【概念導(dǎo)圖】 一圖知全局
【概念梳理】 閉書測(cè)基礎(chǔ)一、植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)1.細(xì)胞工程的概念：
3.植物組織培養(yǎng)技術(shù)：(1)概念理解：①應(yīng)用原理：_________________。②培養(yǎng)對(duì)象：_________________________。
離體植物組織、器官或細(xì)胞
③培養(yǎng)條件：a.無菌操作：培養(yǎng)基_____、培養(yǎng)材料和培養(yǎng)器械_____。b.固體培養(yǎng)基：大多由無機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分、_____________、激素、瓊脂四部分組成。c.光照：_______階段不需要光照。d.激素調(diào)控：培養(yǎng)基中_______和___________的比例調(diào)控組織培養(yǎng)進(jìn)程。④培養(yǎng)結(jié)果：產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成_________。
4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：
二、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑：(1)微型繁殖：用于_________優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。(2)作物脫毒：選取作物___________等無毒組織進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。
(3)人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的_______、不定芽、頂芽、腋芽等材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子，可以解決某些植物結(jié)實(shí)率低、繁殖困難的問題。
2.作物新品種的培育：(1)單倍體育種：①原理：染色體變異。②流程：花藥 __________ 純合子。③優(yōu)點(diǎn)：明顯_____________。(2)突變體的利用：實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草、抗除草劑的白三葉草。
3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：(1)細(xì)胞產(chǎn)物：_______、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。(2)培養(yǎng)階段：_________階段。(3)技術(shù)基礎(chǔ)：_________________。
【概念辨析】 全面清障礙1.判斷下列植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)敘述的正誤：(1)棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。( )(2)植物的每個(gè)細(xì)胞都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。( )分析：表現(xiàn)細(xì)胞全能性的前提是細(xì)胞具有完整的結(jié)構(gòu)，植物的篩管細(xì)胞沒有細(xì)胞核，不具有全能性。
(3)在愈傷組織形成幼苗的再分化過程中，不會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖。( )分析：增殖是細(xì)胞分化的前提，在分化過程中存在細(xì)胞的增殖過程。(4)愈傷組織的形成需要光照。( )分析：愈傷組織的形成不需要光照，再分化過程需要光照。
2.判斷下列植物細(xì)胞工程應(yīng)用敘述的正誤：(1)培養(yǎng)脫毒苗可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)。( )分析：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可培育抗毒苗，不能培育脫毒苗。(2)微型繁殖過程中涉及細(xì)胞分化。( )(3)離體的植物細(xì)胞經(jīng)脫分化形成的愈傷組織包上人工種皮可得到人工種子。( )分析：愈傷組織經(jīng)再分化形成的胚狀體包上人工種皮可得到人工種子。
(4)愈傷組織容易發(fā)生基因突變是由于細(xì)胞分裂旺盛，DNA復(fù)制容易出現(xiàn)差錯(cuò)。 ( )(5)秋水仙素處理單倍體萌發(fā)的種子可得到純合子。( )
【概念活用】 教材命題源1.教材選修3 P36：植物組織培養(yǎng)(plant tissue culture)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞、培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。思考：植物組織培養(yǎng)時(shí)，一般選取形成層的原因是什么？提示：形成層細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，分化程度低，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。
2.教材選修3 P38“思考與探究”改編：沒能實(shí)現(xiàn)“番茄-馬鈴薯”地上結(jié)番茄，地下長(zhǎng)馬鈴薯的原因是生物基因之間___________________。這項(xiàng)研究，在克服不同生物_________的障礙上，取得了巨大突破。
考點(diǎn)一　植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)【典例精研引領(lǐng)】(2019·全國(guó)卷Ⅲ)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。
回答下列問題。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有_________________。?(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是_______________________。?(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是____________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的___________過程，最終可形成試管苗。?
(4)步驟⑥要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是?____________________________　。?(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的___________，這種繁殖方式屬于___________繁殖。?
