高三生物一轮复习植物细胞工程知识整理

第45课植物细胞工程·学业质量水平要求·1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体的植物器官、组织或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植物体细胞在一定条件下融合成杂合细胞，继而培育成新植物体的技术。

3.举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。

植物细胞工程的基本技术1．细胞的全能性(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，即细胞具有全能性。

(2)部分细胞在生物体内无法表现全能性的原因在生物的生长发育过程中，特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性表达。

2．植物组织培养技术(1)概念理解①培养对象：离体的植物器官、组织或细胞等。

②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等。

③培养结果：形成完整的植株。

(2)原理：植物细胞具有全能性。

(3)操作流程(4)操作实例——菊花的组织培养(5)激素比例与细胞分裂、细胞分化的关系①生长素与细胞分裂素的用量比例为1：诱导产生愈伤组织。

②生长素与细胞分裂素的用量比例大于1：有利于生根。

③生长素与细胞分裂素的用量比例小于1：有利于生芽。

3．植物体细胞杂交技术(1)概念：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)操作流程①去壁：对应图中a 过程，即去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

②诱导融合：对应图中b 过程，即原生质体的融合。

{ 原理：细胞膜具有流动性诱导融合方法{物理法：包括电融合法、离心法等 化学法：包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca 2+—高pH 融合法等融合成功的标志：再生出细胞壁③培养：过程d 是植物组织培养，其原理是植物细胞的全能性。

(3)意义：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。

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：切取茎尖进⾏组织培养，再⽣的植株就有可能不带病毒，从⽽获得脱毒苗。

(3)⼈⼯种⼦——以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过⼈⼯薄膜包装得到的种⼦。

思考： ①⼈⼯种⼦具有哪些优点？ ⼈⼯种⼦是通过植物组织培养(⽆性繁殖)得到的，可以完全保持优良品种的遗传特性，⽣产上不受季节的限制。

贮藏、运输⽅便。

②⼈⼯种⽪应具有哪些有效成份？ 针对植物种类和⼟壤等条件，在⼈⼯种⼦的包裹剂中可以加⼊适量的养分、⽆机盐、有机炭源以及农药、抗⽣素、有益菌等。

为了促进胚状体的⽣长发育，还可以向⼈⼯种⽪中加⼊⼀些植物⽣长调节剂。

2、作物新品种的培育 (1)单倍体育种：通过农药培养获得单倍体植株，染⾊体加倍后当年可得到稳定遗传的优良品种。

(2)突变体的利⽤：对植物组织培养过程中产⽣的突变体进⾏筛选，培育成新品种。

3、细胞产物的⼯⼚化⽣产 (1)细胞产物包括：蛋⽩质、脂肪、糖类、药物、⾹料、⽣物碱等。

(2)实例：我国⽣产的⼈参组织和⼈参皂甙⼲粉。

(3)展望：⽣产抗癌物质——柴杉醇。

课外拓展⼀、植物组织培养中的愈伤组织是如何形成及再分化的？ 植物组织培养中使⽤的外植体⼀般是⾼度分化了的细胞，在植物体中是不会再分裂繁殖的，只是执⾏某种功能直⾄死亡。

这些细胞在培养基上培养时会由原来的分化状态，变成分⽣状态的细胞，分裂产⽣愈伤组织，这个过程称为脱分化过程。

这种转变在细胞的形态结构和⽣理⽣化上都会产⽣⼀系列变化。

组织培养的研究结果表明分化细胞的脱分化需要两个条件，即创伤和外源激素。

⽬前⼈们对于脱分化过程的本质还不清楚。

分化细胞在细胞周期中是处于⼀种相对静⽌状态的细胞(G0期细胞)，脱分化是要打破这种状态，使细胞进⼊细胞周期中的G1期，并沿着G1期→S期→G2期→M期的循环进⾏细胞分裂，形成愈伤组织。

