第2課時植物細胞工程的應用第2章細胞工程<<<學習目標1.通過對植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術流程和應用的優勢。2.認同植物細胞工程在生產實踐中具有重要的應用價值。內容索引一、植物繁殖的新途徑二、作物新品種的培育和細胞產物的工廠化生產課時對點練

植物繁殖的新途徑一1.快速繁殖高效梳理教材新知快速保持2.作物脫毒頂端分生區莖尖(1)作物脫毒后不再感染病毒(

)提示作物脫毒后病毒很少甚至不含病毒，而不是不再感染病毒。(2)脫毒草莓能明顯提高產量，但品質沒有發生變化(

)提示脫毒草莓能明顯提高產量，品質也優于普通草莓。(3)作物脫毒所培養的材料常選自頂端分生組織(

)(4)快速繁殖本質上是一種無性繁殖(

)××√√

任務一：快速繁殖和作物脫毒1.植物組織培養之所以可以進行快速繁殖，是因為植物組織培養到_____

階段，細胞進行

分裂，細胞分裂速度較快，從而獲得大量的組織細胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導再分化形成

。并且，植物組織培養在實驗室進行，受

等條件限制較小。2.快速繁殖中能否用花粉作為外植體？為什么？探究核心知識提示不能；因為用花粉作外植體會出現性狀分離。愈傷組織有絲新植株季節、氣候3.經植物組織培養技術培育出的脫毒苗抗病毒嗎？為什么？提示脫毒苗不抗病毒；“脫毒”與“抗毒”不同，前者指的是本身病毒少，甚至無病毒，受病毒感染的機會少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。花粉粒是經減數分裂形成的，在此過程中發生了基因重組，因而不一定能保持親本的優良性狀，D符合題意。1.某株名貴花卉用種子繁殖會發生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可利用該植株的一部分器官或組織進行離體培養，培育出完整的植株。進行離體培養時不應采用該植株的A.莖尖

B.子房壁

C.葉片

D.花粉粒√落實思維方法莖尖大小外植體數/個分化苗數/株脫毒苗數/株小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.5mm201342.為給工廠繁殖脫毒甘薯苗提供技術上的支持，科研人員利用植物組織培養技術研究甘薯莖尖(外植體)大小對誘導分化苗和脫毒苗的影響，結果如表所示。下列相關敘述正確的是√A.在不同的培養階段，培養基中的激素種類和比例不同B.脫分化過程中應給予充足光照使其進行光合作用C.培育脫毒苗時依據的原理有基因突變和細胞的全能性D.0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得抗病毒的特性在不同的培養階段，培養基中的植物激素種類和比例不同，生長素和細胞分裂素的比值高，有利于根的分化，比值低有利于芽的分化，A正確；脫分化過程中不需要光照，不能進行光合作用，B錯誤；培育脫毒苗時依據的原理是植物細胞的全能性，C錯誤；0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得無病毒的特性，不是抗病毒的特性，D錯誤。

二作物新品種的培育和細胞產物的工廠化生產1.單倍體育種梳理教材新知單倍體誘導染色體加倍穩定遺傳育種的年限體細胞誘變遺傳突變2.突變體的利用不斷增殖培養條件誘變因素人們有用3.細胞產物的工廠化生產酚萜氮抗病色素化學合成低離體單個植物細胞細胞團季節天氣人參皂苷(1)二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到穩定遺傳的植株(

)提示二倍體植株的花粉經脫分化與再分化后得到的是單倍體植株，一般高度不育。(2)突變體育種常用射線、化學物質處理愈傷組織(

)(3)紫杉醇存在于紅豆杉屬植物體內，是初生代謝物，具有高抗癌活性，現在已被廣泛用于乳腺癌的治療(

)提示紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內的一種次生代謝物。(4)植物細胞培養的原理是植物細胞的全能性(

)提示植物細胞培養的原理是細胞增殖，未涉及植物細胞的全能性。×√××任務二：單倍體育種和突變體的利用1.單倍體育種為什么能為體細胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料？探究核心知識提示由于大多數單倍體植株的細胞中只含有一套染色體，染色體數目加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現。2.如圖表示突變體的利用過程，請據圖分析回答下列問題：(1)突變體育種的原理是什么？提示基因突變和植物細胞的全能性。(2)在培養至愈傷組織時進行誘變處理的原因是什么？提示愈傷組織細胞分裂旺盛，細胞要進行DNA分子復制，此時易發生基因突變。(3)誘導分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？提示大多數不可以；因為基因突變可能破壞生物體與現有環境的協調關系，進而對生物體有害；還有些基因突變既無害也無益，是中性的。3.植物細胞培養技術是工廠化生產相關代謝產物的一條有效途徑，在生產中通常要培養到什么階段？為什么？提示愈傷組織階段；因為此時細胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產物生成。比較項目植物組織培養植物細胞培養目的獲得植物體獲得細胞產物原理植物細胞的全能性細胞增殖過程

