添加的 会影响脱分化和再分化过程。3.植物组织培养是一个 过程。（填“无性繁殖”、“有性繁殖”）
A B
【练习】下列是植物组织培养流程图，请回答：
外植体只能是体细胞，才能使培育出的植物体基因型与原植株的基因型相同；若外植体取花粉，则培育出的是单倍体，不能获得与原植株基因型相同的植株
1.[2022浙江高考] 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. 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. 不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
2.(2023·江苏南京调研)关于植物组织培养的再分化过程，说法错误的是(　　)A.再分化过程中，不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质B.脱分化与再分化过程所使用的培养基主要是激素浓度及用量比例的不同C.再分化过程在实验室或植物组织培养车间进行，需要避光处理D.再分化过程中，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化
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植物体的技术。
细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
番茄（2n=24），马铃薯（4n＝48）。1.若两种植物进行杂交，则细胞的染色体数为 ；2.若两种植物进行体细胞杂交，培育出来的植株的细胞染色数为 。　　
等渗溶液进行，但植物细胞培养时，培养基应该是低渗溶液，保证植物吸收无机盐的同时能渗透吸水
结合”植物体细胞杂交技术“流程图，思考以下问题：1.如何去除细胞壁，又不影响细胞的活性？2.原生质体 原生质层3.原生质体的融合体现了 。4.诱导融合的方法有哪些？5.新细胞壁的形成与　　 （填细胞结构）相关。6.杂种细胞发育成为杂种植株体现了 。7.植物体细胞杂交技术成功的标志是 ；　杂种细胞形成标志是 。8.过程②后两两融合形成的种类有：9.优点：
酶解法（纤维素酶、果胶酶）
物理方法：电融合法、离心法化学方法：聚乙二醇融合法、 高Ca2+-高pH融合法
指去除细胞壁的细胞。动物细胞可看做是原生质体。
指细胞膜、液泡膜和两层膜之间的细胞质。
A-A B-B A-B
打破生殖隔离，实现远缘杂交，培育新品种
但由于杂种细胞合成之后，分裂过程中会发生部分染色体丢失的现象，所以获得的杂种植株不能具有亲本的全部优良性状
蜗牛消化道提取液中也有酶
拓展应用“番茄-马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？
生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以“番茄-马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
【练习】
1.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
2.白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）进行杂交（相互授粉），所得植株白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
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（异源）四
（异源）二
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[思考] 是新物种吗？植株是否可育？
(1)一般情况下，分化程度越高的细胞其全能性越低(　　)(2)无论脱分化还是再分化，过程中均需提供光照(　　)(3)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的(　　)(4)常选用胡萝卜根的形成层进行组织培养(　　)(5)植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素的比值始终不变(　　)(6)植物组织培养过程中所用器械需要进行消毒处理(　　)
(7)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞诱导融合(　　)(8)形成杂种细胞就完成了植物体细胞杂交过程(　　)(9)细胞融合时不只形成杂种细胞，还形成同种细胞融合的细胞(　　)(10)用纤维素酶和果胶酶酶解法获得的植物原生质体失去了细胞全能性(　　)
苜蓿是一种豆科牧草，其叶片中的水溶性蛋白质会导致反刍动物患臌胀病。百脉根的叶片富含单宁,能防止该病发生。用紫花苜蓿和百脉根培育抗臌胀病的新型牧草，流程如图所示,已知R-6G 可阻止线粒体的功能,IOA能抑制细胞分裂。
去除细胞壁、过程①诱导植物原生质体融合。分别用什么方法？
PEG（或电激或离心或高Ca2+-高pH融合法）
获得的原生质体分别用IOA 和R 6G 处理后进行融合，培养后，只有______ 细胞才能生长出愈伤组织，原因是?
融合的杂种 融合的杂种细胞生理互补，细胞代谢正常，能正常分裂
由杂种细胞团经过过程②③的培育得到幼苗，依据的生物学原理是_____________________。图示培育新型牧草所运用的生物技术的主要优点是?
植物细胞的全能性 打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍
1.（2023·江苏·统考高考真题）研究者通过体细胞杂交技术，探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是（　　）A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶，用于去除细胞壁B.原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，活的原生质体被染色D.聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞
[2023广东卷-T12] 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
1. 快速繁殖（微型繁殖）
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
植物组织培养(原理_______________)
考点二：植物细胞工程的应用
嫁接、扦插不是微型繁殖
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
③不受自然生长季节的限制，培养周期短。
④选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
（1）为什么要进行脱毒？（2）作物脱毒选用什么材料？选择该种材料的理由是？
无性繁殖的作物，感染的病毒容易传给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
拓展：3.人工种子：愈伤组织再分化之后形成的胚状体，外面用一层有机膜包裹，并在膜内放入一些营养物质，形成人工种子
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
如：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉
（其中花药离体培养利用了__________________）
a.明显缩短了育种的年限b.单倍体植株是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
在植物组织培养过程中，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。
诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？
突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。
提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。
① 次生代谢物：是一类　　　有机化合物，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。（不是生物生长所必需）② 细胞产物的工厂化生产：人们利用　　　　　　来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。③ 植物细胞培养：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。
先得到愈伤组织，再用液体培养基扩大培养 (液体培养基 ！！)
三、细胞产物的工厂化生产
初生代谢物：生物生长所必需的。
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。
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品
如：糖类,脂质,蛋白质,核酸等。
目的：获得细胞次生代谢物
1.利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新物种(　　)2.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株(　　)3.利用组织培养技术产生突变体，可直接培育出具有优良性状的新品种(　　)4.单倍体育种是通过培养花药或花粉获得植株的育种方法(　　)5.紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性(　　)6.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含量。（ ）
1.（2023·山东·高考真题）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
2.（2023·河北·统考高考真题）植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是（ ）A．植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理B．经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞C．为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