1．细胞工程
（1）操作水平：细胞水平或细胞器水平。
（2）目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产物。
2．植物细胞的全能性
（1）概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
（2）原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。
（3）全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
3．植物组织培养技术
（1）原理：植物细胞具有全能性。
（2）过程
4．植物体细胞杂交技术
（1）概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
（2）过程
5．植物细胞工程的应用
（1）微型繁殖：优点是能够保持亲本的优良性状。
（2）作物脱毒：利用茎尖、根尖等无毒组织进行微型繁殖。
（3）培育人工种子：可以解决某些植物结实率低、繁殖困难的问题。
（4）作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用。
（5）细胞产物的工厂化生产：即利用植物组织培养技术生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料和生物碱等。学科&网
考向一 植物组织培养过程分析
1．下图表示植物组织培养过程。据图分析下列叙述正确的是
A．②试管的培养基中含有植物生长调节剂，不含有有机物B．③试管中的细胞能进行减数分裂C．调节④培养基中植物生长调节剂的比例可诱导产生不同的植物器官
D．⑤植株根尖细胞的全能性比①植株根尖细胞的强
【参考答案】C
技法提炼
植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
| 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 |  |
 |
| 选材 | 选取根尖、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．植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用下面所示图解简单表示：
（1）培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有____________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。
（2）如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，要通过基因工程获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。
（3）从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。
①无丝分裂 ②有丝分裂 ③减数分裂 ④原代培养 ⑤传代培养 ⑥植物体细胞杂交 ⑦细胞融合 ⑧脱分化 ⑨再分化
【答案】（1）植物组织培养 植物细胞的全能性 细胞分裂素、生长素 灭菌
（2）愈伤组织 胚状体 农杆菌转化
（3）②⑧⑨
【解析】（1）离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分包括水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等；培养基要求进行严格的灭菌。（2）三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。（3）离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。
考向二 植物体细胞杂交过程分析
3．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是
A．除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶
B．通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG和灭活的病毒诱导
C．杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁
D．愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程
【参考答案】C
解题技巧
植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法
（1）诱导产物(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)：
①未融合的细胞：A和B。
②两两融合的细胞：AA、BB和AB。
③多细胞融合体。
（2）检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物的性状进行判断。
①若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。
②若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。
③若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。
④若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。
4．科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示，请据图回答下列问题：
（1）植物体细胞杂交依据的生物学原理有________________________________。
（2）过程①常用的酶是____________________，细胞融合完成的标志是__________________。
（3）植物原生质体融合过程常利用化学试剂____________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到__________种不同的原生质体(只考虑细胞两两融合的情况)，当观察到______________________________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。
（4）过程③和过程④依次为_______________________________________________________，过程④中的培养基常添加的植物激素是__________________________。
（5）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于____________植株。
【答案】（1）细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
（2）纤维素酶和果胶酶 再生出新的细胞壁
（3）聚乙二醇(或PEG) 3 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光