應用快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細胞產物的工廠化生產，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等植物組織培養和植物細胞培養的比較核心歸納3.(多選)(2024·雞西高二期末)花粉植株是體細胞遺傳研究和突變育種的理想材料。培育四季柑橘(2n＝18)花粉植株的過程如圖所示，有關敘述錯誤的是A.花粉植株培育的原

理是花粉粒細胞具

有全能性，其技術

是植物組織培養B.過程③是細胞再分化，誘導叢芽產生時應適當提高生長素與細胞分裂素的比值C.4種培養基均屬于固體培養基，②過程需要在適宜的溫度和避光條件下進行D.觀察處于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖細胞，可觀察到18條染色體√落實思維方法√花粉粒細胞培育成單倍體植株，培育的原理是花粉粒細胞具有全能性，其技術是植物組織培養，A正確；過程③是再分化，誘導叢芽產生時應適當降低生長素與細胞分裂素的比值，B錯誤；觀察處于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖細胞，可觀察到9條染色體，D錯誤。4.(2023·山東，14)利用植物細胞培養技術在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養使其增殖，可獲得植物細胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是A.利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物B.植物細胞體積小，故不能通過該技術進行其產物的工廠化生產C.次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應選擇產量高的細胞進行培養D.該技術主要利用促進細胞生長的培養條件提高單個細胞中次生代謝物

的含量√分析題意可知，可通過該技術進行植物細胞產物的工廠化生產，B錯誤；次生代謝物不是植物生長所必需的，其含量少，可以通過增加細胞的數量來增加次生代謝物的產量，C錯誤；細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞分裂的培養條件，增加細胞數量，提高次生代謝物的含量，但不能提高單個細胞中次生代謝物的含量，D錯誤。網絡構建

課時對點練三題組一植物繁殖的新途徑1.(2024·西安高二期中)下列有關快速繁殖技術的說法錯誤的是A.可以保持親代的優良性狀B.可以高效、快速地培育植物種苗C.快速繁殖屬于有性生殖D.快速繁殖已廣泛應用于觀賞植物、經濟林木等的繁育√快速繁殖技術屬于無性生殖，C錯誤。1234567891011121314芽尖組織病毒極少，甚至不含病毒，可以通過芽尖組織培養獲得脫毒苗。2.利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會因感染病毒而減產，為此農戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳方法是A.選擇優良品種進行雜交

B.進行遠緣植物體細胞雜交C.利用芽尖進行組織培養

D.人工誘導基因突變√12345678910111213143.如圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，研究發現經過過程②獲得的幼苗脫毒效果更好。下列敘述正確的是A.帶葉原基的芽與植物體其

他組織中的病毒含量相同B.可推測過程②的溫度處理

有利于組織中的病毒失去活性C.過程③④均屬于再分化，所以培養基A和B各成分含量相同D.圖中獲得的脫毒苗與原甘蔗苗相比細胞核遺傳物質發生了改變√1234567891011121314帶葉原基的芽病毒很少，甚至無病毒，故與植物體其他組織中的病毒含量不同，A錯誤；過程③④所用培養基中生長素和細胞分裂素的含量和比例不同，C錯誤；題圖中脫毒苗的培育過程采用了植物組織培養技術，其體現了植物細胞的全能性，遺傳物質不會改變，D錯誤。1234567891011121314題組二作物新品種的培育4.(2023·鹽城高二質檢)利用基因型為HhRr的玉米(2n＝20)的幼苗莖尖細胞進行如圖實驗，下列相關分析錯誤的是A.植株A的體細胞內最多有4個染色體組B.植株A和植株B的基因型

