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新高考生物一轮复习考点课件第54讲 植物细胞工程（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习考点课件第54讲 植物细胞工程（含解析），共60页。PPT课件主要包含了植物组织培养技术，植物体细胞杂交技术，植物细胞工程的应用等内容，欢迎下载使用。
第54讲 植物细胞工程
1.简述植物组织培养的原理和过程。2.简述植物体细胞杂交的原理和过程。3.举例说明植物细胞工程的应用。
考点一 植物组织培养技术
考点二 植物体细胞杂交技术
考点三 植物细胞工程的应用
主要考点 必备知识
细胞工程是指应用细胞生物学、和分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器水平、细胞水平或组织水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合科学技术。
（1）概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
（2）细胞具有全能性的原因：
细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息。
（3）体现细胞的全能性的标志：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
（4）细胞的全能性大小：
①受精卵＞生殖细胞（卵细胞＞精子）＞体细胞；②植物细胞＞动物细胞；③幼嫩的细胞＞衰老的细胞；④分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞；⑤分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。
(3)生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因： 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达（从而形成生物体的不同组织和器官）。
①芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶；②神经干细胞分化形成各类神经细胞；③造血干细胞可分化形成多种血细胞。
（5）表现出全能性的实例：
①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 ②受精卵发育成个体（动植物） ③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 ④用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
（4）不体现细胞的全能性的实例：
(1)植物组织培养：是指将离体的植物器官、组织或细胞(外植体)等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。实质：已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞。结果：形成愈伤组织 *愈伤组织的特点：不定形的薄壁组织团块。光照条件：一般不需要光照注意：过程中涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续培养，重新分化成芽、根等器官的过程。实质：基因的选择性表达。结果：再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。光照条件：需要给予适当时间和强度的光照 为什么？诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。注意：过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
适宜的培养条件：①无菌条件②种类和比例适宜的营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素的诱导和调节： 细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。
细胞排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞。
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
菊花的组织培养的操作步骤
①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段
将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织,不需要光.培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。
①15-20d后将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗
将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土
实验注意：1）实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 2）接种时注意外植体的方向，不要倒插。 3）诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
归纳细胞表现全能性的条件 1）离体状态； 2）无菌操作 3）种类齐全、比例适合的营养物质 4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
特殊的植物组织培养——花药离体培养
该过程涉及的生殖方式是有性生殖，经秋水仙素加倍之后，获得的植株一般为纯合子。
考向 植物组织培养1.植物组织培养过程中，有关叙述不正确的是( )A．在脱分化过程中组织细胞的全能性不断增强B．植物组织培养通常用一定浓度的蔗糖溶液做碳源C．植物组织培养需用无菌水对消毒后的外植体多次漂洗D．植物组织培养技术可突破物种间的生殖隔离
解析:在脱分化过程中，组织细胞的分化程度越来越低，全能性不断增强，A正确；植物组织培养通常用一定浓度的蔗糖溶液作碳源，B正确；植物组织培养实验中需使用无菌水对消毒后的外植体进行多次漂洗，C正确；植物体细胞杂交技术可突破物种间的生殖隔离，D错误。
[对点训练]1．某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列有关叙述正确的是( )A．使用体积分数为95%的酒精对外植体进行消毒B．为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用花粉进行培养C．在诱导生根时，培养基中应提高细胞分裂素的比例和用量D．经再分化产生的不定芽可经人工薄膜包装制成人工种子
1.在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖( )2.愈伤组织的形成需要光照( )
1.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、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。
2.植物组织培养过程控制无菌的原因是 。3.植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是_________________ ，若不离体这些细胞在母体上发生______________ 。
1.概念：植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，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。
2.植物体细胞杂交基本过程
你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