现在发现细胞周期受基因调控，⼀种称为编码细胞周期依赖性激酶CDK的基因和⼀种细胞周期蛋⽩可能与植物细胞脱分化的第⼀次分裂启动有关。

植物细胞工程及其应用(1)细胞工程的概念；(2)植物组织培养的原理和过程；(3)植物体细胞杂交技术的原理、过程和意义；(4)植物细胞工程的应用。

【考点一植物组织培养技术】1.细胞工程的概念：细胞工程是指应用细胞生物学、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、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。

根据操作对象的不同分为植物细胞工程和动物细胞工程。

2.植物细胞工程的理论基础：植物细胞具有全能性。

3.细胞的全能性(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)在生物的生长发育过程中,某些细胞并未表现出全能性的原因是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。

（3）细胞具有全能性的根本原因是细胞中含有本物种生长发育的全套遗传信息。

（4）细胞全能性大小比较：分化程度低的＞高的；分化或分裂能力强的>弱的；受精卵＞生殖细胞＞体细胞；受精卵＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。

4.植物组织培养技术(1)概念:将离体的植物器官、组织或细胞等,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。

(2)原理:植物细胞的全能性。

(3)过程:离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织___ 幼根和芽→_完整植物体_。

5.实践：菊花的组织培养①脱分化：已分化的细胞经诱导，失去其特有的结构和功能。

②愈伤组织：排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、无定形状态的薄壁细胞团。

③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。

生长素/细胞分裂素，比值高——利于根分化；比值低——利于芽分化；比值适中——利于愈伤组织的形成。

④步骤（超净工作台的酒精灯火焰旁）：a.外植体消毒：幼嫩茎段（分裂分化程度低，增殖能力强）。

无菌水→70%酒精→无菌水→5%次氯酸钠→无菌水。

b.外植体切段：用无菌滤纸吸去表面水分，切成小段。

高三生物植物细胞工程知识点总结植物细胞工程是一门综合性强、应用广泛的学科，它将生命科学、工程学和农学等领域的知识相结合，通过利用植物的生物学特性和技术手段，来实现对植物生长和发展的调控与改良。

在高三生物学课程中，我们学习了一些基本的植物细胞工程知识点。

本文将从基本概念、应用领域和方法技术等方面，对这些知识进行总结和归纳。

一、基本概念植物细胞工程主要涉及两个基本概念：基因工程和细胞工程。

基因工程是指通过对植物DNA的重组、改造和调控，来实现对植物基因的改良和操控。

细胞工程是指通过对植物细胞的培养和处理，来实现对植物的繁殖和增殖。

植物细胞工程的目标是利用这两个概念的综合作用，实现对植物性状和产物的改良和优化。

二、应用领域植物细胞工程在农业、医药、生态保护和环境修复等领域都有广泛的应用。

在农业领域，植物细胞工程可以用来培育高产、抗逆、抗病虫害的新品种；在医药领域，植物细胞工程可以用来生产重要的药物原料和治疗药物；在生态保护和环境修复领域，植物细胞工程可以用来培育和种植适应于恶劣环境的植物物种，以及修复受污染的土壤和水体。

三、方法技术植物细胞工程的主要方法技术包括：遗传转化技术、组织培养技术和分子标记技术。

遗传转化技术是指将外源基因导入植物细胞，并使之在细胞中稳定表达的技术。

常用的遗传转化技术有基因枪法、农杆菌介导转化法和激光方法。

组织培养技术是指将植物细胞、组织和器官移植到无菌培养基上进行培养和繁殖的技术。

常用的组织培养技术有离体培养和悬浮培养等。

分子标记技术是指利用特定的DNA序列或基因作为标记，来研究植物遗传物质的变异和遗传关系。

常用的分子标记技术有PCR和Southern印迹等。

四、挑战与前景植物细胞工程虽然已经取得了许多重要的研究和应用突破，但也面临着一些挑战和困难。

其中最大的挑战之一是对转基因植物的安全性和环境影响进行评估和监管。

另外，植物细胞工程的研究和应用需要充分利用现代生命科学和工程学的交叉知识和技术，加强多学科的合作和交流。

生物背诵清单植物细胞工程①选材是植物组织培养取得成功的条件之一，胡萝卜组织培养实验中要强调切取含有形成层部分，原因是形成层部位的细胞分裂能力强，分化程度低，容易诱导形成愈伤组织②植物组织培养首先要通过脱分化过程，脱分化是指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而转变为未分化细胞。

