植物细胞工程【高三一轮】

江苏省郑梁梅高级中学高三生物学案课题《植物细胞工程》一、上节内容回顾：1、基因工程四大操作步骤，并注明是否涉及碱基互补配对2、获取目的基因的方法3、画出基因表达载体示意图，并标出各部分名称4、将目的基因导入受体细胞的方法：5、从分子水平检测目的基因是否导入受体细胞的方法、原理；检测目的基因是否转录出mRNA的方法；mRNA 是否翻译出特定蛋白质的方法二、植物组织培养：1、概念：是指依据原理，在条件下，分离植物的、、或（称为），并在培养基上培养，在适宜的条件下使其长成部分或完整植株的技术。

2、原理：3、材料：植株的、、和等。

4、培养条件：①②③适宜的，其成分包括水、无机营养、、和等。

5、过程：离体的器官、组织或细胞−−植株。

−再分化（）−→−→−→−−脱分化（）−−相关概念：脱分化：由的植物细胞形成的过程。

愈伤组织：是一团没有特定和并处于状态的细胞。

再分化：愈伤组织重新形成根、芽等器官的过程。

胚状体：愈伤组织在一定的培养条件下形成，类似，具有和，在适宜条件下可发育成新的植株。

【思考】：1、细胞具有全能性的原因？2、体内细胞为什么没有体现全能性发育成完整个体，而是发育成不同的组织、器官？3、植物细胞表现全能性的条件？4、植物组织培养过程中决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？【对位训练1】：在愈伤组织形成过程中，下列哪项条件是不需要的A、消毒灭菌B、适宜的温度C、充足的光照D、适宜的养料和激素【对位训练2】：植物组织培养可以形成愈伤组织，下列有关愈伤组织的叙述错误的是 A．愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的B．形成愈伤组织的培养基不需含有机分子C．愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构D．愈伤组织是一类高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞【对位训练3】：下图是植物组织培养的简略表示。

据此回答：脱分化 再分化①————→②————→③————→④（1）①表示 ，它能被培养成为④的根本原因是 。

（2）②表示 ，它与①相比分化程度 ，全能性 。

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。

专题二细胞工程一、植物细胞工程1．细胞工程(1)操作水平：______________________。

(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的__________或获得_________。

2．植物细胞的全能性(1)概念：具有某种生物全部__________的任何一个细胞，都具有发育成__________的潜能。

(2)原理：细胞内含有本物种的__________。

(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于__________状态，提供一定的__________和其他适宜外界条件。

3．植物组织培养技术(1)概念理解①培养对象：_____________________。

②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。

③培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成__________。

(2)操作流程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_____________，并把杂种细胞培育成__________的技术。

(2)操作流程(3)流程分析①过程a为去除__________获得具有活力的原生质体，用到的酶是__________________。

②过程b是原生质体的融合，其原理是_______________________。

③诱导b融合的两种方法：物理法包括_______________等；化学法一般用_____________作为诱导剂。

④过程c是原生质体融合后再生出__________。

⑤过程d是__________技术，其原理是__________。

(4)意义：________________________________。

5．植物细胞工程的应用(1)植物繁殖的新途径(2)作物新品种的培育：单倍体育种、____________的利用。

(3)细胞产物的__________：培养到__________阶段。

二、动物细胞工程1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础(1)动物细胞的培养过程(2)培养条件①无菌、无毒的环境：对__________和所有培养用具进行无菌处理，添加__________，定期更换培养液以清除__________。

突破练49植物细胞工程必备知识基础练考点一植物细胞工程的基本技术1.(2024·山东日照摸底)某杂种植株的获取过程如下图所示。

下列叙述正确的是()A.叶片消毒后,可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害B.过程①中,应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中C.过程③中,可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合D.过程④中,脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照2.快速繁殖技术用于商业化生产,其过程一般为接种外植体→诱导愈伤组织→生芽、生根培养→试管苗移栽及鉴定。

下列相关叙述错误的是()A.为获得无菌培养物,外植体要消毒处理后才可接种培养B.植物组织培养过程主要包含脱分化和再分化两个过程C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异3.(2023·广东深圳一模)草莓是以母株形成的匍匐茎作为子苗进行繁殖的,容易受到病毒侵袭,造成严重的品种退化。

培育脱毒苗是防治草莓病毒病的根本对策。

下图是利用植物组织培养技术获得脱毒苗的基本过程。

下列相关叙述错误的是()外植体X胚状体→脱毒苗A.外植体往往选择草莓匍匐茎的茎尖B.X是有特定结构和功能的薄壁组织团块C.生长素和细胞分裂素的浓度、用量比例会影响脱分化和再分化D.若要获得突变体,一般用诱变因素处理X而非外植体4.紫罗兰花色丰富、抗虫性强、种子富含亚麻酸。