②所用酶：纤维素酶和果胶酶。
纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。
（2）原生质体间的融合（关键环节）
为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？
物理法：电融合法、离心法等。
化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等。
（3）再生出新的细胞壁
①植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁。②再生出新壁的实验：
质壁分离和质壁分离复原实验。
（4）植物组织培养——脱分化、再分化
①原理：②植物体细胞杂交完成的标志*：
实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
原理：植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性。生殖方式：无性生殖。分裂方式：有丝分裂。可遗传变异类型：染色体（数目）变异。
如果两两融合只有这一种细胞吗？
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
3.植物体细胞杂交意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。
有可能杂交不成功，仍有许多理论与技术问题没有解决，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。
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，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，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，因此不能按照人们的要求；表现出亲本所有的性状。
思考：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？
考向 植物体细胞杂交技术
1.通过细胞工程技术，利用二倍体甲、乙两种植物的各自优势，培育高产、耐盐的杂种植株。下列叙述错误的是( )
A．图中A过程可用纤维素酶和果胶酶处理，图中B是融合的原生质体B．愈伤组织经再分化形成的幼苗C具有高产、耐盐的优良性状C．选择得到的目的植株，改变了杂种植物群体的基因频率，该植株与甲、乙植物存在生殖隔离D．若目的植株丢失1条染色体，不能产生正常配子而高度不育，则可用秋水仙素处理幼芽，以获得可育的植株
解析:图中A过程是获取原生质体，需要去除细胞壁，所以可用纤维素酶和果胶酶处理，图中B是诱导融合的原生质体，A正确；愈伤组织经再分化形成的幼苗C具有耐盐的优良性状，但不一定具有高产的优良性状，还需要进行筛选，B错误；选择得到的目的植株是异源四倍体，筛选改变了杂种植物群体的基因频率，该植株(四倍体)与甲、乙植物(二倍体)属于不同种植物，存在生殖隔离，C正确；若目的植株丢失1条染色体，用秋水仙素处理幼芽，可以使植株的染色体数目加倍，从而获得可育的植株，D正确。
[对点训练]2．科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用______________酶处理植物细胞以除去细胞壁。
(2)过程②表示________________，依据的生物学原理是_________________________。(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是________。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是_________________，其中过程④表示________过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为_________。
细胞膜具有一定的流动性
(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含________条染色体；若由杂种细胞培育成的“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为几倍体？________。(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是________________________________________。
用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析:(1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体和线粒体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化，过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)发育而来的。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。
1.利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合( )2.植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁( )
1.选择性必修3 P36“正文”：“番茄一马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
（1）快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖。 注意 微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
（1）特点： 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。
（2）实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术；
原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
作物脱毒材料：植物顶端分生区附近(如茎尖)作物脱毒方法：进行组织培养结果：脱毒苗
注意：脱毒苗不等于抗毒苗，与微型繁殖相比较， 二者无本质区别，只是取材部位不同。
顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）
明显提高农作物的产量和品质
操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
技术：组织培养。特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。优点：
人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制；人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，可以很方便地贮藏和运输。人工种子的形成属无性生殖，不发生性状分离。天然种子的形成属有性生殖，发生性状分离。 人工种子的生产不受季节、气候和地域的限制；天然种子的生产受季节、气候和地域的限制。
胚状体是指在组织培养过程中， 在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。
人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌，添加一些植物生长调节剂，以利于胚状体生长发育成幼苗。
通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
后代都是纯合体，稳定遗传；明显缩短育种年限.