相同C.獲得植株B的過程為單倍

體育種，該過程涉及染色體變異和基因重組D.獲得幼苗的①②過程都應用了植物組織培養技術√1234567891011121314植株B是經單倍體育種獲得的純合子，與植株A的基因型不同，B錯誤。12345678910111213145.在植物組織培養過程中，容易獲得突變體的主要原因是A.培養的細胞一直處于不斷增殖的狀態B.培養基營養豐富，易于植物生長C.紡錘體的形成容易受抑制D.DNA復制容易受抑制√12345678910111213141234567891011121314在植物組織培養過程中，細胞一直處于不斷增殖的狀態，即細胞的分裂能力很強，細胞在分裂過程中，容易受到培養條件和誘變因素(如射線、化學物質等)的影響而發生突變。6.(2024·徐州高二期末)人們可以利用可遺傳變異來改良農作物的性狀或對生物進化機制進行科學解釋。中國科學院的科研人員利用重離子輻射誘變育種技術，選育了多種糧食作物的優良突變體。下列相關敘述正確的是A.人工設置誘變條件可讓農作物朝人們需要的方向進行突變B.誘變育種過程可能會導致處理材料細胞中發生染色體變異C.經誘變育種獲得的突變體對自然環境的適應能力更強D.人為耕種管理的某種農作物種群的基因頻率不會發生改變√1234567891011121314誘變育種的原理是突變，突變是不定向的，不能保證讓農作物朝人們需要的方向進行突變，A錯誤；誘變育種過程利用重離子輻射，可能會導致處理材料細胞中發生染色體變異，如可能發生易位或缺失等，B正確；變異是不定向的，經誘變育種獲得的突變體對自然環境的適應能力不一定更強，C錯誤；人為耕種管理的某種農作物會選擇并保存有利于人類的類型，會使農作物種群的基因頻率發生改變，D錯誤。1234567891011121314題組三細胞產物的工廠化生產7.紫草細胞中富含紫草寧，科研人員利用紫草新生的營養芽進行培養獲得愈傷組織，再進行細胞懸浮培養，以獲得更多的紫草寧。下列敘述正確的是A.紫草寧是紫草細胞生長和生存所必需的次生代謝物B.愈傷組織是由高度分化的一團薄壁細胞組成，無特定形態C.愈傷組織細胞可用于細胞產物的工廠化生產，利用了愈傷組織細胞分裂快、

代謝旺盛的特點D.愈傷組織的誘導受植物激素配比的影響，不受營養物質和光照等因素的影響√1234567891011121314紫草寧是紫草細胞培養過程中產生的次生代謝物，不是紫草細胞生長和生存所必需的，A錯誤；愈傷組織分化程度很低，B錯誤；愈傷組織的誘導受植物激素配比的影響，也受營養物質和光照等因素的影響，D錯誤。12345678910111213148.(2024·黑吉遼，6)迷迭香酸具有多種藥理活性。進行工廠化生產時，先誘導外植體形成愈傷組織，再進行細胞懸浮培養獲得迷迭香酸，加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量。下列敘述錯誤的是A.迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體B.誘導愈傷組織時需加入NAA和脫落酸C.懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團D.茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝產物的合成速率√1234567891011121314迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體，因為其生長旺盛，分裂能力較強，A正確；誘導愈傷組織時需加入生長素和細胞分裂素，B錯誤；懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團，從而可獲得更多的營養物質和氧氣，促進細胞分裂，C正確；加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量，推測茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝產物(不是植物生長所必需的)的合成速率，D正確。12345678910111213149.如圖表示植株A(雜合子Aa)和植株B培育植株①②③④⑤的過程，下列說法正確的是A.培育植株①的過程為單倍體育種，獲得的植株為純合子B.選擇植物的愈傷組織進行

誘變處理獲得優質的突變

體，未體現細胞的全能性C.需要通過植物組織培養技

術獲得的植株只有①③④D.植株①②④⑤與植株A基

因型相同的概率分別是0、

0、1、0(不考慮基因突變)√1234567891011121314植株A(雜合子Aa)的花粉經過離體培養得到的植株①為單倍體植株(A或a)，秋水仙素處理單倍體植株①，獲得的植株②(AA或aa)為純合子，A錯誤；1234567891011121314選擇植物的愈傷組織進行誘變處理獲得優質的突變體，通過植物組織培養獲得植株③，體現了細胞的全能性，B錯誤；1234567891011121314圖中需要通過植物組織培養技術獲得的植株是①③④⑤，C錯誤。123456789101112131410.(多選)辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健、醫藥工業等領域，其獲得途徑如圖所示。下列敘述不正確的是A.圖中愈傷組織、