【名師授法解題】抓題眼練思維
【解析】(1)分化的植物細(xì)胞含有該生物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的全部遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育的全能性，在一定條件下可以培養(yǎng)為完整的植株。(2)形成層屬于分生組織，細(xì)胞分裂能力較強(qiáng)，容易脫分化形成愈傷組織。(3)培養(yǎng)基中的細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素可調(diào)控細(xì)胞的分裂和分化，誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗時(shí)，需要的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同，所以需要更換培養(yǎng)基。愈傷組織是一團(tuán)未分化的細(xì)胞，通過再分化形成具有根、芽的試管苗。
(4)再分化過程中需要光照條件，以利于葉綠素的形成，葉綠素形成后，試管苗才能進(jìn)行光合作用。(5)在植物組織培養(yǎng)過程中，只涉及有絲分裂，不涉及有性生殖細(xì)胞的生成，該方式可以保證母細(xì)胞和子細(xì)胞遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定，保持原品種的遺傳特性，所以這種繁殖方式屬于無性繁殖。
答案：(1)全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)(2)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(3)誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗時(shí)需要的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同　分化(或答：再分化)(4)誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用(5)遺傳特性　無性
【母題變式延伸】核心素養(yǎng)新命題植物組織培養(yǎng)的脫分化過程中需要光照條件嗎？為什么？(科學(xué)思維：分析與綜合)提示：不需要。因?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)脫分化主要是培養(yǎng)出愈傷組織，一旦被照光以后會(huì)促進(jìn)組織分化，無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br/>【知能素養(yǎng)提升】1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)、無土栽培技術(shù)與微生物培養(yǎng)技術(shù)的比較：(科學(xué)思維：比較與分類)
2.脫分化和再分化的比較：(科學(xué)思維：比較與分類)
3.在植物組織培養(yǎng)過程中激素比例與細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化的關(guān)系：(科學(xué)思維：建立模型)(1)適當(dāng)提高生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比例容易生根。(2)適當(dāng)提高細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比例容易生芽。(3)比例適中誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。如圖所示：
4.植物體細(xì)胞雜交后的遺傳物質(zhì)分析：(科學(xué)思維：分析與綜合)(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，故雜種植株具備兩種植物的遺傳特性。
(2)染色體組數(shù)。①染色體組數(shù)=兩種植物體細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。②植物體細(xì)胞雜交形成的雜種植株，有幾個(gè)染色體組就稱為幾倍體。③若一植物細(xì)胞含有2x條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb，另一植物細(xì)胞含有2y條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為異源四倍體，其體細(xì)胞中染色體數(shù)為(2x+2y)條，4個(gè)染色體組，基因型為AabbccDd。
【熱點(diǎn)考向演練】考向一　通過植物組織培養(yǎng)過程分析，考查科學(xué)探究的制訂并實(shí)施方案的能力1.(2021·唐山模擬)下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)的敘述，正確的是(　　)A.愈傷組織是一團(tuán)有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄壁細(xì)胞B.二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株C.用人工薄膜將胚狀體、愈傷組織等分別包裝可制成人工種子D.植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得
【解析】選D。愈傷組織是一團(tuán)未分化的薄壁細(xì)胞，A錯(cuò)誤；二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到的植株是單倍體，只含有1個(gè)染色體組，不能穩(wěn)定遺傳，B錯(cuò)誤；用人造種皮將胚狀體包裝，添加人造胚乳后可制成人工種子，C錯(cuò)誤；植物耐鹽突變體可通過添加適量NaCl的培養(yǎng)基培養(yǎng)篩選而獲得，D正確。
2.(2021·海口模擬)為探究矮牽牛原生質(zhì)體的培養(yǎng)條件和植株再生能力，某研究小組的實(shí)驗(yàn)過程如圖。下列敘述不正確的是(　　)A.過程③是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果B.原生質(zhì)體雖無細(xì)胞壁但仍保持細(xì)胞的全能性C.過程②與過程③的生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比例相同D.過程④需要在光照下進(jìn)行有利于葉綠體的形成
【解析】選C。過程③是再分化過程，該過程會(huì)發(fā)生基因的選擇性表達(dá)，A正確；原生質(zhì)體無細(xì)胞壁，具有細(xì)胞全能性，B正確；過程②為脫分化過程，過程③為再分化過程，采用的生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比例不同，C錯(cuò)誤；過程④為植物個(gè)體發(fā)育的過程，需要置于光照下，有利于葉綠體形成，D正確。
3.(2020·天津等級(jí)考)某植物有A、B兩品種?？蒲腥藛T在設(shè)計(jì)品種A組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，參照品種B的最佳激素配比(見如表)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。
據(jù)表回答：(1)Ⅰ階段時(shí)通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是_______________。?(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達(dá)的是___________________階段。?(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細(xì)胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比(m1>2.0)，以0.5 μml·L-1為梯度，設(shè)計(jì)5個(gè)濃度水平的實(shí)驗(yàn)，細(xì)胞分裂素最高濃度應(yīng)設(shè)為________μml·L-1。?
(4)Ⅲ階段時(shí)，科研人員分別選用濃度低于或高于n3 μml·L-1的生長(zhǎng)素處理品種A幼芽都能達(dá)到最佳生根效果，原因是處理幼芽時(shí)，選用低濃度生長(zhǎng)素時(shí)的處理方法為____________，選用高濃度生長(zhǎng)素時(shí)的處理方法為_____________。?(5)在______階段用秋水仙素對(duì)材料進(jìn)行處理，最易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。?
