第48講植物細胞工程【課標要求】1.闡明植物組織培育是在確定條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培育條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在確定條件下融合成雜合細胞，繼而培育成新植物體的技術。3.舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、作物脫毒、次生代謝物生產、育種等方式有效提高了生產效率。考點一植物組織培育技術和植物體細胞雜交技術1．細胞工程的概念2．細胞的全能性(1)概念：細胞經分裂和分化后，照舊具有產生完整生物體或________________________的潛能，即細胞具有全能性。(2)影響全能性表達的緣由：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會____________________________________________________。(3)不同細胞的全能性比較。①體細胞全能性：分化程度低的>分化程度高的；細胞分裂實力強的>細胞分裂實力弱的。②不同細胞的全能性：受精卵>生殖細胞>體細胞。③不同生物的細胞全能性：植物細胞>動物細胞。④全能性與細胞分化的關系：一般狀況下，隨著細胞分化程度的不斷提高，細胞的全能性________________。3．植物組織培育技術(1)前提、條件和結果。[易錯提示]植物組織培育中所需的碳源一般為蔗糖。蔗糖既可供應足夠的碳源，又可維持相對適中的滲透壓。(2)培育過程：接種外植體eq\o(→,\s\up7(確定的養分、激素),\s\do5(脫分化))誘導______________eq\o(→,\s\up7(調整激素比例),\s\do5())誘導生芽、生根→完整植株。①脫分化：的細胞，經過脫分化，即失去其特有的而轉變成未分化細胞的過程。②再分化：重新分化成等器官。（3）植物激素對植物組織培育的影響。生長素/細胞分裂素植物細胞的發育方向比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成比值適中促進愈傷組織的形成簡記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷注：表中比值為同時運用這兩類激素時，兩者用量的比例。4．植物體細胞雜交技術（1）概念：將的植物體細胞，在確定條件下融合成，并把雜種細胞培育成新植物體的技術。（2）操作流程。[易錯提示]植物體細胞雜交屬于無性生殖。（3）意義。植物體細胞雜交技術在打破、實現育種、培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢。[答案自填]2.（1）分化成其他各種細胞（2）選擇性地表達（3）④慢慢降低3.（1）離體完整植株（2）愈傷組織再分化①已經分化結構和功能②愈傷組織芽、根4.（1）不同來源雜種細胞（2）纖維素酶和果膠酶原生質體物理聚乙二醇（PEG）細胞壁（3）生殖隔離遠緣雜交[教材命題點思索]1．在進行植物組織培育的試驗時，要嚴格限制雜菌污染的緣由是__________________________________________________________________。提示：雜菌在培育基上生長爭奪養分，雜菌產生的物質影響植物組織的生長2．若想利用植物體細胞雜交技術培育出馬鈴薯—草莓雜種植株以提高土地的利用率，（填“能”或“不能”）把兩物種細胞干脆融合，理由是________________________________________________。提示：不能植物細胞外面有一層細胞壁，阻礙了細胞間的雜交（融合）[模型命題點思索]3．據下圖分析植物體細胞雜交過程并回答下列問題。（1）如何依據細胞膜表面熒光推斷該原生質體是由番茄和馬鈴薯細胞融合而成的？（2）圖中③④都須要光照嗎？