为了让油菜具有紫罗兰的诸多优良性状,科研人员进行了如图所示实验。

下列叙述错误的是()A.制备原生质体需将植物组织切块用含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液处理B.细胞融合依赖生物膜的流动性,获得的融合原生质体需放在无菌水中以防杂菌污染C.由愈伤组织到杂种植株培养过程中,需调整生长素与细胞分裂素比例以诱导根、芽分化D.获得杂种植株后,可借助抗原—抗体杂交、病虫感染实验进行新性状表达的鉴定5.(2024·广东河源统考)长穗偃麦草是小麦的一个重要野生近缘种,具有蛋白质含量高、抗多种真菌性和病毒性病害、耐旱、耐寒等优良性状,科学家利用植物体细胞杂交技术培育了普通小麦—长穗偃麦草杂种植株,流程如图所示。

高考生物一轮专题知识梳理第32讲植物细胞工程和动物细胞工程考点一植物细胞工程1.细胞工程的概念。

2.细胞的全能性。

植物组织培养技术。

(1)定义和流程。

(2)探究实践——菊花的组织培养。

提醒①植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,少数为葡萄糖和果糖,原因是蔗糖既可提供充足的碳源,又可维持相对适中的渗透压,而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下,其造成的渗透压可能过高。

②由愈伤组织进行细胞分化时,一般要先诱导其生芽,然后诱导其生根,可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。

4.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。

提醒植物体细胞杂交属于无性生殖。

(3)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。

5.植物细胞工程的应用。

(1)植物繁殖的新途径。

(2)作物新品种的培育。

(3)细胞产物的工厂化生产。

①次生代谢物:是一类小分子有机化合物,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。

②细胞产物的工厂化生产:人们利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。

③植物细胞培养:是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。

正误判断(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。

(×)(2)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。

(×)(3)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。

(×) (4)植物体细胞杂交所获得的杂种植株的变异类型属于染色体变异。

(√)(5)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。

(×)(6)植物体细胞杂交属于有性生殖,结果只是形成杂种细胞。

(×)教材微点1.(选择性必修3 P38“拓展应用”)“番茄—马铃薯”没有像想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,推测原因可能是生物基因之间相互调控、相互影响。

第3课时植物细胞工程课标要求 1.阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和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。

考点一植物组织培养技术1．概念利用细胞全能性，在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等，在培养基上培养，使其发育成部分或完整植株的技术。

2．主要步骤3．天竺葵的组织培养深度思考①植物组织培养的理论基础(或原理)是什么？提示植物细胞的全能性。

②在上述植物组织培养过程中进行了哪些无菌操作？提示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；用酒精擦拭双手和超净工作台台面、对外植体进行消毒。

③在植物组织培养的过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？提示植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。

用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。

而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。

④上述过程中诱导愈伤组织和诱导生芽、生根两个阶段所需条件有什么不同？提示光照条件不同：诱导愈伤组织是脱分化，不需要光照；诱导生芽、生根是再分化，需要光照。

培养基类型不同：诱导愈伤组织利用脱分化培养基，诱导生芽和生根利用生芽培养基和生根培养基。

⑤从繁殖方式上看，植物组织培养属于无性繁殖，因为植物组织培养是在细胞有丝分裂和细胞分化的基础上实现的，此过程并没有生殖细胞的产生。

总结提升生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果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简记为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高(2)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生长素/细胞分裂素植物细胞的发育方向高有利于根的分化、抑制芽的形成低有利于芽的分化、抑制根的形成适中促进愈伤组织的生长简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤考向 植物组织培养1. (多选)(2023·江苏南通高三期末) SOD 是一种广泛分布于各种细胞中的抗氧化酶，它能催化超氧阴离子自由基形成H 2O 2，增强植物的抗逆性。

一轮复习夯实练58 植物细胞工程一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。

1．(2024·枣庄高三一模)下列关于植物组织培养的叙述，错误的是()A．用于植物组织培养的外植体就是指离体培养的植物器官、组织或细胞B．脱分化的实质是通过基因的选择性表达改变细胞的结构和功能C．进行植物组织培养时，常常需要添加植物激素，但是菊花茎段的组织培养比较容易，可以不必添加植物激素D．培养基中添加蔗糖的目的只是提供营养物质2．(2023·怀化高三调研)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。

下列有关叙述不正确的是()A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害B．步骤③切取的组织块中要带有形成层，因为形成层容易诱导形成愈伤组织C．从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基主要是因为有害代谢产物积累D．步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用3．(2021·福建，11)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。

下列叙述正确的是()A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体4．(2024·徐州高三模拟)拟矮牵牛的原生质体在X培养基(a)上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素－D的X培养基(b)上培养结果相同；矮牵牛的原生质体在a上能分化成植株，但在b上不能生长。

在a、b上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。

下列说法错误的是()A．酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行B．只有杂种细胞能在b上形成植株C．获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种D．植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性5．花椰菜(2n＝18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥(2n＝16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。