（4）脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素
（5）2(m＋n) 单倍体
【解析】（1）植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。（2）去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是再生出新的细胞壁。（3）化学促融剂是聚乙二醇，两两融合的原生质体有三种：番茄—番茄、马铃薯—番茄、马铃薯—马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。（4）过程③和过程④分别表示脱分化和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。（5）“番茄—马铃薯”体细胞有m＋n条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍；由配子发育成的个体均为单倍体。
1．在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是
A．培养基营养丰富，易于植物生长
B．培养的细胞一直处于不断的分裂状态C．纺锤丝的形成容易受抑制
D．DNA复制容易受抑制
2．下列关于植物细胞工程的应用，叙述错误的是
A．利用植物的茎尖可以培育出极少感染病毒的脱毒苗B．利用植物组织培养得到的胚状体可以制备人工种子C．利用植物的愈伤组织进行诱变处理可以筛选出新品种
D．利用植物的花粉培育得到的植株能保持亲本的性状
3．如图表示利用棉花叶肉细胞进行原生质体培养的过程，据图分析不正确的是
A．①过程的目的是去除细胞壁B．该过程体现了植物细胞的全能性C．③过程中以适当配比的营养物质和生长调节剂进行诱导
D．②过程形成的愈伤组织是高度分化的薄壁细胞
4．为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持，科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如下表所示，相关叙述错误的是
| 处理 | 外植体数/个 | 分化苗数/苗 | 脱毒苗数/苗 |
| 小于0.3 mm | 20 | 1 | 1 |
| 0.3~0.5 mm | 20 | 10 | 7 |
| 大于0.5 mm | 20 | 13 | 4 |
A．为防止细菌污染，应对外植体进行消毒B．脱分化时，应给予适宜光照诱导基因表达C．根据培养阶段的不同要调整培养基中激素的比例
D．0.3~0.5 mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗
5．为使玉米获得抗除草剂性状，需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的
A．筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌B．筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织C．报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达
D．诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素
6．下图所示为培育农作物新品种的一种方式。下列说法正确的是
A．③④过程分别称为脱分化和再分化B．该育种与传统杂交育种相比，最大的优点是繁殖速度快C．该育种过程说明已分化的细胞仍具有表达的潜能
D．该育种方式涉及转基因技术、胚胎移植技术
7．紫草素具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述中，不正确的是
A．工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化B．愈伤组织无法进行光合作用，需从培养基吸收有机物C．紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外
D．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破
8．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解。以下相关叙述不正确的是
A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
9．三七富含三七皂苷、三七多糖、三七素、黄酮等有效成分，具有止血、活血化瘀、消肿定痛、滋补强壮、抗疲劳、耐缺氧、抗衰老、降血脂、降血糖、提高机体免疫功能等众多作用。为了获取上述有效成分，某制药公司利用植物组织培养技术，从培养的愈伤组织中提取这些有效成分。请回答下列问题：
（1）培养时，通常选择新生营养芽作为外植体，这是因为________________。外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为________，此过程需要使用的生长调节剂是________（填“脱落酸”或“2，4-D”）。
（2）多倍体的愈伤组织细胞产生的有效成分量常高于二倍体。为了获得更多的有效成分，科研人员利用________处理二倍体愈伤组织细胞，使其细胞中的染色体数目加倍。欲确定愈伤组织细胞中的染色体数目，通常需制成装片，进行显微镜观察，此过程中需要对染色体染色，常用的染色剂是________。
（3）为获得多倍体的愈伤组织细胞，也可以先用________酶去除细胞壁，获得具有活力的________。再用化学诱导剂诱导细胞两两融合，形成的融合细胞进一步培养形成愈伤组织。若要得到多倍体植株，可在上述的基础上，再经________形成。
10．如图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育“番茄—马铃薯”植株的过程，回答下列问题：
（1）①②过程使用了__________酶，以使植物原生质体相互分离；此处使用的溶液浓度较大，以保证植物的细胞会发生__________，以保持原生质体不被破坏；在动物细胞培养技术中，使细胞分离开来的酶是__________。
（2）过程③在化学药剂__________的作用下会发生植物原生质体的融合；动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是______________________________。
（3）过程__________属于脱分化，过程__________属于再分化，细胞发生分化的根本原因是___________________________________。（前两空用图中的数字作答）
（4）过程⑤⑥⑦的细胞工程技术是__________，其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是____________________。
（5）植物体细胞杂交的研究在__________方面，取得了巨大突破，其育种的原理是__________。
11．（2018·江苏卷）花药离体培养是重要的育种手段。下图是某二倍体植物花药育种过程的示意图，下列叙述正确的是
A．为了防止微生物污染，过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 min