提示：（1）融合的細胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光。（2）③脫分化階段不須要賜予光照，④再分化階段須要賜予光照，以利于葉綠素形成。1．植物組織培育與植物體細胞雜交的比較2．植物體細胞雜交和有性雜交的辨析考向1植物組織培育1．花藥離體培育是重要的育種手段。下圖是某二倍體植物花藥育種過程的示意圖，下列敘述正確的是（）A．為了防止微生物污染，過程①所用的花藥需在70%酒精中浸泡30minB．過程②的培育基中需添加較高濃度的細胞分裂素以利于根的分化C．過程③逐步分化的植株中可篩選獲得純合的二倍體D．過程④應將煉苗后的植株移栽到含有蔗糖和多種植物激素的基質上解析：選C。為了防止微生物污染，過程①所用的花藥需在體積分數為70%的酒精中浸泡30s，A項錯誤；過程②為脫分化形成愈傷組織的過程，所用培育基中細胞分裂素和生長素的比例適中，B項錯誤；進行過程③的愈傷組織經過了秋水仙素的處理，故其分化后的植株中可篩選獲得純合的二倍體，C項正確；經煉苗后的幼苗是能進行光合作用且能獨立進行代謝的植株，故幼苗的生長基質中不用添加蔗糖和多種植物激素，D項錯誤。2．（2024·廣東一模）中國航天文創（CASCI）于2024年七夕節前銷售200枝太空玫瑰，1秒內售空。這些玫瑰花朵直徑與大拇指寬度相當，花期特別長，最初的種子搭載神舟四號飛船進入太空，返回地球后經過多年的選育，利用植物組織培育等技術培育而成。下列敘述正確的是（）A．太空中的宇宙射線輻射、微重力和弱地磁等因素，可誘發種子發生基因重組B．接種外植體→誘導愈傷組織→誘導生芽→生成試管苗，在同一個錐形瓶內完成C．從接種外植體到誘導愈傷組織的過程，是再分化過程D．生長素和細胞分裂素是植物組織培育中影響植物細胞發育方向的關鍵激素解析：選D。太空中的宇宙射線輻射、微重力和弱地磁等因素可誘發種子發生基因突變或染色體變異，基因重組一般發生在有性生殖的過程中，A項錯誤；因為植物組織培育的不同步驟對不同植物激素的需求量不同，所以須要轉入不同的培育基中完成，不能在同一個錐形瓶內完成，B項錯誤；接種外植體到誘導愈傷組織的過程屬于脫分化，C項錯誤；植物組織培育中影響植物細胞發育方向的關鍵激素是生長素和細胞分裂素，兩者比值不同可分別誘導植物生根或發芽，D項正確。考向2植物體細胞雜交3．（2024·山東棗莊模擬）科學家利用馬鈴薯和西紅柿葉片分別原生質體并進行細胞雜交，最終獲得了雜種植株，相關過程如下圖所示。下列有關分析正確的是（）A．過程①應將葉片上表皮向上，置于含纖維素酶和果膠酶的等滲或略高滲溶液中B．過程②中的原生質體由細胞膜、液泡膜及兩層膜之間的細胞質構成C．④過程可用高Ca2＋—低pH融合法，目的是促進原生質體融合D．⑤進行脫分化和再分化過程，雜種植株確定具有馬鈴薯和西紅柿的優良性狀解析：選A。①過程為去除細胞壁以獲得原生質體，應將葉片下表皮的一面朝下（能與溶液接觸），原生質體沒有細胞壁，為避開原生質體吸水裂開，將葉片置于含纖維素酶和果膠酶的等滲或略高滲溶液中，A項正確；原生質層是由細胞膜、液泡膜以及這兩層膜之間的細胞質組成的，B項錯誤；誘導原生質體融合的化學法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，C項錯誤；由于雜種細胞基因的表達會相互影響等，獲得的雜種植株不愿定能表現親本的優良性狀，D項錯誤。4．甲品種（2n）青花菜具有由核基因限制的多種優良性狀，但屬于胞質雄性不育品種。通過體細胞雜交，成功地將乙品種（2n）細胞質中的可育基因引入甲中。下列相關敘述錯誤的是（）A．雜種細胞可以被干脆誘導出芽、根形成雜種植株，該植株可育B．流程中A處理可運用纖維素酶和果膠酶，B處理可運用聚乙二醇C．雜種細胞經過外源生長素和赤霉素的誘導，干脆再分化成為雜種植株D．雜種植株含有限制甲品種青花菜優良性狀的基因，并能通過父本進行傳遞解析：選C。形成雜種植株時，雜種細胞可以被干脆誘導出芽、根，該植株可育，A項正確；流程中A處理可運用纖