第51講植物細胞工程接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根馴化移栽脫分化再分化再分化植物細胞工程的基本技術：植物組織培養和植物體細胞雜交技術。考點一植物組織培養技術

是指將離體的植物器官、組織或細胞等，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其形成完整植株的技術一、植物組織培養技術1.概念：外植體(常見的有：莖尖、幼嫩的葉片、花藥)2.過程：接種外植體誘導愈傷組織誘導生芽誘導生根馴化移栽脫分化再分化再分化是一種無性生殖方式①脫分化：在一定的激素和營養等條件的誘導下，已經分化的細胞失去其特有的

，轉變成

的細胞，進而形成愈傷組織的過程。②愈傷組織：脫分化產生的

團塊。③再分化：愈傷組織重新分化成

等器官的過程。結構和功能未分化不定形的薄壁組織芽、根二、植物細胞的全能性分化成其他各種細胞生物體的每個細胞中都含有發育成完整個體所需的全套基因激素溫度和pH二、植物細胞的全能性分化成其他各種細胞生物體的每個細胞中都含有發育成完整個體所需的全套基因激素溫度和pH三、菊花的組織培養流水酒精無菌水次氯酸鈉0.5~1cm1/3~1/2愈傷組織封口膜18~22生芽生根生長素/細胞分裂素植物組織的發育方向高促生根低促生芽適中促愈傷組織形成簡記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷誘導形成愈傷組織要避光，誘導生芽要照光。封口膜消過毒生長三、菊花的組織培養培養基植物組織培養中所需的碳源一般為蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可維持相對適中的滲透壓。C2.關于植物組織培養的再分化過程，說法錯誤的是(

) A.再分化過程中，不同細胞內合成了功能不同的特異性蛋白質 B.脫分化與再分化過程所使用的培養基主要是激素濃度及用量比例的不同 C.再分化過程在實驗室或植物組織培養車間進行，需要避光處理 D.再分化過程中，核遺傳物質沒有發生改變，但mRNA有變化白菜甘藍白菜-甘藍考點二植物體細胞雜交技術及植物細胞工程的應用1.概念與原理不同來源雜種細胞新植物體流動性全能性一、植物體細胞雜交技術2.操作流程：(1)過程①的目的是

，用到的酶是

和

。去除細胞壁獲得原生質體纖維素酶果膠酶2.操作流程：(2)過程②為

，人工誘導的物理法包括

、

等，化學法包括

、高Ca2＋—高pH融合法等原生質體的誘導融合電融合法離心法聚乙二醇(PEG)融合法注意：兩兩融合的雜交細胞有多種，包括AA、BB和AB，符合要求的只有AB，所以需要進行篩選。2.操作流程：(3)過程③為融合的原生質體再生出

，這是融合成功的標志(4)過程④為

，過程⑤為

。細胞壁脫分化再分化需要用到的細胞器：高爾基體、線粒體（供能）植物體細胞雜交技術包括植物細胞融合和植物組織培養兩個階段，依據的原理不同。（5）所得雜種植株屬于異源多倍體，變異類型為染色體數目變異3.植物體細胞雜交和有性雜交的辨析4個染色體組2個染色體組 4、植物體細胞雜交的意義

在打破__________，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢生殖隔離植物繁殖的新途徑1高效、快速地實現種苗的大量繁殖保持優良品種的遺傳特性特點：使用材料少，培養周期短，繁殖率高，適合自動化管理，有利于進行工廠化生產二、植物細胞工程的應用植物繁殖的新途徑1植物頂端分生區附近(如莖尖)【特別注意】“脫毒”≠“抗毒”脫毒是指本身不帶病毒，而抗毒是指具有抵抗病毒的能力二、植物細胞工程的應用作物新品種的培育2項目單倍體育種突變體的利用原理優點過程

染色體數目變異和植物細胞的全能性明顯縮短育種年限突變和植物細胞的全能性產生新基因，大幅度改良某些性狀一種特殊的組織培養技術二、植物細胞工程的應用細胞產物的工廠化生產3初生代謝物次生代謝物

初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，在整個生命過程中一直進行著。初生代謝物有糖類、脂質、蛋白質、核酸等