脱分化完成后形成愈伤组织，之后还要通过再分化过程。

③从脱分化到再分化需要更换新的培养基，其原因是？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比例不同。

再分化要进行照光培养，其作用是？诱导叶绿素的形成，使试管苗能进行光合作用④经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特性，这种繁殖方式属于无性繁殖。

植物微型繁殖技术的特点高效、快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的遗传特性。

若要获得草莓脱毒苗需剥取茎尖，原因是该部位病毒极少，甚至无病毒。

⑤植物体细胞杂交技术的两个步骤是原生质体的融合和植物组织培养，对应的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。

制备原生质体时原生质体培养液需保持与细胞液浓度一致，试分析其原因：维持原生质体内外渗透压平衡，防止原生质体在高渗溶液中失水皱缩或在低渗溶液中吸水膨胀甚至破裂。

植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚乙二醇(PEG)诱导融合，⑥杂合原生质体能被培养成移栽成活的品种的根本原因是植物细胞具有全能性⑦植物体细胞杂交得优点：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。

⑧杂种细胞能表现出两个亲本的遗传性状根本原因是？同时具有两个亲本的遗传物质。

该技术的最大优点表现在？打破生殖隔离，实现远缘杂交育种⑨由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。

该过程细胞往往培养到愈伤组织原因是愈伤组织分裂能力强，代谢旺盛，产生次生代谢产物多。

高三植物细胞工程知识点植物细胞工程是一门综合性学科，广泛应用于农业、食品科学、药物研发等领域。

通过利用植物细胞的生物学特性，可以实现对植物的基因改良、疾病抗性提升、产量提高等目标。

本文将介绍高三生物学学科中涉及的植物细胞工程的关键知识点。

一、基因转化技术基因转化技术是植物细胞工程的核心方法，主要通过将外源基因导入植物细胞中，使其表达具有特定功能的蛋白质或对植物性状进行改良。

常用的基因转化技术包括农杆菌介导的遗传转化、基因枪法、电穿孔法等。

通过这些技术，研究人员可以实现对植物性状的精确调控和改变。

二、基因操作工具1. 载体：在基因转化中，载体起到携带外源基因并将其导入植物细胞的作用。

常用的载体有质粒和病毒。

质粒是一种环状双链DNA分子，可以被植物细胞轻易摄取和整合到基因组中。

病毒则利用自身的复制和传播机制将外源基因导入植物细胞。

选择合适的载体对基因转化成功率具有重要意义。

2. 选择标记基因：选择标记基因在基因转化中起到筛选转化成功细胞的作用。

常用的选择标记基因有抗生素抗性基因和荧光基因等。

将可被抗生素敏感的植物细胞转化为抗生素抗性的细胞后，通过添加相应抗生素来筛选转化成功的细胞。

三、植物基因工程应用1. 抗虫基因工程：通过引入具有抗虫功能的基因，使植物具有自身的抗虫能力。

例如，转Bt基因的棉花和玉米能够产生杀虫晶体蛋白，有效抵抗棉铃虫、玉米螟等害虫的侵袭。

2. 抗逆基因工程：逆境胁迫是限制植物生长和发育的重要因素。

通过引入耐逆性相关基因，如抗旱基因、抗盐基因等，可以增强植物的逆境耐受性，提高丰产性。

3. 植物代谢工程：利用植物细胞工程技术改变植物次生代谢途径，生产特定的药物、香料和化学品。

例如，通过转化阿胶树细胞，可以大规模生产传统药材中的活性成分。

四、植物细胞工程的挑战与展望尽管植物细胞工程在农业和生命科学领域取得了显著的成就，但仍面临一些挑战。

其中，基因转化效率低、外源基因稳定性等问题是需要解决的难题。

植物细胞工程知识点清单一、植物组织培养1、理论基础（原理）：细胞全能性2、全能性概念：具有某生物发育所需全部遗传信息的细胞，都具有发育成完整体的潜能。

3、过程：外植体—脱分化—愈伤组织—再分化—丛芽、不定根—新植株4、相关概念及实验注意事项①外植体：离体植物器官、组织、细胞②愈伤组织：高度液泡化，无固定形态的薄壁细胞。