脫毒苗和高產細

胞系的獲得都體

現了植物細胞的全能性B.圖中①和②分別表示辣椒組織培養中細胞的脫分化和再分化過程C.②過程需要用適宜配比的生長素和細胞分裂素溶液處理D.用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時，常用的酶是胰蛋白酶√1234567891011121314√圖中愈傷組織和高產細胞系的獲得沒有體現植物細胞的全能性，A錯誤；用酶解法將愈傷組織分離成單細胞時，常用的酶是纖維素酶和果膠酶，D錯誤。123456789101112131411.(多選)科研人員研究了馬鈴薯莖尖外植體大小對幼苗的成苗率和脫毒率的影響，結果如圖所示。下列相關敘述正確的是A.培育脫毒苗所依據的原理有基因突變和細胞的全能性B.培育脫毒苗的過程涉及脫分化和再分

化兩個階段C.實驗結果表明，莖尖越小脫毒率越高，

成苗率越低D.根據本實驗可知，培養脫毒苗時莖尖

的適宜大小為0.60mm√1234567891011121314√植物頂端分生區附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無病毒，切取一定大小的莖尖進行植物組織培養，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗，因此培育脫毒苗所依據的原理是植物細胞的全能性，沒有基因突變，A錯誤；培育脫毒苗的技術是植物組織培養，涉及脫分化和再分化兩個階段，B正確；1234567891011121314由題圖可知，在莖尖外植體大小為0.27mm時，幼苗的脫毒率和成苗率均處于較高水平，因此培養脫毒苗時莖尖的適宜大小為0.27mm，D錯誤。123456789101112131412.(多選)豆科植物苦參產生的苦參堿具有調節免疫、抗癌等作用。科研人員利用苦參下胚軸進行育苗和生物堿提取，過程如圖。下列說法錯誤的是A.下胚軸切段需用無水

乙醇和次氯酸鈉進行

消毒處理B.過程①和過程②分別發生了細胞的脫分化和再分化C.過程③所得苦參幼苗具有抗病毒的遺傳特性D.通過植物細胞培養獲得苦參堿的過程不需要實現細胞的全能性√1234567891011121314√√下胚軸切段需用體積分數為70%的酒精和質量分數為5%左右的次氯酸鈉溶液進行消毒處理，A錯誤；過程②是愈傷組織的擴大培養，不是再分化過程，B錯誤；由無毒下胚軸經組織培養獲得的苦參幼苗只是病毒極少甚至不帶病毒，不能抗病毒，C錯誤。123456789101112131413.草莓是人們經常食用的一種水果，有較高的營養價值。草莓是無性繁殖的作物，長期種植會使病毒積累在體內，使其產量減少，品質下降。如圖是利用植物組織培養技術培育脫毒草莓苗的過程，請據圖回答下列問題：1234567891011121314(1)培育脫毒苗時，一般選取_______作為外植體，其依據是____________________________。莖尖極少，甚至無病毒該部位病毒1234567891011121314(2)①是脫分化過程，細胞脫分化是指已經分化的細胞，經過誘導后，失去其________________而轉變為未分化細胞的過程。②是_______過程。在培養過程中，除了提供水分、無機鹽、糖類、維生素及氨基酸外，還需要在培養基中加入________________________________。特有的結構和功能植物激素(或生長素和細胞分裂素)再分化1234567891011121314(3)研究表明，多倍體草莓產量高于二倍體，利用組織培養技術獲得多倍體草莓的方法有兩種：一是使用___________(藥劑)處理草莓的愈傷組織，再經培養獲得多倍體植株；二是利用______________(藥劑)誘導草莓體細胞融合形成雜種細胞后，再經組織培養獲得多倍體植株。秋水仙素聚乙二醇(PEG)1234567891011121314(4)在植物組織培養的過程中，可以對__________進行化學或物理的誘變處理，促使其發生突變，再通過誘導分化形成植株，從中選育出優良品種。這種作物新品種的培育方法屬于_________________________。愈傷組織突變體的利用(或誘變育種)14.單倍體誘導技術對改良蔬菜品種、加速品種選育進程具有重要的意義。某研究所對蔬菜單倍體誘導的主要途徑、影響因素、染色體加倍技術及其在遺傳育種中的應用進行了研究。回答下列問題：(1)蔬菜單倍體可通過_______________途徑獲得。經誘導獲得的單倍體中____________(填“不存在”“存在”