次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環境和時間條件下才進行。次生代謝物是一類小分子有機化合物，如酚類、萜類和含氮化合物應用多、產量低二、植物細胞工程的應用

考點二

植物體細胞雜交技術及植物細胞工程的應用細胞產物的工廠化生產3解決辦法：利用植物細胞培養來獲得目標產物在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養使其增殖的技術生產流程：愈傷組織細胞懸液優點：快速高效，不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制實例：人參皂苷、紫草寧和紫杉醇的工廠化生產A考向1

圍繞植物體細胞雜交技術，考查科學思維1.(2024·西工大附中調研)科學家利用馬鈴薯和西紅柿葉片分離原生質體并進行細胞雜交，最終獲得了雜種植株，相關過程如圖所示。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，雜種植株一定具有馬鈴薯和西紅柿的優良性狀C考向2結合植物細胞工程的應用，考查科學思維能力3.(2024·河南名校聯盟)為拯救珍稀植物紅豆杉，并同時獲得高抗癌活性物質——紫杉醇，科研小組設計了如圖所示的實驗流程。下列相關敘述正確的是(

)A.誘導紅豆杉莖尖經過再分化過程形成愈傷組織B.整個培養過程中生長素和細胞分裂素的比例固定不變C.用液體培養基擴大培養愈傷組織生產紫杉醇時，通常要通入無菌空氣D.同一植株不同部位的組織細胞經誘導培養獲得的植株基因型一定相同關鍵·真題必刷1.(2023·廣東卷，12)人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導人參根與胡蘿卜根產生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產率。下列敘述錯誤的是(

) A.細胞融合前應去除細胞壁

B.高Ca2＋—高pH溶液可促進細胞融合 C.融合的細胞即為雜種細胞 D.雜種細胞可能具有生長快速的優勢C解析在細胞融合前，必須先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，再誘導原生質體融合，A正確；人工誘導原生質體融合有物理法和化學法，用高Ca2＋—高pH溶液可促進細胞融合，B正確；融合的細胞中有人參根－人參根細胞、人參根－胡蘿卜根細胞、胡蘿卜根－胡蘿卜根細胞，只有人參根－胡蘿卜根細胞才是雜種細胞，C錯誤；雜種細胞含兩種細胞的遺傳物質，可能具有生長快速的優勢，D正確。D2.(2022·浙江6月選考，23)下列關于菊花組織培養的敘述，正確的是(

) A.用自然生長的莖進行組培須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒 B.培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換 C.組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石帶菌量低且營養豐富 D.不帶葉片的菊花莖切段可以通過器官發生的途徑形成完整的菊花植株解析自然生長莖段的消毒屬于外植體消毒，先用70%酒精消毒30s，再用無菌水清洗，然后用5%次氯酸鈉消毒處理，最后再用無菌水清洗，A錯誤；培養瓶用專用封口膜封口的目的是防止雜菌污染，并不影響氣體交換，B錯誤；組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石比較松軟，持水性也較好，有利于幼苗的生根和葉片的生長，C錯誤；不帶葉片的菊花莖切段可通過植物組織培養分化出芽和根這種器官發生的途徑形成完整的菊花植株，D正確。3.(2022·遼寧卷，14)藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養過程中，外植體切口處細胞被破壞，多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物，這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡，導致藍莓組織培養失敗。下列敘述錯誤的是(

) A.花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中 B.適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率以減少褐變 C.在培養基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變 D.宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體D解析花青素是水溶性色素，主要存在于藍莓細胞的液泡中，A正確；適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率，以及時清除多酚類化合物被氧化成的褐色醌類化合物，以減少褐變，B正確；接種外植體時，在培養基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變，C正確；宜選用藍莓幼嫩葉片為材料制備外植體，因為幼嫩葉片細胞分裂旺盛、易培養，D錯誤。4.(2023·重慶卷，15)某小組以擬南芥原生質體為材料，研究了生長素(IAA)、組蛋白乙酰化及R基因對原生質體形成愈傷組織的影響。野生型(WT)和R基因突變型(rr)的原生質體分別經下表不同條件培養相同時間后，檢測培養材料中R基因表達量，并統計愈傷組織形成率，結果如圖所示，據此判斷，下列敘述正確的是(