产生突变体的原因：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，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(射线、化学物质等)的影响而产生突变。从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
常用材料：愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体。
基因突变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。
突变具有不定向性和低频性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
（1）初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：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。次级代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物。
（3）技术——植物细胞培养：指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
一种用于植物细胞培养的反应器
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱
该过程中是否需要培养得到完整植株？_________
人参皂甙工厂化生产流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖 提取人参皂甙干粉
（5）优点：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。
转基因细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区花药（花粉）
转基因植物杂种植物作物脱毒单倍体育种微型繁殖
考向 植物细胞工程的应用
1.用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是( )A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂B．形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型C．由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化D．该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
解析：植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG，A正确；杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型，B错误；杂种细胞，要经过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成杂种植株，C正确；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
[对点训练]3．(2021·黑龙江伊春期末)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，其培育过程如下图所示，请据图回答下列问题：
(1)过程①常用的酶是__________________，细胞融合完成的标志是____________________________。
杂种细胞再生出新的细胞壁
(2)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_____________________________________________________。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂________________诱导，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到_____________ ____________________________时可判断该原生质体是由番茄原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。(4)过程④中的培养基常添加的植物激素是____________________。
细胞膜具有一定的流动性、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：(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到3种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，即番茄原生质体自身融合、马铃薯原生质体自身融合、番茄原生质体和马铃薯原生质体相互融合；根据题意，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，因此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原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。
1.以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点( )2.快速繁殖技术能保持亲本的优良遗传特性( )
3.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位( )4.单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的( )5.突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也是来自愈伤组织细胞( )
1.选择性必修3 P41“相关信息”：初生代谢是生物生长和生存所 的代谢活动，因此，在整个生命过程中一直进行着；次生代谢 生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
1．(2020·山东卷)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
解析: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；根据题干信息可知，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。故选C。
2．(2019·北京卷)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种，以下对相关操作及结果的叙述，错误的是( )A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
解析:要获得转基因的抗甲或抗乙植株，需要构建基因表达载体(含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点)，再把基因表达载体导入受体细胞中，A正确；对转基因植株进行检测时，可以通过抗病接种实验进行个体水平的检测，B正确；对F1的花粉进行组织培养时，需要经过脱分化和再分化过程，其中生长素/细胞分裂素比例高时利于根的分化，比例低时利于芽的分化，C正确；经花粉离体培养获得的植株是单倍体，D错误。因此，本题答案选D。
3．(2021·浙江1月选考)回答下列问题：三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。(1)为保护三叶青的________多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用______技术，实现了三叶青的林下种植。(2)依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成__________和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T－DNA)。T－DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T－DNA上rl系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成________，再分化形成毛状根。
