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第十三单元现代生物科技专题第3讲植物细胞工程析考情·明确考向考查内容等级要求五年考情素养体现复习指导植物的组织培养B2018年T8；2017年T27；2016年T9、T28；2015年T20；2014年T29生命观念：简述植物细胞的全能性，掌握植物组织培养的过程和方法；科学思维：比较区别植物组织培养与植物体细胞杂交的过程与方法，能够正确从植物体细胞杂交流程图中找出操作的原理和目的；科学探究：比较脱分化、再分化的区别，能够熟练分析植物细胞工程有关的实验设计掌握植物组织培养、植物体细胞杂交的原理和操作步骤，并进行比较和归纳过基础·自我排查栏目导航抓核心·解疑释惑验效果·随堂演练过基础·自我排查一、细胞工程的概念二、植物细胞工程1.植物细胞的全能性特点发育起点：细胞；终点：__________原因细胞内含有本物种的_______________具有完整的细胞结构_____状态全能性表达的条件一定的营养、______等完整生物体全部遗传信息离体激素2.植物组织培养(1)原理：____________________。(2)流程植物细胞的全能性(3)应用①植物繁殖的新途径微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，高效、快速地实现大量繁殖作物脱毒：利用分生区附近如茎尖组织，培养获得脱毒苗人工种子：__________、不定芽、顶芽和腋芽等，包上人工种皮制成②作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。③细胞产物的工厂化生产：如人参皂苷干粉的生产。需培养到__________阶段。胚状体愈伤组织3.植物体细胞杂交技术(1)原理：细胞膜的__________、植物细胞的__________。(2)流程示意图及分析流动性全能性步骤操作或说明①去壁____________________等分解细胞壁②原生质体_____物理方法：离心、振动、电刺激等；化学方法：用_______________作诱导剂③再生壁高尔基体、线粒体活跃④⑤_______________经脱分化、再分化后获得杂种植物(3)意义：克服生物_______________的障碍，培育种间甚至属间杂种植物。纤维素酶、果胶酶聚乙二醇(PEG)植物组织培养远缘杂交不亲和融合1.判断下列说法的正误：(1)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。()[解析]高度分化的植物细胞含有该生物全套的遗传信息，具有发育的全能性。×(2)植物组织培养的目的都是获得完整的植株。()[解析]植物组织培养的目的不一定是获得完整的植株，也可能是获得细胞代谢产物。×(3)植物组织培养中的能源物质有蔗糖和细胞分裂素。()[解析]植物组织培养过程中培养基中的细胞分裂素不是能源物质。×(4)以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒特点。()[解析]以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗病毒含量低，但不具有抗病毒特点。×2.请思考下列问题：(1)植物组织培养过程中愈伤组织的细胞有什么特点？愈伤组织有什么用处？[答案]愈伤组织的细胞泡状，薄壁、排列疏松，细胞分裂旺盛。用处：①进行再分化成整个植物体；②分化成胚状体制作人工种子；③继续分裂状态，从愈伤组织中提取细胞产物；④对愈伤组织进行人工诱导获得突变体。(2)为什么要在避光条件下培养愈伤组织？[答案]对于植物组织培养来说，光照条件非常重要，包括光照强度、时间和波长。但在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养，而在分化再生的过程中一定要有光照。愈伤组织诱导阶段的暗培养有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果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。抓核心·解疑释惑考点一植物组织培养技术核心提炼1.对细胞全能性的理解全能性大小①一般来说，细胞的分化程度越高，细胞的全能性相对越小；②受精卵生殖细胞体细胞，植物细胞动物细胞体现条件①脱离母体；②营养条件；③一定的植物激素(如生长素和细胞分裂素)；④环境条件：无菌、适宜的温度、光照不表达的原因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因选择性表达2.脱分化和再分化的比较内容脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→胚状体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡化的薄壁细胞有根、芽离体适宜的营养生长素/细胞分裂素比例适中比例高，诱导根的形成；比例低，诱导芽的形成条件光照不需要需要3.植物组织培养的培养基(1)主要成分成分作用无机营养提供植物细胞生活所必需的无机盐和水有机营养蔗糖提供碳源，维持细胞渗透压；氨基酸和维生素满足离体植物细胞的特殊营养需求激素生长激素和细胞分裂素诱导脱分化和再分化琼脂凝固剂(2)类型：MS培养基(植物组织培养基)、发芽培养基和生根培养基。(3)作用：为植物组织或器官生长和发育提供营养条件。(4)制备：配制各种母液→配制培养基→灭菌。4.植物组织培养与月季花药离体培养的区别比较项目植物组织培养花药离体培养光照条件有的需每日用日光灯照射12h开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照外植体体细胞生殖细胞(花粉粒)生殖方式无性生殖有性生殖培养结果正常的可育植株高度不育的单倍体，秋水仙素处理后可育5.植物繁殖的新途径比较繁殖途径微型繁殖技术作物脱毒制造人工种子材料离体的植物组织、器官、细胞植物的分生组织，如茎尖胚状体、人工胚乳和人工种皮优点①能保持亲本的一切优良性状；②可以快速大量的培育新个体，有利于进行工厂化培养；③选材少，周期短，便于自动化管理获得的脱毒幼苗不含病毒，可大大提高农作物产量①可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖，并能节约大量的粮食；②可以保持亲本的优良性状；③人工种子可以实现工厂化生产，使生产不受季节、气候和地域的限制；④人工胚乳中除了含有营养物质外，还可添加各种附加成分，有利于幼苗茁壮成长，提高作物产量易错提醒(1)具有全能性≠体现(实现)全能性①具有全能性：理论上，具有细胞核的活细胞都具有全能性。②体现全能性：只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。(2)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。