【解析】本題主要考查植物組織培養(yǎng)和植物激素調(diào)節(jié)。(1)莖尖、幼葉分化程度低，分裂能力強(qiáng)，在組織培養(yǎng)中作為外植體，容易經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(2)在組織培養(yǎng)的脫分化和再分化過程中，均會(huì)發(fā)生基因的選擇性表達(dá)。(3)為確定品種A的Ⅰ階段最適細(xì)胞分裂素濃度，參照品種B的激素配比，以0.5 μml·L-1為梯度，設(shè)計(jì)5個(gè)濃度水平的實(shí)驗(yàn)，m1應(yīng)為中間濃度，則最高濃度應(yīng)為m1+1.0 μml·L-1。
(4)生根效果與所用生長(zhǎng)素濃度及處理方法、處理時(shí)間有關(guān)，用低濃度生長(zhǎng)素處理時(shí)，可用浸泡法進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間處理；用高濃度生長(zhǎng)素處理時(shí)，可用沾蘸法進(jìn)行短時(shí)間處理，二者可取得相同的處理效果。(5)秋水仙素抑制有絲分裂過程中紡錘體的形成，Ⅰ階段細(xì)胞分裂旺盛，秋水仙素作用較大，用秋水仙素處理容易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。
答案：(1)細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(3)m1+1.0(4)浸泡法(長(zhǎng)時(shí)間處理)　沾蘸法(短時(shí)間處理)(5)Ⅰ
考向二　通過植物體細(xì)胞雜交流程，考查生命觀念的結(jié)構(gòu)與功能觀4.(2021·北京高考)為培育具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的無子柑橘，研究者設(shè)計(jì)如下流程。相關(guān)敘述不正確的是(　　)A.過程①需使用胰蛋白酶處理 B.實(shí)現(xiàn)過程②依賴膜的流動(dòng)性C.過程③需應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù) D.三倍體植株可產(chǎn)生無子柑橘
【解析】選A。植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理，A錯(cuò)誤；過程②為細(xì)胞融合過程，該過程依賴膜的流動(dòng)性，B正確；過程③需應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培養(yǎng)形成個(gè)體，C正確；三倍體植株含有三個(gè)染色體組，減數(shù)分裂時(shí)聯(lián)會(huì)紊亂，可產(chǎn)生無子柑橘，D正確。
5.(2021·人大附中模擬)為拓寬白菜育種的基因資源，改良白菜品質(zhì)，研究人員以白菜(2n=20，AA)和甘藍(lán)(2n=18，CC)為材料進(jìn)行植物體細(xì)胞雜交，以期得到雜種植物。對(duì)兩種親本和某融合植株進(jìn)行細(xì)胞 DNA 含量檢測(cè)，結(jié)果如圖。下列說法正確的是(　　)
A.白菜的 DNA 相對(duì)含量較少說明其基因數(shù)量比甘藍(lán)少B.操作中需要用滅活的病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合C.該技術(shù)需要再生細(xì)胞壁后才能進(jìn)行植物組織培養(yǎng)D.檢測(cè)結(jié)果說明待檢測(cè)植株為白菜-甘藍(lán)雜種植株
【解析】選C?；蚴蔷哂羞z傳效應(yīng)的DNA片段，白菜的 DNA 相對(duì)含量較少，不一定其基因數(shù)量比甘藍(lán)少，A錯(cuò)誤；操作中需要用PEG誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，滅活的病毒是誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合，B錯(cuò)誤；該技術(shù)需要再生細(xì)胞壁后才能進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，C正確；據(jù)圖可知，白菜DNA相對(duì)含量為50，甘藍(lán)DNA相對(duì)含量為75，檢測(cè)結(jié)果DNA相對(duì)含量為150，說明待檢測(cè)植株為甘藍(lán)-甘藍(lán)四倍體植株，D錯(cuò)誤。
6.(2020·來賓模擬)玉米和高粱均為二倍體生物，體細(xì)胞中染色體數(shù)目均為20條。某科學(xué)研究人員為培育“玉米—高粱”雜種植株，進(jìn)行如圖所示的培育過程?；卮鹣铝袉栴}：
(1)玉米和高粱體細(xì)胞中染色體數(shù)目相同，但二者不能進(jìn)行有性雜交的原因是　____________________________________________________________。?(2)圖中①過程能否在蒸餾水中進(jìn)行，并說明原因_______________________。?(3)②過程常用的化學(xué)試劑是_____________；過程②依據(jù)的原理是____________；該過程成功的標(biāo)志是_______________。?(4)④⑤過程合稱為_______________(技術(shù))。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中玉米細(xì)胞中的染色體會(huì)丟失，則“玉米—高粱”雜種植株細(xì)胞中染色體數(shù)目最多為____條。?