3．(2021·浙江1月选考)回答下列问题：三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。(3)剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次________培养，培养基中添加抗生素的主要目的是______________。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的________和温度，调节培养基成分中的______________________________________，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
解析:(1)生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，为保护三叶青的遗传多样性和保证药材的品质；三叶青的林下种植，是利用间种技术。(2)分析题意可知，从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T－DNA)，DNA复制需要DNA聚合酶，故可知，酚类化合物诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达，形成DNA聚合酶和限制性核酸内切酶等。根据植物组织培养技术过程可知，相应植物激素可以促使叶片细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成毛状根。(3)剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养，培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的转速和温度，调节培养基成分中的营养元素以及生长调节剂的种类和浓度，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
4．(2020·天津卷)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。
据表回答：(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是________________________________________________________。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是__________阶段。
细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织。
据表回答：(3)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。
据表回答：(4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为__________________，选用高浓度生长素时的处理方法为____________________。
据表回答：(5)在________阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
解析:(1)在诱导愈伤组织形成时，通常采用茎尖、幼叶做外植体，因为这些部位的细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，容易诱导产生愈伤组织。(2)Ⅰ过程愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化的结果，脱分化过程中细胞的结构和功能发生的明显改变，成为未分化状态；Ⅱ、Ⅲ过程形成幼芽、根的过程存在细胞的分化，再分化和脱分化都存在基因的选择性表达，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都存在基因的选择性表达。(3)根据题意，表中数据为品种B的最佳激素配比，若要确定品种A的Ⅰ阶段最佳细胞分裂素浓度，以0.5 μml/L为梯度，可参考m1为中间值，故实验中细胞分裂素最高浓度可设为m1＋1.0 μml/L。(4)实验中用生长素处理插条的方法可选用浸泡法或沾蘸法，浸泡法时间长、所需浓度低，而沾蘸法处理时间短、所需浓度高；因此Ⅲ过程中分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A的幼苗芽，选用低浓度生长素时的处理方法为浸泡法，时间长，而选用高浓度生长素时处理方法为沾蘸法，时间短，都能达到比较适宜的浓度，达到最佳生根效果。(5)秋水仙素可抑制纺锤体形成，导致染色体加倍形成多倍体，愈伤组织分裂旺盛，故在Ⅰ阶段用秋水仙素处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
5．(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。
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______________________ ______。
回答下列问题。(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_________________________________ ___________。
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
第54讲 植物细胞工程
1.简述植物组织培养的原理和过程。2.简述植物体细胞杂交的原理和过程。3.举例说明植物细胞工程的应用。
考点一 植物组织培养技术
考点二 植物体细胞杂交技术
考点三 植物细胞工程的应用
主要考点 必备知识
细胞工程是指应用细胞生物学、和分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器水平、细胞水平或组织水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合科学技术。
（1）概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
（2）细胞具有全能性的原因：
细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息。
（3）体现细胞的全能性的标志：
细胞→ 完整个体或其他各种细胞
（4）细胞的全能性大小：
①受精卵＞生殖细胞（卵细胞＞精子）＞体细胞；②植物细胞＞动物细胞；③幼嫩的细胞＞衰老的细胞；④分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞；⑤分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。
(3)生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因： 在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达（从而形成生物体的不同组织和器官）。
①芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶；②神经干细胞分化形成各类神经细胞；③造血干细胞可分化形成多种血细胞。
（5）表现出全能性的实例：
①胡萝卜韧皮部细胞发育成完整植株 ②受精卵发育成个体（动植物） ③蜜蜂受精卵发育成工蜂，卵细胞发育成雄峰 ④用一片叶子、一片花瓣、一粒花粉繁殖出新的植株
（4）不体现细胞的全能性的实例：
(1)植物组织培养：是指将离体的植物器官、组织或细胞(外植体)等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
脱分化：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。实质：已经分化的细胞失去其特有的结构和功能，转变为未分化的细胞。结果：形成愈伤组织 *愈伤组织的特点：不定形的薄壁组织团块。光照条件：一般不需要光照注意：过程中涉及的生命活动只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
再分化：脱分化产生的愈伤组织继续培养，重新分化成芽、根等器官的过程。实质：基因的选择性表达。结果：再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株。光照条件：需要给予适当时间和强度的光照 为什么？诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用。注意：过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化。
适宜的培养条件：①无菌条件②种类和比例适宜的营养物质③适宜环境条件（温度、PH、光等）④植物激素的诱导和调节： 细胞分裂素 生长素
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照。
细胞排列不规则，高度液泡化，呈不定型状态的薄壁细胞。