(3)对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。(4)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。(5)利用植物组织培养生产细胞产物时，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。(6)细胞产物的工厂化生产中，用液体培养基培养愈伤组织的细胞，培养过程中可加以搅拌，一是增加培养液中氧的溶解量；二是利于细胞与培养液充分接触。(7)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。命题研究_植物组织培养的过程(2018·江苏卷)花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是()A.为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在体积分数为70%的乙醇中浸泡30minB.过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化C.过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体D.过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上C[解析]为了防止微生物污染，过程①所用的花药在体积分数为70%的乙醇中浸泡30s；培养基中添加生长素以利于根的分化，细胞分裂素利于芽的分化；过程③逐步分化的植株已经用秋水仙素处理，可筛选获得纯合的二倍体；炼苗后的植株应移栽到大田。归纳总结生长激素和细胞分裂素不同使用顺序对结果的影响使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(2018·扬州一模)以某植物的绿色叶片和白色花瓣为材料进行植物组织培养，下列相关叙述正确的是()A.外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要生长调节剂和光照B.绿色叶片和白色花瓣作为外植体，进行组织培养均能获得试管苗C.若选用花粉进行组织培养，能获得与原植株基因型相同的个体D.组织培养所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核和叶绿体B[解析]外植体脱分化形成愈伤组织不需要光照；绿色叶片和白色花瓣是细胞分化的结果，遗传物质并没有改变，所以两者进行组织培养均能获得试管苗；花粉是经减数分裂形成的，花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的植株属于单倍体，其基因型不同于原植株；植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以所选用的外植体细胞必须有完整的细胞核，但不一定要有叶绿体。_植物组织培养的应用植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，被广泛应用于社会生产，下列相关说法错误的是()A.人工种子常使用人工薄膜作为种皮包被植物愈伤组织制作而成B.植物微型繁殖运用了植物组织培养技术，可快速繁殖良种植物C.作物脱毒常选取植物的茎尖，因为该处病毒较少或无病毒D.植物细胞融合中常用的融合手段有离心、振动、电激和PEG法A[解析]人工种子常使用人工薄膜作为种皮包被胚状体制成，A错误。(2018·江苏模拟)蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力，下图为科学家利用植物组织培养的方法，大量培养蓝莓具体流程的文字图解。下列相关叙述正确的是()A.蓝莓的花药作为外植体培养的幼苗可直接用于生产栽培B.培养基中加入蔗糖的主要目的是提供能量和维持渗透压C.上述过程中使用的培养基主要的区别是生长素和赤霉素的用量不同D.①过程中细胞的分化程度会升高，全能性降低，②③过程为再分化B[解析]蓝莓的花药作为外植体培养的幼苗属于单倍体，不能直接用于生产栽培，A错误；培养基中加入蔗糖的主要目的是提供能量和维持渗透压，B正确；题目过程中使用的培养基主要的区别是生长素和细胞分裂素的用量不同，C错误；①过程是脱分化，细胞的分化程度会降低，全能性升高，②③过程为再分化，D错误。考点二植物体细胞杂交核心提炼1.植物有性生殖与体细胞杂交中遗传物质的变化类型染色体数染色体倍数基因型育性A植物2M二倍体Aa可育B植物2N二倍体Bb可育有性生殖(A×B)M＋N二倍体AB、Ab、aB、ab不可育体细胞杂交(A＋B)2M＋2N四倍体AaBb可育2.植物体细胞杂交与多倍体育种的比较异同植物体细胞杂交多倍体育种基本原理不同细胞的全能性和膜的流动性染色体数目的变异方法不同原生质体融合秋水仙素处理萌发的种子或幼苗不同点染色体来源和数目不同一般来自不同种的生物，染色体数不一定是倍数关系(两细胞染色体数之和)来自同种生物，加倍的是同源染色体相同点都是通过改变细胞内的染色体数目来改变遗传物质，从而改变生物的性状3.植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法(1)诱导产生的细胞(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多细胞融合体。(2)检测方法：对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。③若得到的是两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。④若得到的是一种植物的性状，但是效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。易错提醒(1)植物体细胞杂交的结果不是形成杂种细胞，而是要经过组织培养形成杂种植株。(2)植物细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁，植物体细胞杂交成功的标志是形成杂种植株。(3)植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。(4)杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。命题研究植物体细胞杂交技术及应用(2018·泰州三模)在培育“番茄—马铃薯”杂种植株时，不必考虑()A.用酶解法去除细胞壁获得原生质体B.选择灭活病毒促进原生质体融合C.用植物组织培养技术获得完整植株D.对培育植株进行细胞染色体数目和形态鉴定B[解析]在培育“番茄—马铃薯”杂种植株时，需要用酶解法去除细胞壁获得原生质体，诱导原生质体融合，A正确；灭活病毒用来诱导动物细胞融合，B错误；获得杂种细胞后用植物组织培养技术获得完整植株，C正确。下图为“白菜—甘蓝”的培育流程，下列相关叙述正确的是()A.过程①常