【解析】(1)玉米和高粱之間存在生殖隔離，不能進(jìn)行有性雜交。(2)圖中①過程為去除植物的細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體，原生質(zhì)體會(huì)吸水漲破，因此不能在蒸餾水中進(jìn)行。(3)②過程為植物原生質(zhì)體融合，常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)。過程②(細(xì)胞融合)依據(jù)的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性。植物原生質(zhì)體融合后，會(huì)再生出新的細(xì)胞壁(d)。(4)在無菌條件下，接種在含有各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及植物激素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)以獲得再生的完整植株稱為植物組織培養(yǎng)，④⑤過程合稱為植物組織培養(yǎng)?！坝衩住吡弧彪s種植株細(xì)胞將二者細(xì)胞融合，不丟失的情況下，體細(xì)胞染色體最多為40(20+20=40)，有絲分裂后期細(xì)胞中染色體數(shù)目最多，為80條。
答案：(1)玉米和高粱之間存在生殖隔離(2)不能，原生質(zhì)體會(huì)吸水漲破(3)聚乙二醇(PEG)　細(xì)胞膜的流動(dòng)性　d產(chǎn)生新的細(xì)胞壁(4)植物組織培養(yǎng)　80
【加固訓(xùn)練·拔高】傳統(tǒng)的人工繁殖蘭花的方法是分株繁殖和用種子播種，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們開始采用“組織培養(yǎng)繁殖蘭花”。(1)植物組織培養(yǎng)是在______和人工控制條件下，將______的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的______上，誘導(dǎo)其產(chǎn)生______、叢芽，最終形成完整植株的過程。(2)蘭花的葉肉細(xì)胞之所以能培養(yǎng)為新個(gè)體，是因?yàn)榧?xì)胞中含有___________，具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，這種潛能叫___________。
(3)有人想到利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)解決蘭花生根速度慢、幼苗生存能力弱的好辦法，但操作后得到的“韭菜—蘭花”，并沒有預(yù)想中的“繁殖容易，香氣濃郁”，可能的原因是__________________________________；培育該雜種植物的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞______(填“遵循”或“不遵循”) 孟德爾遺傳規(guī)律。
【解析】(1)植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制的條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。?(2)蘭花的葉肉細(xì)胞能夠培養(yǎng)為新個(gè)體，是因?yàn)樘m花的葉肉細(xì)胞中含有本物種的全部遺傳信息，具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，即具有細(xì)胞全能性。
(3)根據(jù)題意分析，利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的“韭菜-蘭花”并沒有預(yù)想中的“繁殖容易，香氣濃郁”，可能是因?yàn)閮蓚€(gè)物種之間的基因相互影響，導(dǎo)致某些基因無法正常表達(dá)；在植物體細(xì)胞雜交技術(shù)過程中沒有發(fā)生減數(shù)分裂，而孟德爾遺傳規(guī)律發(fā)生在減數(shù)分裂過程中。
答案：(1)無菌　離體　培養(yǎng)基　愈傷組織(2)本物種的全部遺傳信息　細(xì)胞的全能性　(3)兩個(gè)物種之間的基因相互影響，導(dǎo)致某些基因無法正常表達(dá)　不遵循
【知識(shí)總結(jié)】雜交育種和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的區(qū)別(1)雜交育種：選用的植物必須是同種植物，只是兩者基因型不同，通過雜交，將兩者的基因組合到同一個(gè)體中。屬于有性繁殖。其育種原理是基因重組。(2)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)：是將兩種不同種類的植物細(xì)胞融合在一起(細(xì)胞核也融合成一個(gè))，變成一個(gè)雜交細(xì)胞。這個(gè)細(xì)胞具有兩種植物的染色體，經(jīng)過植物組織培養(yǎng)成的植株有兩種植物的特征，屬于無性繁殖。其育種原理是植物細(xì)胞的全能性。與雜交育種相比，植物體細(xì)胞雜交克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，子代一般不可育。
考點(diǎn)二　植物細(xì)胞工程的應(yīng)用【典例精研引領(lǐng)】(2020·山東等級(jí)考)兩種遠(yuǎn)緣植物的細(xì)胞融合后會(huì)導(dǎo)致一方的染色體被排出。若其中一個(gè)細(xì)胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂，形成的染色體片段在細(xì)胞融合后可能不會(huì)被全部排出，未排出的染色體片段可以整合到另一個(gè)細(xì)胞的染色體上而留存在雜種細(xì)胞中。依據(jù)該原理，將普通小麥與耐鹽性強(qiáng)的中間偃麥草進(jìn)行體細(xì)胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種，過程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
A.過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞B.過程②的目的是使中間偃麥草的染色體斷裂C.過程③中常用滅活的病毒誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合D.耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段
【名師授法解題】抓題眼練思維?
