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资料简介
专题2 细 胞 工 程
2.1 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术学习
目标
1.了解细胞工程的含义。
2.掌握植物组织培养技术的过程及用途。
3.理解植物体细胞杂交技术的过程。一、细胞工程的概念和分类
1.概念：
(1)应用原理：_____生物学和_____生物学。
(2)操作水平：_____水平或_______水平。
(3)操作目的：按照人的意愿来改变细胞内的_________或获
得_________。
2.分类：根据操作对象不同，分为_________工程和_________
工程。
细胞 分子
细胞 细胞器
遗传物质
细胞产品
植物细胞 动物细胞二、植物细胞的全能性
1.含义：具有某种生物_____________的任何一个细胞，都具
有发育成___________的潜能。
2.表达过程：
(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的
___________而转变成未分化细胞的过程。
(2)再分化：脱分化产生的_________在一定的培养条件下，
再分化出_________，进而形成完整的小植株。
全部遗传信息
完整生物体
结构和功能
愈伤组织
幼根和芽三、植物组织培养技术
1.理论基础：植物细胞具有_______。
2.实验：胡萝卜的组织培养。
(1)原理：
离体的植物_________________ _________
幼根和芽 完整植物体
_______ _______
全能性
器官、组织或细胞 脱分化 再分化愈伤组织(2)过程。
取材：消毒后选取根的_______部位，切取1 cm3左右的小块，
因为该部位容易诱导形成_________
接种：将组织块接种到诱导培养基上，诱导出_________
培养：在23℃～26℃恒温_____条件下培养一段时间，再将
愈伤组织转接到___________上培养诱导出试管苗
移栽：将试管苗移栽到大田，培养成正常植株
形成层
愈伤组织
愈伤组织
避光
分化培养基四、植物体细胞杂交技术
1.概念：将不同种的植物_______，在一定条件下融合成
_________，并把杂种细胞培育成___________的技术。
体细胞
杂种细胞 新的植物体2.过程：
3.意义：克服不同生物_________的障碍。
细胞壁
细胞壁
杂种细胞
远缘杂交【微点拨】
1.在生物体内，所有体细胞的细胞核中的遗传物质是否相同？
为什么？
提示：相同。因为生物体的每个体细胞都是由受精卵有丝分裂
得到的，有丝分裂保证了母细胞和子细胞细胞核中遗传物质是
相同的。
2.植物的种子发育成完整植株，是否能体现细胞的全能性？为
什么？
提示：不能。因为种子中有植物的幼体胚，发育成完整植株相
当于植物的生长过程，未体现全能性。3.不同体细胞表达全能性的难易程度是否相同？受精卵和体细
胞相比，哪种细胞的全能性更容易实现？
提示：不相同。分化程度低的细胞全能性更容易实现，受精卵
的全能性最高。
4.将两个不同物种的植物细胞A和B去除细胞壁后，经一定的方
法促融，只考虑两两融合，可以形成几种融合细胞？哪种类型
的融合细胞符合要求？
提示：三种，分别为AA、BB和AB。杂交细胞AB是符合要求的。5.植物体细胞杂交时，细胞融合成功的标志是什么？
提示：杂种原生质体再生出细胞壁标志着融合成功，而不是形
成杂种细胞就结束。1.植物细胞的全能性是指( )
A.具有核、膜、质，细胞结构完整，能进行各种生理活动
B.只具有膜和质，同样能进行各种生理活动
C.植物体细胞所具有的发育成完整个体的潜能
D.具有本物种全套遗传物质的特定细胞
【解析】选C。具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞，
都有发育成完整新植物体的潜能，也就是说，每个植物细胞都
具有全能性。2.(2013·厦门高二检测)下列属于植物组织培养的是( )
A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条
C.根尖分生区发育成成熟区 D.受精卵发育成植株
【解析】选A。花粉经离体培养成单倍体植株利用的是植物组
织培养技术。芽发育成枝条、根尖分生区发育成成熟区都是植
物的正常生长发育过程，是细胞分裂和分化的结果；植物传粉
受精后形成受精卵，受精卵最终发育成植物体，属于有性生殖。3.植物组织培养过程中的脱分化是指( )
A.植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞的过程
B.未成熟的种子经过长期培养，长出幼苗的过程
C.植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过
程
D.取植物的枝芽培育成一株新植物的过程
【解析】选C。植物细胞脱分化就是让已分化的细胞，经过诱
导后，失去其特有的结构和功能，而转变为未分化的细胞——
愈伤组织的过程，因此C项是正确的。4.番茄和马铃薯杂交过程中细胞融合之前要除去的细胞结构
是( )
A.细胞膜 B.细胞壁 C.细胞核 D.高尔基体
【解析】选B。植物细胞最外层的是细胞壁，植物体细胞杂交
的第一步是细胞融合，细胞发生融合的基础是细胞膜的流动性，
所以首先应去除细胞壁。5.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱
导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器是( )
A.叶绿体、高尔基体 B.线粒体、高尔基体
C.叶绿体、线粒体 D.线粒体、内质网
【解析】选B。本题考查细胞壁的形成。细胞壁的形成过程与
高尔基体密切相关，因为高尔基体产生的许多小囊泡聚集形成
了细胞壁的前体，线粒体在此过程中提供能量。6.与植物体细胞杂交密切相关的叙述中错误的是( )
A.需要用纤维素酶和果胶酶