B．过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化
C．过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体
D．过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上
12．(2015·江苏卷)如图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是
A．胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织
B．该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂
C．可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源
D．包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏
13．（2017·海南卷） 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于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______________________________________________。
1．【答案】B
【解析】培养基只是为培养物的生长提供了所需的营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素(如细胞分裂素、生长素)等，植物的生长还需要控制无菌、适宜的温度和pH等条件，A错误；在植物组织培养的过程中，由于培养细胞一直处于不断的分裂状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变，进而获得突变体，B正确；培养细胞在不断的分裂过程中，由于人为地调控培养条件，因此纺锤丝的形成和DNA复制不容易受抑制，C、D错误。
2．【答案】D
3．【答案】D
【解析】①表示去壁过程，需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理，才能得到原生质体，A正确；该过程采用植物组织培养技术，将棉花叶肉细胞培育成棉花幼苗，体现了植物细胞的全能性，B正确；③是再分化过程，需要以适当配比的营养物质和生长调节剂进行诱导，C正确；②过程形成的愈伤组织是未分化的薄壁细胞，D错误。学科&网
4．【答案】B
【解析】植物组织培养时，在接种前对外植体进行消毒处理可减少杂菌污染，A正确；脱分化时，愈伤组织的诱导往往需要暗培养，不能给予光照，B错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，C正确；根据表格中数据可知，0.3~0.5 mm大小的茎尖，脱毒苗数最多，因此有利于培养脱毒甘薯，D正确。
5．【答案】C
6．【答案】C
【解析】据图分析，图中①表示基因工程中构建基因表达载体并将其导入受体细胞（植物细胞）的过程；②表示植物组织培养过程中的脱分化过程，③表示再分化过程，④表示胚状体包裹上人工种皮形成人工种子的过程。根据以上分析已知，图中②表示脱分化，③表示再分化过程，A错误；该育种与传统杂交育种相比，最大的优点是能够克服远缘杂交不亲和障碍，B错误；该育种过程体现了植物细胞具有全能性，说明已分化的细胞仍具有表达的潜能，C正确；根据以上分析可知，该育种方式涉及转基因技术、植物组织培养技术，D错误。
7．【答案】C
【解析】工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；愈伤组织不能进行光合作用，需从培养基吸收有机物，B正确；根据题干中“将细胞破碎后提取出紫草素”可知，紫草素在细胞内合成后不能分泌到细胞外，C错误；紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会涨破，D正确。
8．【答案】B
【解析】由图可知，b代表的是脱分化，在此过程中发挥作用的植物激素有生长素和细胞分裂素，A正确；c表示再分化，即由愈伤组织形成胚状体，B错误；由体细胞形成完整的植株，体现了植物细胞的全能性，因为其具有本物种全部的遗传信息，C正确；人工种子是一种人工制造的代替天然种子的颗粒体，可以直接播种于田间。特点是周期短，易储存和运输，完全保持优良品种的遗传特性，不受气候和地域的限制，D正确。
9．【答案】（1）细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织 脱分化 2，4-D
（2）秋水仙素或低温 醋酸洋红液（或“龙胆紫溶液”）
（3）纤维素酶和果胶 原生质体 再分化
【解析】（1）因新生营养芽细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织，所以进行植物组织培养时，通常选择新生营养芽作为外植体。外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为脱分化。2，4-D为生长素类似物，而生长素能够促进细胞伸长生长，脱落酸的主要作用之一是抑制细胞分裂，所以脱分化过程需要使用的生长调节剂是2，4-D。（2）秋水仙素或低温可抑制纺锤体的形成，进而使其细胞中的染色体数目加倍。染色体可被醋酸洋红液或龙胆紫溶液等碱性染料染成深色，因此欲用显微镜观察愈伤组织细胞中的染色体数目，常用醋酸洋红液或龙胆紫溶液对染色体染色。（3）植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。愈伤组织细胞经过再分化可发育成植物体。
10．【答案】（1）纤维素酶和果胶 质壁分离 胰蛋白酶
（2）聚乙二醇 可以使用灭活的病毒
（3）⑤ ⑥ 基因的选择性表达
（4）植物组织培养 全能性高，易培养形成愈伤组织
（5）克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 染色体变异
11．【答案】C
【解析】植物组织培养过程应该在无菌的条件下进行，因此过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡10 min，以防止杂菌污染，A错误；过程②的培养基中需添加比值适中的细胞分裂素和生长素，以利于形成愈伤组织，B错误；过程③得到的植株是经过花药离体培养和秋水仙素处理的，因此可筛选获得纯合的二倍体，C正确；过程④获得的植株可以进行光合作用了，因此培养基中不需要加入蔗糖，D错误。
12．【答案】C
【解析】A项错，胚状体是愈伤组织再分化得到的；B项错，海藻酸钠作为包埋的材料，不提供营养成分；C项对，在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，不仅为胚状体提供能量，而且是培养物渗透压的主要调节物；D项错，凝胶珠具有空间网状结构，不隔绝空气。
13．【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 对杂合体的植株来说，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花卉基因型不同于原植株
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