【解析】選C。本題主要考查植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。由題圖信息可知，①為細(xì)胞去掉細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體的過程，去掉細(xì)胞壁一般用纖維素酶和果膠酶處理細(xì)胞，A項(xiàng)正確；兩種遠(yuǎn)緣植物的細(xì)胞融合后會(huì)導(dǎo)致一方的染色體被排出，需要使中間偃麥草細(xì)胞染色體斷裂，所以②為用不同劑量的紫外線照射使中間偃麥草細(xì)胞的染色體斷裂，B項(xiàng)正確；③為兩種原生質(zhì)體的融合，常用融合手段為物理法和化學(xué)法，滅活的病毒通常用來融合動(dòng)物細(xì)胞，C項(xiàng)錯(cuò)誤；普通小麥不具有耐鹽性狀，因此篩選出的耐鹽小麥中控制耐鹽性狀的基因來自中間偃麥草的染色體片段，D項(xiàng)正確。
【備選典例】紫杉醇是一種生物堿類化合物，是目前已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的天然抗癌藥物。如圖是通過植物細(xì)胞工程技術(shù)獲得紫杉醇的途徑，據(jù)圖回答下列問題：
(1)該途徑______(填“體現(xiàn)”或“不體現(xiàn)”)植物細(xì)胞的全能性，原因是___________________。過程①中生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的用量比值應(yīng)______(填“高”“低”或“適中”)。(2)過程③需使用液體培養(yǎng)基，其優(yōu)點(diǎn)在于?________________________　。(3)根據(jù)紫杉醇的化學(xué)本質(zhì)，可以判斷有關(guān)基因控制紫杉醇合成的方式是　。(4)若通過誘變育種技術(shù)選育紫杉醇含量高的細(xì)胞，可對(duì)圖中的______進(jìn)行誘變處理，然后進(jìn)行篩選。常用的化學(xué)誘變劑是________等。?
【解析】(1)細(xì)胞全能性以細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體為標(biāo)志，而圖中并沒有形成完整植物體，因此不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。當(dāng)生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的用量比值適中時(shí)，有利于愈傷組織的形成。(2)液體培養(yǎng)基可以使培養(yǎng)細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的充分利用，有利于培養(yǎng)細(xì)胞的增殖。(3)紫杉醇的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，因此可以判斷有關(guān)基因通過控制酶的合成控制代謝，進(jìn)而控制紫杉醇的合成。(4)愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，對(duì)誘變劑較為敏感，對(duì)愈傷組織進(jìn)行處理，可得到較多的突變細(xì)胞。甲基磺酸乙酯、疊氮化鈉是常用的化學(xué)誘變劑。
答案：(1)不體現(xiàn)　沒有形成完整植物體　適中(2)使培養(yǎng)細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的充分利用　(3)有關(guān)基因通過控制酶的合成控制代謝，進(jìn)而控制紫杉醇的合成(4)愈傷組織　甲基磺酸乙酯、疊氮化鈉
【知能素養(yǎng)提升】單倍體育種和突變體的利用的不同點(diǎn)：(科學(xué)思維：比較與分類)
【熱點(diǎn)考向演練】考向一　通過植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用，考查分析與綜合能力1.(2021·恩施模擬)紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，是生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料，紫草細(xì)胞可通過培養(yǎng)愈傷組織獲得。科研人員利用紫草的四種不同外植體在相同培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是(　　)
注：誘導(dǎo)率(%)=(形成的愈傷組織數(shù)量/接種的外植體數(shù)量)×100%。A.通過培養(yǎng)外植體獲得愈傷組織體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性B.誘導(dǎo)愈傷組織較適宜的兩種外植體分別是不帶葉莖段、成熟胚C.接種帶葉莖段的培養(yǎng)基中既要有水、無機(jī)鹽等無機(jī)物，又要有蔗糖等有機(jī)物D.培養(yǎng)基中植物激素的濃度及加入的先后順序會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果