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果
生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向
菊花的组织培养的操作步骤
①用流水充分冲洗外植体(幼嫩的茎段)；酒精擦拭双手和超净工作台；②外植体的消毒：用酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次；再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次；③用解剖刀将外植体切成0.5～1 cm长的小段
将外植体的1/3～1/2插入诱导愈伤组织的培养基中，诱导脱分化，长出愈伤组织,不需要光.培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。
①15-20d后将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上；②长出芽后再转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗
将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土
实验注意：1）实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌。接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。 2）接种时注意外植体的方向，不要倒插。 3）诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。
归纳细胞表现全能性的条件 1）离体状态； 2）无菌操作 3）种类齐全、比例适合的营养物质 4）植物激素（主要是生长素和细胞分裂素）诱导和调节 5）适宜的外界条件（温度、pH、光照等）
特殊的植物组织培养——花药离体培养
该过程涉及的生殖方式是有性生殖，经秋水仙素加倍之后，获得的植株一般为纯合子。
考向 植物组织培养1.植物组织培养过程中，有关叙述不正确的是( )A．在脱分化过程中组织细胞的全能性不断增强B．植物组织培养通常用一定浓度的蔗糖溶液做碳源C．植物组织培养需用无菌水对消毒后的外植体多次漂洗D．植物组织培养技术可突破物种间的生殖隔离
解析:在脱分化过程中，组织细胞的分化程度越来越低，全能性不断增强，A正确；植物组织培养通常用一定浓度的蔗糖溶液作碳源，B正确；植物组织培养实验中需使用无菌水对消毒后的外植体进行多次漂洗，C正确；植物体细胞杂交技术可突破物种间的生殖隔离，D错误。
[对点训练]1．某课外活动小组获得了一株性状优良的结球生菜，并利用植物组织培养技术对其进行快速繁殖。下列有关叙述正确的是( )A．使用体积分数为95%的酒精对外植体进行消毒B．为保持结球生菜的优良遗传性状，应选用花粉进行培养C．在诱导生根时，培养基中应提高细胞分裂素的比例和用量D．经再分化产生的不定芽可经人工薄膜包装制成人工种子
1.在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖( )2.愈伤组织的形成需要光照( )
1.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、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。
2.植物组织培养过程控制无菌的原因是 。3.植物组织培养离体的细胞能表达全能性的原因是_________________ ，若不离体这些细胞在母体上发生______________ 。
1.概念：植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，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。
2.植物体细胞杂交基本过程
你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
②所用酶：纤维素酶和果胶酶。
纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常。
（2）原生质体间的融合（关键环节）
为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？
物理法：电融合法、离心法等。
化学法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法等。
（3）再生出新的细胞壁
①植物细胞融合完成的标志： 再生出新的细胞壁。②再生出新壁的实验：
质壁分离和质壁分离复原实验。
（4）植物组织培养——脱分化、再分化
①原理：②植物体细胞杂交完成的标志*：
实例：白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
原理：植物细胞的全能性、细胞膜具有一定的流动性。生殖方式：无性生殖。分裂方式：有丝分裂。可遗传变异类型：染色体（数目）变异。
如果两两融合只有这一种细胞吗？
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
3.植物体细胞杂交意义：植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
打破远缘亲本杂交生殖隔离，扩展杂交亲本组合范围。
有可能杂交不成功，仍有许多理论与技术问题没有解决，即使杂交成功也可能不产生人们想要的性状。
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，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，它们不能像在原植株细胞内实现有序表达，因此不能按照人们的要求；表现出亲本所有的性状。
思考：杂种植株包含两个物种的全部遗传物质，各种基因都包含在内，却未按照人们的要求表现出亲本所有的性状，例如“番茄-马铃薯”并没有地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？
考向 植物体细胞杂交技术
1.通过细胞工程技术，利用二倍体甲、乙两种植物的各自优势，培育高产、耐盐的杂种植株。下列叙述错误的是( )
A．图中A过程可用纤维素酶和果胶酶处理，图中B是融合的原生质体B．愈伤组织经再分化形成的幼苗C具有高产、耐盐的优良性状C．选择得到的目的植株，改变了杂种植物群体的基因频率，该植株与甲、乙植物存在生殖隔离D．若目的植株丢失1条染色体，不能产生正常配子而高度不育，则可用秋水仙素处理幼芽，以获得可育的植株
解析:图中A过程是获取原生质体，需要去除细胞壁，所以可用纤维素酶和果胶酶处理，图中B是诱导融合的原生质体，A正确；愈伤组织经再分化形成的幼苗C具有耐盐的优良性状，但不一定具有高产的优良性状，还需要进行筛选，B错误；选择得到的目的植株是异源四倍体，筛选改变了杂种植物群体的基因频率，该植株(四倍体)与甲、乙植物(二倍体)属于不同种植物，存在生殖隔离，C正确；若目的植株丢失1条染色体，用秋水仙素处理幼芽，可以使植株的染色体数目加倍，从而获得可育的植株，D正确。
[对点训练]2．科学家用植物体细胞杂交技术，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，培育过程如下图所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在植物体细胞杂交技术中，过程①常用______________酶处理植物细胞以除去细胞壁。
(2)过程②表示________________，依据的生物学原理是_________________________。(3)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器是________。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是_________________，其中过程④表示________过程，过程⑤涉及的细胞分裂方式为_________。
细胞膜具有一定的流动性
(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”杂种植株的体细胞内含________条染色体；若由杂种细胞培育成的“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为几倍体？________。(6)如果形成c的原生质体a、b来源于同一株番茄，那么更常用且有效地得到番茄植株f的处理方法是________________________________________。
用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的番茄种子或幼苗
解析:(1)由图可知，过程①为用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞以除去细胞壁，得到原生质体。(2)过程②表示诱导原生质体融合，依据的生物学原理是细胞膜具有一定的流动性。(3)过程③是杂种细胞再生出细胞壁，在此过程中高尔基体和线粒体起重要作用。(4)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是植物细胞的全能性，图中过程④表示脱分化，过程⑤表示再分化，在过程⑤中细胞进行有丝分裂。(5)植物体细胞杂交得到的杂种细胞中染色体数目是番茄细胞和马铃薯细胞中染色体数目之和；若培育成的杂种植株是四倍体，则该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株是单倍体，因为其是由配子(如花粉)发育而来的。(6)利用同一株植物的体细胞融合得到的植株是同源多倍体，获得同源多倍体更常用且有效的方法是利用适宜浓度的秋水仙素处理萌发的植物种子或幼苗。
1.利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合( )2.植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁( )
1.选择性必修3 P36“正文”：“番茄一马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交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受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达。
（1）快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖。 注意 微型繁殖是无性繁殖，进行有丝分裂，其遗传物质不变。
（1）特点： 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。
（2）实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术；
原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
作物脱毒材料：植物顶端分生区附近(如茎尖)作物脱毒方法：进行组织培养结果：脱毒苗
注意：脱毒苗不等于抗毒苗，与微型繁殖相比较， 二者无本质区别，只是取材部位不同。
顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）
明显提高农作物的产量和品质
操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
技术：组织培养。特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。优点：
人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制；人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，可以很方便地贮藏和运输。人工种子的形成属无性生殖，不发生性状分离。天然种子的形成属有性生殖，发生性状分离。 人工种子的生产不受季节、气候和地域的限制；天然种子的生产受季节、气候和地域的限制。
胚状体是指在组织培养过程中， 在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。
人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌，添加一些植物生长调节剂，以利于胚状体生长发育成幼苗。
通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
后代都是纯合体，稳定遗传；明显缩短育种年限.
产生突变体的原因：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，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(射线、化学物质等)的影响而产生突变。从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
常用材料：愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体。
基因突变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。
突变具有不定向性和低频性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
（1）初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：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。次级代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物。
（3）技术——植物细胞培养：指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
一种用于植物细胞培养的反应器
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱
该过程中是否需要培养得到完整植株？_________
人参皂甙工厂化生产流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖 提取人参皂甙干粉
（5）优点：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。
转基因细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区花药（花粉）
转基因植物杂种植物作物脱毒单倍体育种微型繁殖
考向 植物细胞工程的应用
1.用植物细胞工程技术将天竺葵与香茅草进行杂交可产生驱蚊香草，使有驱蚊作用的香茅醛随着植物的蒸腾作用散发到空气中，达到驱蚊的效果。下列有关培养过程的叙述，错误的是( )A．原生质体的融合常用PEG作为诱导剂B．形成的愈伤组织其代谢类型是自养需氧型C．由杂种细胞→杂种植株，要经过有丝分裂和细胞的分化D．该项技术可克服远缘杂交不亲和的障碍
解析：植物体细胞杂交过程中，诱导原生质体融合常用的诱导剂是PEG，A正确；杂种细胞经组织培养形成的愈伤组织，自身不含叶绿素无法进行光合作用，其营养物质来自培养基，代谢类型是异养需氧型，B错误；杂种细胞，要经过有丝分裂、脱分化和再分化才能形成杂种植株，C正确；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍，D正确。
[对点训练]3．(2021·黑龙江伊春期末)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，其培育过程如下图所示，请据图回答下列问题：
(1)过程①常用的酶是__________________，细胞融合完成的标志是____________________________。
杂种细胞再生出新的细胞壁
(2)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_____________________________________________________。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂________________诱导，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到_____________ ____________________________时可判断该原生质体是由番茄原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。(4)过程④中的培养基常添加的植物激素是____________________。
细胞膜具有一定的流动性、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：(3)在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光可观察到3种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，即番茄原生质体自身融合、马铃薯原生质体自身融合、番茄原生质体和马铃薯原生质体相互融合；根据题意，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，因此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原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。