)編號原生質體培養條件①WT培養基②WT培養基＋合適濃度的IAA③rr培養基④rr培養基＋合適濃度的IAA⑤WT培養基＋組蛋白乙酰化抑制劑A.組蛋白乙酰化有利于WT原生質體形成愈傷組織B.R基因通過促進IAA的合成提高愈傷組織形成率C.組蛋白乙酰化通過改變DNA堿基序列影響R基因表達量D.若用IAA合成抑制劑處理WT原生質體，愈傷組織形成率將升高答案A解析分析圖表信息，①②對照，說明IAA會促進野生型R基因表達量，進而提高愈傷組織形成率。③④對照，說明在不存在R基因時，IAA對突變型愈傷組織形成率沒有影響。①⑤對照，說明組蛋白乙酰化抑制劑會抑制R基因的表達，進而預測其抑制WT原生質體愈傷組織的形成，即組蛋白乙酰化會促進WT原生質體形成愈傷組織。根據以上分析，A正確，B、D錯誤；組蛋白乙酰化屬于表觀遺傳的機制之一，其本身不會改變DNA的堿基序列，C錯誤。5.(2022·重慶卷，5)植物體細胞通常被誘導為愈傷組織后才能表現全能性。研究發現，愈傷組織的中層細胞是根或芽再生的源頭干細胞，其在不同條件下，通過基因的特異性表達調控生長素、細胞分裂素的作用，表現出不同的效應(如表)。已知生長素的生理作用大于細胞分裂素時有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推論不合理的是(

)CA.WOX5失活后，中層細胞會喪失干細胞特性B.WOX5＋PLT可能有利于愈傷組織中生長素的積累C.ARR5促進細胞分裂素積累或提高細胞對細胞分裂素的敏感性D.體細胞中生長素和細胞分裂素的作用可能相互抑制條件基因表達產物和相互作用效應①WOX5維持未分化狀態②WOX5＋PLT誘導出根③WOX5＋ARR2，抑制ARR5誘導出芽解析根據表格信息可知，WOX5能維持未分化狀態，使植物細胞保持分裂能力強、較大的全能性，若WOX5失活后，中層細胞會喪失干細胞分裂能力強、分化程度低的特性，A正確；由題干信息“生長素的生理作用大于細胞分裂素時有利于根的再生”，再結合表格信息，WOX5＋PLT可誘導出根，可推測WOX5＋PLT可能有利于愈傷組織中生長素的積累，B正確；由題意可知，生長素的生理作用小于細胞分裂素時有利于芽的再生，而抑制ARR5能誘導出芽，可知ARR5被抑制時細胞分裂素較多，故可推測ARR5抑制細胞分裂素積累或降低細胞對細胞分裂素的敏感性，C錯誤；由題干信息可知，出芽或出根都是生長素與細胞分裂素含量不均衡時才會發生，故可推測體細胞中生長素和細胞分裂素的作用可能相互抑制，D正確。6.(2023·新課標卷，35)根瘤菌與豆科植物之間是互利共生關系，根瘤菌侵入豆科植物根內可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。為了尋找抗逆性強的根瘤菌，某研究小組做了如下實驗：從鹽堿地生長的野生草本豆科植物中分離根瘤菌；選取該植物的莖尖為材料，通過組織培養獲得試管苗(生根試管苗)；在實驗室中探究試管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列問題。 (1)從豆科植物的根瘤中分離根瘤菌進行培養，可以獲得純培養物，此實驗中的純培養物是______________________________________。由一個根瘤菌繁殖所獲得的根瘤菌群體 ②表示的過程是________。由外植體最終獲得完整的植株，這一過程說明植物細胞具有全能性。細胞的全能性是指_______________________________________________________________________。脫分化再分化

細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能(3)研究小組用上述獲得的純培養物和試管苗為材料，研究接種到試管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是將生長在培養液中的試管苗分成甲、乙兩組，甲組中滴加根瘤菌菌液，讓試管苗長出根瘤。然后將甲、乙兩組的試管苗分別轉入________的培養液中