【解析】選A。細(xì)胞全能性是指已分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整生物體的潛能。通過外植體培養(yǎng)獲得愈傷組織，沒有發(fā)育為完整個(gè)體，不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，A錯(cuò)誤；分析表中結(jié)果可知誘導(dǎo)愈傷組織較適宜時(shí)，愈傷組織應(yīng)體積較大且誘導(dǎo)率較高，分別是不帶葉莖段和成熟胚的外植體，B正確；接種外植體的培養(yǎng)基為MS固體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基中既有水、無機(jī)鹽等無機(jī)物，又有蔗糖等有機(jī)物，C正確；生長(zhǎng)素具有兩重性，高濃度會(huì)抑制細(xì)胞生長(zhǎng)，在培養(yǎng)基中先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素，有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化，如果先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素，細(xì)胞既分裂又分化，故培養(yǎng)基中加入植物激素的濃度和使用的先后順序會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，D正確。
2.(2021·南通模擬)如圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)②過程獲得的幼苗脫毒效果更好。相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.①過程所取莖尖中的葉原基具有較高的分裂、分化能力B.②過程的作用可能是阻礙病毒等進(jìn)入莖尖分生組織C.③、④過程中基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致了細(xì)胞脫分化D.培養(yǎng)基A、B中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的含量和比例不同
【解析】選C。①過程所取莖尖中的葉原基具有較高的分裂、分化能力，A正確；②過程中經(jīng)過熱水處理脫毒效果好，與阻礙病毒進(jìn)入莖尖分生組織有一定的關(guān)系，B正確；③、④過程中基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致了細(xì)胞再分化，C錯(cuò)誤；培養(yǎng)基A、B中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的含量和比例不同，例如A中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值低，有利于芽的分化，B中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值高，有利于根的分化，D正確。
3.(2021·瀘州模擬)草莓是人們經(jīng)常食用的一種水果，有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。草莓是無性繁殖的作物，長(zhǎng)期種植會(huì)使病毒積累在體內(nèi)，產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。如圖是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育草莓脫毒苗的過程，請(qǐng)據(jù)圖回答：
(1)外植體能夠形成幼苗所依據(jù)的原理是____________。培育脫毒苗時(shí)，一般選取______作為外植體，其依據(jù)是_______________________。?(2)①是脫分化過程，細(xì)胞脫分化是指已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其_______________而轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?xì)胞的過程。②是_____________過程。?(3)研究表明，多倍體草莓產(chǎn)量高于二倍體，利用組織培養(yǎng)技術(shù)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(jīng)培養(yǎng)獲得多倍體植株；二是利用______(藥劑)誘導(dǎo)草莓體細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞后，再經(jīng)組織培養(yǎng)獲得多倍體植株，這種育種技術(shù)被稱為_________________技術(shù)。?
【解析】(1)植物體的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整植株的潛能，稱為植物細(xì)胞的全能性。外植體能夠形成幼苗所依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性。培育脫毒苗時(shí)，一般選取莖尖(或芽尖或根尖)作為外植體，其依據(jù)是植物分生區(qū)附近(莖尖)病毒極少，甚至無病毒。(2)已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程叫脫分化。②是再分化過程，再分化是指已經(jīng)脫分化的愈傷組織在一定條件下，再分化出胚狀體，形成完整植株。
(3)秋水仙素可以誘導(dǎo)產(chǎn)生多倍體，使用秋水仙素處理草莓的愈傷組織，再經(jīng)培養(yǎng)獲得多倍體植株；也可以利用聚乙二醇(PEG)誘導(dǎo)草莓體細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞后，再經(jīng)組織培養(yǎng)獲得多倍體植株，這種育種技術(shù)被稱為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。
答案：(1)植物細(xì)胞的全能性　莖尖(或芽尖或根尖)植物分生區(qū)附近(莖尖)病毒極少，甚至無病毒(2)特有的結(jié)構(gòu)和功能　再分化(3)秋水仙素　聚乙二醇(PEG)　植物體細(xì)胞雜交