1.以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点( )2.快速繁殖技术能保持亲本的优良遗传特性( )
3.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位( )4.单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的( )5.突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也是来自愈伤组织细胞( )
1.选择性必修3 P41“相关信息”：初生代谢是生物生长和生存所 的代谢活动，因此，在整个生命过程中一直进行着；次生代谢 生物生长所必需的，一般在特定的组织和器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
1．(2020·山东卷)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
解析: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；根据题干信息可知，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。故选C。
2．(2019·北京卷)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种，以下对相关操作及结果的叙述，错误的是( )A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
解析:要获得转基因的抗甲或抗乙植株，需要构建基因表达载体(含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点)，再把基因表达载体导入受体细胞中，A正确；对转基因植株进行检测时，可以通过抗病接种实验进行个体水平的检测，B正确；对F1的花粉进行组织培养时，需要经过脱分化和再分化过程，其中生长素/细胞分裂素比例高时利于根的分化，比例低时利于芽的分化，C正确；经花粉离体培养获得的植株是单倍体，D错误。因此，本题答案选D。
3．(2021·浙江1月选考)回答下列问题：三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。(1)为保护三叶青的________多样性和保证药材的品质，科技工作者依据生态工程原理，利用______技术，实现了三叶青的林下种植。(2)依据基因工程原理，利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片，叶片产生酚类化合物，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成__________和限制性核酸内切酶等，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T－DNA)。T－DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T－DNA上rl系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞持续不断地分裂形成________，再分化形成毛状根。
3．(2021·浙江1月选考)回答下列问题：三叶青为蔓生的藤本植物，以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻，以及生态环境的破坏和过度的采挖，目前我国野生三叶青已十分珍稀。(3)剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次________培养，培养基中添加抗生素的主要目的是______________。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的________和温度，调节培养基成分中的______________________________________，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
解析:(1)生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，为保护三叶青的遗传多样性和保证药材的品质；三叶青的林下种植，是利用间种技术。(2)分析题意可知，从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T－DNA)，DNA复制需要DNA聚合酶，故可知，酚类化合物诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达，形成DNA聚合酶和限制性核酸内切酶等。根据植物组织培养技术过程可知，相应植物激素可以促使叶片细胞脱分化形成愈伤组织，再分化形成毛状根。(3)剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养，培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养，通过控制摇床的转速和温度，调节培养基成分中的营养元素以及生长调节剂的种类和浓度，获得大量毛状根，用于提取药用成分。
4．(2020·天津卷)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。
据表回答：(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是________________________________________________________。(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是__________阶段。
细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织。
据表回答：(3)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。
据表回答：(4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为__________________，选用高浓度生长素时的处理方法为____________________。
据表回答：(5)在________阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
解析:(1)在诱导愈伤组织形成时，通常采用茎尖、幼叶做外植体，因为这些部位的细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，容易诱导产生愈伤组织。(2)Ⅰ过程愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化的结果，脱分化过程中细胞的结构和功能发生的明显改变，成为未分化状态；Ⅱ、Ⅲ过程形成幼芽、根的过程存在细胞的分化，再分化和脱分化都存在基因的选择性表达，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都存在基因的选择性表达。(3)根据题意，表中数据为品种B的最佳激素配比，若要确定品种A的Ⅰ阶段最佳细胞分裂素浓度，以0.5 μml/L为梯度，可参考m1为中间值，故实验中细胞分裂素最高浓度可设为m1＋1.0 μml/L。(4)实验中用生长素处理插条的方法可选用浸泡法或沾蘸法，浸泡法时间长、所需浓度低，而沾蘸法处理时间短、所需浓度高；因此Ⅲ过程中分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A的幼苗芽，选用低浓度生长素时的处理方法为浸泡法，时间长，而选用高浓度生长素时处理方法为沾蘸法，时间短，都能达到比较适宜的浓度，达到最佳生根效果。(5)秋水仙素可抑制纺锤体形成，导致染色体加倍形成多倍体，愈伤组织分裂旺盛，故在Ⅰ阶段用秋水仙素处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
5．(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。
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______________________ ______。
回答下列问题。(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_________________________________ ___________。
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
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