2024届人教版高考生物一轮复习植物细胞工程学案

第 1 讲　植物细胞工程

1．在愈伤组织形成幼苗的再分化过程中，不会发生细胞的增殖。(×)

2．愈伤组织的形成需要光照。(×)

3．以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。(×)

4．植物体细胞杂交过程中，细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁。(√)

5．快速繁殖技术能保持亲本的优良遗传特性。(√)

6．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理相同。(×)

系统学习(一)　植物组织培养及其应用(固基点)

　　　　　　主干知识·记准理清

1．细胞工程的概念

2．植物组织培养技术

(1)理论基础。

(2)概念：是指将离体的植物器官、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。

(3)操作流程。

→→→→

(4)操作实例——菊花的组织培养。

3．植物组织培养技术的应用

(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(如酚类、萜类和含氮化合物等)，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，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。

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。

　　　　　　题点考法·练全练通

考法(一)　植物组织培养的原理和过程

1．人参是重要的药用植物，常以根入药，由于过度采挖导致人参资源枯竭，人工栽培周期长。研究表明，可采用植物组织培养的方式培养人参不定根，用以满足市场需求。下列说法错误的是(　 )

A．人参不定根培养中有脱分化和再分化过程

B．过程①必须光照培养以增加有机物来源

C．过程②所需要的生长素比例大于细胞分裂素

D．需要检测获得的不定根中有效成分的含量

解析：选B　过程①脱分化要避光处理，B错误。

2．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，下列叙述错误的是(　 )

A．胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗，是因为植物细胞具有全能性

B．步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织

C．步骤⑤要进行照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成

D．步骤⑤和步骤⑥的培养基中所需的生长素和细胞分裂素的比例不同

解析：选C　步骤⑥为再分化过程，要进行照光培养，其作用是诱导根的形成；步骤⑤为脱分化过程，两者在培养过程中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，D正确，C错误。

[归纳拓展]　植物激素在植物组织培养中的作用

提醒：①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。

②光照：在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。

考法(二)　考查植物组织培养的应用

3．下列关于植物组织培养应用的说法，错误的是(　 )

A．脱毒苗、人工种子的制备都应用了植物组织培养技术

B．采用植物组织培养技术培养茎尖得到的脱毒作物可提高作物产量和品质

C．应用植物组织培养技术得到人参、紫草等植株，然后从它们的细胞中提取细胞产物，可实现细胞产物的工厂化生产

D．植物的组织培养过程中经化学或物理的诱变处理可得到有用的突变体，如抗盐碱的烟草等

解析：选C　细胞产物(如人参皂苷干粉、紫草素等)的工厂化生产，并未培养出完整的植株，而是将离体细胞、组织或器官培养到愈伤组织阶段，利用细胞的分裂增殖扩增细胞数量，从而获得大量的细胞产物。

4．下列有关植物细胞工程应用实例的叙述，正确的是(　 )

A．脱毒苗是利用茎尖进行组织培养而获得的抗病毒植株

B．脱分化和再分化都需要光照

C．突变体的利用是对愈伤组织进行定向诱变，进而培育新品种

D．单倍体育种可获得稳定遗传的优良品种，缩短育种年限

解析：选D　植物茎尖没有病毒，脱毒苗是利用茎尖进行组织培养而获得的无病毒植株，而非抗病毒植株，A错误；脱分化形成愈伤组织过程不需要光照，B错误；诱变是不定向的，C错误；单倍体育种最终获得的是纯合子，可获得稳定遗传的优良品种，缩短育种年限，D正确。

[易错点拨]　脱毒苗≠抗毒苗

脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病基因导入到受体细胞，并通过一定的方法培育形成的或发生基因突变产生了某抗性基因的植物幼苗。　　

系统学习(二)　植物体细胞杂交技术(固基点)

　　　　　　主干知识·记准理清

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．原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。

3．操作过程

4．意义：打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。

————————————■链教材资料·发展科学思维■————————————

1．(选择性必修3 P38“练习与应用”T1拓展)下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。

(1)图中a、b、c、d分别表示什么？

提示：a表示用纤维素酶和果胶酶处理；b表示诱导融合后得到的杂种细胞；c表示培养后得到的具有耐盐性状的幼芽；d表示选择时要将植株种在高盐环境中。

(2)由c形成植株的过程利用了植物组织培养技术，形成愈伤组织需要经过脱分化过程，愈伤组织形成c需要经过再分化过程。

2．(选择性必修3 P38“练习与应用”T2拓展)科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？

提示：纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞的细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。

　　　　　　题点考法·练全练通

考法(一)　考查植物体细胞杂交的原理和过程

1．青枯病是马铃薯的常见病害之一，少数马铃薯野生种对青枯病有抗性，但野生种难以与马铃薯栽培种直接杂交繁育。为获得抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如图所示。下列分析正确的是(　 )

A．常利用纤维素酶和果胶酶在低渗溶液中去除A、B的细胞壁

B．过程①是人工诱导原生质体融合，可采用物理法或化学法

C．细胞C含有A和B的遗传物质，因此培育的杂种植株一定有抗性

D．过程③历经了脱分化和再分化，其本质是基因的选择性表达

解析：选B　植物细胞去除细胞壁之后，如果处在低渗溶液中，会吸水涨破，所以去壁的过程不能放在低渗溶液中进行，A错误；虽然细胞C含有A和B的遗传物质，但是并不会把A、B两种植株的优良性状都表达出来，而是随机表达，C错误；过程③表示从愈伤组织到胚状体，只是经过再分化过程，没有脱分化，D错误。

2．(2020·山东高考)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(　 )

A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞

B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂

C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合

D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段

解析：选C　由图可知，①为去除植物细胞的细胞壁，获得原生质体的过程，该过程需用纤维素酶和果胶酶处理细胞，A正确；由题干可知，为了使普通小麦获得中间偃麦草的耐盐性状，需要将中间偃麦草细胞中的染色体断裂，过程②用不同剂量的紫外线照射的目的是断裂中间偃麦草的染色体，B正确；图中过程③为两种原生质体的融合，常用的融合手段为物理法和化学法，灭活的病毒通常用来融合动物细胞，C错误；普通小麦不具有耐盐性状，中间偃麦草耐盐性强，因此筛选出的耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。

[易错点拨]　有关植物体细胞杂交的3个易错点

(1)误认为植物体细胞杂交的结果只是形成杂种细胞。植物体细胞杂交的结果最终要经过组织培养形成杂种植株。

(2)误认为植物体细胞杂交属于有性生殖。

植物体细胞杂交过程中没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。

(3)误认为杂种植株的变异类型属于基因重组。

杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍体，所以变异类型为染色体变异。　

考法(二)　植物体细胞杂交与染色体倍性变化分析

3．自然条件下兰花杂交后代不易萌发。科研人员用四倍体品种绿宝石和二倍体品种春剑进行杂交，获得大量优质杂交兰，并对其进行染色体观察与计数，培育过程如图。下列分析不正确的是(　 )

A．调整培养基中植物激素的配比可影响原球茎的分裂与分化

B．春剑和绿宝石两个品种之间不存在生殖隔离

C．所得杂交兰植株的体细胞染色体数目为60条

D．通过植物组织培养技术从杂种胚繁殖得到的大量杂交兰性状可能不一致

解析：选B　春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育，说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B错误；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交生成的杂种胚应该有20条染色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故其体细胞一共有60条染色体，C正确；不同胚中含有不同的遗传物质，子代会发生基因重组，故不一定大量性状都相同，D错误。