4.(2021·南昌模擬)科學(xué)家以PLRV(馬鈴薯卷葉病毒)感染的馬鈴薯試管苗為實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)不同大小的莖尖超低溫處理后，用植物組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行再生培養(yǎng)。選取培養(yǎng)18周的20棵植株進(jìn)行檢測(cè)并獲得病毒保存率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。下列敘述正確的是(　　)
注：括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示檢測(cè)陽性樣本量/檢測(cè)總樣本量。A.超低溫處理后再生培養(yǎng)時(shí)培養(yǎng)基中應(yīng)加入有機(jī)碳源和植物激素等B.莖尖脫分化培養(yǎng)獲得愈傷組織包裝人工種皮可獲得人工種子C.該技術(shù)能克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙從而培育出新品種D.1.5 mm的莖尖超低溫脫毒效果優(yōu)于0.5 mm的莖尖超低溫脫毒效果
【解析】選A。超低溫處理后再生培養(yǎng)所用的技術(shù)手段是植物組織培養(yǎng)，其培養(yǎng)基中需要加入有機(jī)碳源和植物激素，A正確；人工種子是以植物組織培養(yǎng)的胚狀體，不定芽、頂芽和腋芽等為材料，通過人工薄膜包裝得到的種子，B錯(cuò)誤；該技術(shù)是植物組織培養(yǎng)，能保持親本的優(yōu)良性狀，不能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，C錯(cuò)誤；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，0.5 mm的莖尖超低溫脫毒效果優(yōu)于1.5 mm的莖尖，D錯(cuò)誤。
考向二　通過植物組織培養(yǎng)和其他技術(shù)的綜合考查綜合分析能力5.如圖表示利用細(xì)菌中抗蟲基因培育抗蟲玉米的過程，其中①～⑧表示操作步驟，a、b表示相關(guān)分子，c～e表示培養(yǎng)過程，其中d過程表示細(xì)菌與玉米細(xì)胞混合培養(yǎng)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A.圖中需要用到限制酶的是步驟①②③B.圖中導(dǎo)入目的基因的是步驟④C.步驟⑤的主要目的是擴(kuò)增目的基因D.脫分化和再分化的步驟分別是⑦和⑧
【解析】選C。①表示目的基因的獲取，需要用到限制酶，②切割質(zhì)粒產(chǎn)生黏性末端的過程，也需要用到限制酶，而步驟③需要用DNA連接酶，A錯(cuò)誤；圖示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(玉米細(xì)胞)的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，即圖中步驟④⑤⑥，B錯(cuò)誤；步驟⑤是通過農(nóng)桿菌的繁殖來擴(kuò)增目的基因，C正確；步驟⑦表示植物組織培養(yǎng)過程，包括脫分化和再分化兩個(gè)過程；⑧表示植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程，D錯(cuò)誤。
【加固訓(xùn)練·拔高】(2021·宜賓模擬)回答與利用生物技術(shù)培育抗病品種有關(guān)的問題。(1)通過抗病性強(qiáng)的植株獲取抗病目的基因有多種方法。現(xiàn)已獲得純度高的抗病蛋白(可作為抗原)，可通過____________技術(shù)獲得特異性探針，并將____________中所有基因進(jìn)行表達(dá)，然后利用該探針，找出能與探針特異性結(jié)合的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)而獲得與之對(duì)應(yīng)的目的基因。
(2)將上述抗病基因通過轉(zhuǎn)基因的方法導(dǎo)入植物的分生組織可獲得抗病性強(qiáng)的植株。若在試管苗期間用分子水平判斷抗病基因是否表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)____________?A.質(zhì)粒載體　　　　　　　B.轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物C.抗性基因D.病原微生物(3)植物細(xì)胞在培養(yǎng)過程中往往會(huì)發(fā)生_____，可利用這一特性篩選抗致病真菌能力強(qiáng)的細(xì)胞。篩選時(shí)在培養(yǎng)基中加入____________，并將存活的細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)至再生植株。若利用____________培養(yǎng)建立的細(xì)胞系用于篩選，則可快速獲得穩(wěn)定遺傳的抗病植株。
(4)用抗病品種與高產(chǎn)品種進(jìn)行雜交育種過程中，有時(shí)會(huì)遇到因胚發(fā)育中止而得不到可育種子的情況。若要使該胚繼續(xù)發(fā)育獲得植株，可采用的方法是_______________。該過程依據(jù)的原理是____________。
【解析】(1)為了獲得抗病蛋白的基因，可以通過細(xì)胞工程制作出能與抗原特異性結(jié)合的單克隆抗體作為分子探針，與基因文庫內(nèi)全部基因表達(dá)的蛋白質(zhì)進(jìn)行特異性結(jié)合，與探針結(jié)合的蛋白質(zhì)則為抗病蛋白，其所對(duì)應(yīng)的基因就是抗病基因。(2)為了鑒定目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)是否表達(dá)，可以通過分子雜交技術(shù)檢驗(yàn)受體細(xì)胞內(nèi)是否存在目的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA。