全能性高，分化程度低③外植体消毒：70%酒精30s—无菌水冲洗—次氯酸钠30min—无菌水冲洗④取材：选取形成层部位⑤脱分化：23~26℃，避光⑥再分化：将愈伤组织转接到分化培养基，光照下培养⑦生长素/细胞分裂素：比值高—促进生根；比值低—促进发芽5、植物组织培养概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官，组织，细胞培养在人工配置的培养基上，诱导其产生愈伤组织，丛芽，最终形成完整的植株。

6、地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。

二、植物体细胞杂交1、植物体细胞杂交概念：将不同种的植物细胞，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过程。

2、过程及注意事项：①去除细胞壁：酶解法（纤维素酶、果胶酶），获得原生质体②原生质体融合方法：物理法（离心、震荡、电刺激）；化学法：聚乙二醇③细胞融合成功的标志：杂种细胞再生细胞壁3、融合结果：获得杂种细胞，进而获得杂种植株。

A细胞+B细胞所得杂种植株遗传物质=A+B4、成功例子：番茄—马铃薯；烟草—海岛烟草；胡萝卜—羊角芹；白菜—甘蓝5、优点：克服远缘杂交不亲和障碍6、局限性：不能按照人的要求表达性状三、植物细胞工程应用1、微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖（观赏植物，经济林木，无性繁殖作物）2、作物脱毒：采用茎尖等分生区组织培养来除去病毒（因为分生区附近的病毒极少或没有）如：马铃薯；草莓；甘蔗；菠萝、香蕉等经济作物3、人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。

细胞工程一、植物细胞工程理论基础细胞全能性：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。

植物细胞具有全能性的原因:一般生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传信息，即都有发育成完整个体所必需的全部遗传信息。

①生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

②植物细胞全能性表达的条件: 植物细胞一旦成为离体状态，在一定的营养条件和植物激素（细胞分裂素和生长素）的诱导下，细胞就能表现出全能性。

（一）、植物组织培养技术（无性繁殖）1、原理：植物细胞的全能性2、概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞、培养在培养基上，并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。

3、过程：4、用途：（1）微型快速繁殖：保持优良性状（无性繁殖，有丝分裂），不受季节限制（室内生产），适合自动化管理，有利于进行工厂化生产（2）作物脱毒（植物分生区—无毒或者少毒，如茎尖），脱毒作物产量高，品质好；（3）人工种子（胚状体+人工薄膜）；（4）单倍体育种：花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理使染色体数目加倍→稳定遗传植物①后代往往都是纯合子，能稳定遗传；②明显缩短育种年限（5）突变体利用：植物组织培养过程中，细胞处于分生状态，易受影响产生突变，需筛选（6）细胞产物的工厂化生产——愈伤组织生产代谢产品（二）、植物体细胞杂交技术1、定义：不同种植物体细胞融合形成杂种细胞，并培育成新植物体（植物体细胞不能直接杂交）2、理论基础：细胞的全能性和细胞膜的流动性3、过程：融合①方法：物理法包括离心、振动、电激等。

化学法一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂融合，高Ca2+—高pH融合法。

②结果：三种（A—A、A—B、B—B），筛选出杂种细胞A—B去壁由于植物细胞壁由纤维素和果胶构成，故用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁4、培养杂种细胞：进行植物组织培养5、杂交终点：得到杂种植物6：杂种植物特征：含有两种植物的遗传物质，所以具备两种植物的遗传特征7、意义：打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和障碍8：遗传：如果两种植物都是可育的，则杂种植物也是可育（三）、植物组织培养与植物体细胞杂交的关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂。