高考人教版通用生物核心一轮复习选修32 植物细胞工程.docx

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高考人教版通用生物核心一轮复习选修32植物细胞工程

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讲核心考点·全突破

考点一　植物细胞工程的基本技术

1.植物组织培养与植物体细胞杂交比较：

名　称

植物组织培养

植物体细胞杂交

原　理

细胞的全能性

细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性

过　程

离体的植物器官、

组织或细胞

愈伤组织

根、芽或胚状体

植物体

选　材

根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化

不同的植物细胞

技术

操作

脱分化、再分化等

除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合

关　系

植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂

2.脱分化与再分化的比较：

比较

脱分化

再分化

过程

外植体→愈伤组织

愈伤组织→幼苗

形成体

的特征

排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞

有根、芽

不同

条件

①生长素与细胞分裂素的比例适中

②不需光照

①生长素与细胞分裂素的比例高、低分别先诱导生根、生芽

②需光照

3.杂种植株遗传物质的变化：

（1）遗传特性：

杂种植株中含有两种植物的遗传物质，因此杂种植株具备双亲的遗传特性。

（2）染色体组数。

①染色体组数=两种植物体细胞的染色体组数之和。

②实例：

若甲、乙两种植物均为二倍体，则甲、乙体细胞杂交所得杂种植株的体细胞含有4个染色体组，该杂种植株应称为四倍体。

【高考警示】

植物组织培养的三个易错点

（1）植物组织培养过程各阶段培养对象对环境条件的需求和发生的主要变化存在着差异，如脱分化不需要光照，而再分化需要一定的光照。

（2）组织培养的目的不同，培养到的阶段不同。

如生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织阶段；生产人工种子，则需要培养至胚状体阶段；获得植株就需培养至幼苗阶段。

（3）人工种子是通过无性生殖（植物体细胞的组织培养技术）形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。

【典例】（2019·全国卷Ⅲ）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。

回答下列问题。

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。

用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有______________________。

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________________

____________________________________________。

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是_______________

__________________________________。

在新的培养基上愈伤组织通过细胞的___________过程，最终可形成试管苗。

（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________。

（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的___________，这种繁殖方式属于___________繁殖。

【解析】

（1）分化的植物细胞含有该生物生长发育所需要的全部遗传物质，具有发育的全能性，在一定条件下可以培养为完整的植株。

（2）形成层属于分生组织，细胞分裂能力较强，容易脱分化形成愈伤组织。

（3）培养基中的细胞分裂素和生长素可调控细胞的分裂和分化，诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗时，需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，所以需要更换培养基。

愈伤组织是一团未分化的细胞，通过再分化形成具有根、芽的试管苗。

（4）再分化过程中需要光照条件，以利于叶绿素的形成，叶绿素形成后，试管苗才能进行光合作用。

（5）在植物组织培养过程中，只涉及有丝分裂，不涉及有性生殖细胞的生成，该方式可以保证母细胞和子细胞遗传物质的稳定，保持原品种的遗传特性，所以这种繁殖方式属于无性繁殖。

★答案★：

（1）全能性（或答：

形成完整植株所需的全部基因）

（2）形成层容易诱导形成愈伤组织

（3）诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗时需要的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化（或答：

再分化）

（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用

（5）遗传特性　无性

（2017·海南高考）甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。

回答下列问题：

（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定

条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是________________。

（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到_________。

若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是___________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。

（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是_______。

A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。

（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，_________（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是_______________。

【解析】

（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。

（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖，若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核，因为细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

（3）A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是细胞分裂素和生长素，二者对于根和芽的形成具有重要调节作用，二者的用量比例影响根和芽的发育顺序。

A中的愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。

（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，由于对杂合体植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株，因此不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体。

★答案★：

（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株

（2）葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核

（3）细胞分裂素、生长素　脱分化

（4）不能　对杂合体植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株

【加固训练】

如图是“白菜—甘蓝”（均为二倍体）杂种植株培育过程。

请据图回答下列有关问题：

（1）①过程常用_________、_________去除细胞壁，获得原生质体。

（2）③过程成功得到杂种细胞的标志是___________；④过程是_________。

（3）同白菜和甘蓝的有性杂交后代相比，上述方法得到的新植株理论上_________（填“可育”或“不可育”），原因是______________________。

【解析】

（1）步骤①作用是去除细胞壁制备原生质体，最常用的方法是酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理。

（2）③过程成功得到杂种细胞的标志是杂种细胞再生出细胞壁；④过程是杂种植物细胞脱分化形成愈伤组织。

（3）植物体细胞杂交得到的杂种细胞中有同源染色体，能产生正常的配子，属于可育植株。

★答案★：

（1）纤维素酶　果胶酶

（2）杂种细胞再生出细胞壁　脱分化

（3）可育　杂种细胞中有同源染色体，能产生正常的配子

考点二　植物细胞工程的实际应用

1.植物繁殖的新途径：

（1）微型繁殖。

①概念：

用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

②微型繁殖有两个优点。

a.保持优良品种的遗传特性。

b.高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（2）作物脱毒。

①解决的问题：

无性繁殖的作物，感染的病毒在体内逐年积累，产量降低，品质变差。

②解决方法：

切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

③理论基础：

植物分生区附近病毒极少，甚至无病毒。

④成果：

采用茎尖组织培养技术，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等。

（3）人工种子。

①获取方法：

以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，用人工薄膜包装。

②解决的问题。

a.一些植物繁殖周期长，数年后才能结出种子；

b.有些作物优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性；

c.常规种子的生产受季节、气候和地域的限制，并且占用大量的土地。

2.细胞产物的工厂化生产：

（1）细胞产物的种类：

蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。

（2）成功的实例：

人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现了工厂化生产。

【高考警示】

植物细胞工程应用的三个关键

（1）制备人工种子：

人工种子必须有人工胚乳，以提供种子萌发所需的所有营养物质。

（2）单倍体育种：

用秋水仙素处理的必须是幼苗而不是种子，因为单倍体是由配子直接发育而来的个体，一般是高度不育的，所以不能处理种子，只能处理幼苗。

（3）细胞产物生产：

工厂化生产不一定要培养出植物体，有时在愈伤组织时就可提取细胞产物。

【典例】（2019·全国卷Ⅱ）植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。

回答下列问题。

（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。

与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有______________________（答出2点即可）。

（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。

人工种皮具备透气性的作用是_______________________________。

人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、___________和___________等几类物质。

（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。

为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。

（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。

将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是____________________________________（用流程图表示）。

【解析】本题考查植物组织培养技术的流程、植物微型繁殖技术的特点、人工种子的培育、脱毒苗的培育。

（1）植物微型繁殖属于无性繁殖技术，能够保持植物原有的遗传特性，同时该技术还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，因此也叫快速繁殖技术。

（2）人工种皮具备透气性，有利于胚状体进行呼吸作用。

人工胚乳能够为胚状体生长提供营养物质，应含有植物激素、矿质元素和糖等物质。

（3）植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

（4）将含目的基因的细胞培养成一个完整植株，需要将细胞培养到愈伤组织，然后再经诱导分化使其生长成为完整的小植株。

★答案★：

（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快

（2）有利于胚状体进行呼吸作用　矿质元素　糖

（3）茎尖　（4）含目的基因的细胞

愈伤组织