(3)植物細(xì)胞在組織培養(yǎng)過程中，往往出現(xiàn)大量的變異個(gè)體，為了篩選出抗致病真菌能力較強(qiáng)的突變體，應(yīng)加入較高濃度的致病真菌，存留下來的個(gè)體即為所需；利用單倍體育種的方法，通過花藥離體培養(yǎng)得到的單倍體植株，經(jīng)染色體加倍后得到穩(wěn)定遺傳的抗病植株。(4)植物的胚不能在體內(nèi)發(fā)育成種子，可以通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，將胚離體培養(yǎng)，經(jīng)脫分化和再分化得到完整的植物，該技術(shù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性。
答案：(1)單克隆抗體　基因文庫　(2)B(3)變異　高濃度致病真菌　花粉離體(花藥離體)(4)胚的離體培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性
【命題新情境】如圖為植物細(xì)胞工程的過程示意圖，據(jù)圖回答問題：
【命題新角度】1.據(jù)圖可看出植物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)過程[　]______(填過程名稱)。?2.除胚狀體外，人工種子的結(jié)構(gòu)還包括　______________________。?3.單倍體育種的過程是____________(用數(shù)字和箭頭表示)。?4.誘導(dǎo)兩種植物細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞常用的化學(xué)方法是用________________作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)的細(xì)胞融合。?5.通過④→⑤→⑥培養(yǎng)紫草細(xì)胞來提取紫草寧的過程的優(yōu)點(diǎn)是________________________。?6.據(jù)圖設(shè)計(jì)一個(gè)通過植物細(xì)胞工程利用二倍體西瓜培育三倍體無子西瓜植株的方案：
【解析】1.植物細(xì)胞工程包括植物細(xì)胞培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交，據(jù)圖可看出植物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)過程[⑤]脫分化形成愈傷組織。2.除胚狀體外，人工種子的結(jié)構(gòu)還包括人工胚乳和人工種皮。3.單倍體育種的過程包括花藥離體培養(yǎng)形成單倍體幼苗、誘導(dǎo)單倍體幼苗染色體加倍后再篩選，即③→⑤→⑦→⑨→⑩。4.誘導(dǎo)兩種植物細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞的化學(xué)方法是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑進(jìn)行誘導(dǎo)融合。
5.通過④→⑤→⑥培養(yǎng)紫草細(xì)胞來提取紫草寧的過程的優(yōu)點(diǎn)就是通過發(fā)酵罐進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，不受天氣季節(jié)和土壤等條件的限制，可工廠化大規(guī)模生產(chǎn)。6.利用二倍體西瓜通過植物細(xì)胞工程培育三倍體無子西瓜植株的方案：方案一：利用二倍體西瓜的花藥培養(yǎng)成單倍體的西瓜植株，再將二倍體西瓜與單倍體西瓜的體細(xì)胞通過體細(xì)胞雜交后，培養(yǎng)成植株，從中篩選出三倍體西瓜。方案二：取二倍體西瓜的早期發(fā)育的種子的胚乳進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，即可獲得三倍體無子西瓜。
答案：1.⑤　脫分化形成愈傷組織2.人工胚乳和人工種皮3.③→⑤→⑦→⑨→⑩4.聚乙二醇(PEG)5.不受天氣季節(jié)和土壤等條件的限制，可工廠化大規(guī)模生產(chǎn)6.方案一：利用二倍體西瓜的花藥培養(yǎng)成單倍體的西瓜植株，再將二倍體西瓜與單倍體西瓜的體細(xì)胞通過體細(xì)胞雜交后，培養(yǎng)成植株，從中篩選出三倍體西瓜。方案二：取二倍體西瓜的早期發(fā)育的種子的胚乳進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，即可獲得三倍體無子西瓜。
【拓展視野】植物組織培養(yǎng)的分類按外植體分，植物組織培養(yǎng)可分為以下四種類型：1.胚胎培養(yǎng)：植物的胚胎培養(yǎng)包括胚培養(yǎng)、胚乳培養(yǎng)、胚珠和子房培養(yǎng)，以及離體受精的胚胎培養(yǎng)技術(shù)等。2.器官和組織培養(yǎng)：器官培養(yǎng)是指植物某一器官的全部或部分或器官原基的培養(yǎng)，包括莖段、莖尖、塊莖、球莖、葉片、花序、花瓣、子房、花藥、花托、果實(shí)、種子等。組織培養(yǎng)有廣義和狹義之分，廣義：包括各種類型外植體的培養(yǎng)。狹義：包括形成層組織、分生組織、表皮組織、薄壁組織和各種器官組織，以及其培養(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織。
3.細(xì)胞培養(yǎng)：在體外模擬體內(nèi)環(huán)境(無菌、適宜溫度，酸堿度和一定營(yíng)養(yǎng)條件等)，使之生存、生長(zhǎng)、繁殖并維持主要結(jié)構(gòu)和功能的一種方法，也叫做細(xì)胞克隆技術(shù)。4.原生質(zhì)體培養(yǎng)：植物原生質(zhì)體是被去掉細(xì)胞壁的由質(zhì)膜包裹的、具有生活力的裸細(xì)胞。

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