B.利用离心、振动、电激等诱导
C.利用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导
D.只能在同种生物中进行
【解析】选D。植物体细胞杂交时首先要用纤维素酶和果胶酶
去除细胞壁，得到原生质体后用物理法(如离心、振动、电激)
或化学法(常用聚乙二醇)诱导融合形成杂种细胞，再经植物组
织培养形成杂种植株。植物体细胞杂交能在不同生物之间进行，
克服了远缘杂交不亲和的障碍。一、植物细胞的全能性和脱分化、再分化过程
1.细胞的全能性：
(1)具有全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含有该
物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的
全部基因。(2)不同细胞全能性的大小。
①体细胞全能性：分化程度低的>分化程度高的，细胞分裂能
力强的>细胞分裂能力弱的。
②不同细胞全能性：受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞。
③不同生物的细胞全能性：植物细胞>动物细胞。
(3)全能性与细胞分化的关系：随着细胞分化程度的不断提高，
细胞的全能性逐渐降低。2.植物细胞全能性表达所需条件：
(1)体细胞未表现全能性的原因：基因的选择性表达。
(2)体现细胞全能性的条件：
材 料 离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物
激素
外界条件
①无菌操作
②光照：愈伤组织培养最初避光培养，后期见
光培养3.脱分化和再分化的比较：
过程名称 过 程 形成体特点
脱分化 离体细胞→
愈伤组织
排列疏松、高度液泡化的薄壁
细胞团
再分化 愈伤组织→
幼芽或胚状体 有根、芽或有生根发芽的能力【易错提醒】
(1)细胞表达全能性的标志是发育成完整个体而不是形成某种
组织或者器官。
(2)细胞具有全能性是因为细胞中具有发育成完整个体所必需
的“全套基因”而不是“全部基因”，配子中有全套基因，因
此仍然具有全能性。1.用高度分化的植物细胞、组织或器官进行组织培养可以形成
愈伤组织，则关于该愈伤组织的说法错误的是( )
A.是细胞经过脱分化形成的
B.细胞没有全能性
C.由排列疏松的薄壁细胞组成
D.可以形成具有生根发芽能力的胚状结构【解题关键】解答本题时注意以下两个方面：
(1)愈伤组织是由已分化的细胞经过诱导形成的。
(2)愈伤组织是未分化的细胞。
【解析】选B。愈伤组织是经脱分化形成的高度液泡化、无定
形状态的薄壁细胞，具有全能性，可以再分化为根、芽，进而
形成新植株。2.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全
能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因
不同
D.紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性【解题关键】解答本题的关键：(1)全能性与全能性表达是两
个不同的概念；(2)种子发育成个体，是正常生命历程，不属
于细胞全能性的范畴。
【解析】选B。细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整
个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样
具有全能性，A项错误；植物体内细胞没有表现出全能性，这
是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C
项错误；种子发育成植株，是正常生命历程，未反映全能性，
D项错误。细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、组织或
器官，B项正确。二、植物组织培养
1.概念分析：
(1)培养条件：①无菌和人工培养；②离体。
(2)过程：①脱分化；②再分化。
(3)目的：①获得细胞产品；②形成完整的植株。
2.原理：植物细胞具有全能性(具有某种植物全套遗传信息的
任何一个细胞，都具有发育成完整植株的潜能)。3.过程：
(1)脱分化：已经分化了的细胞，经过诱导，失去其特有的结
构和功能而转变成未分化细胞的过程。
(2)再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重
新分化出根和芽等器官的过程。4.进行组织培养时需注意的五个问题：
(1)无菌：植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所
有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。
(2)取材：外植体的遗传特征、取材位置都会影响愈伤组织的
再分化能力。(3)营养比：培养基中必须含有植物生长发育所需要的全部营
养物质，其中生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的生成起
决定作用。
(4)光照时期：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养。
(5)培养顺序：试管苗培养，要先进行生芽培养，再进行生根
培养，试管苗培养要在光照条件下进行。【易错提醒】
(1)植物组织培养并不是全过程都需要光照。诱导形成愈伤组
织的过程中需要避光培养，黑暗条件下有利于脱分化形成愈伤
组织。再分化过程中一定要有光照。
(2)影响组织培养的光照条件不仅是光照强度，光照时间和波
长等都影响植物组织培养。1.(2014·南京师大附中模拟)下图为植物组织培养过程，有关
说法正确的是( )
A.实验中②试管细胞全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子
C.①→②的过程需要光照
D.①→④过程培养基保持不变【解题关键】解答本题时注意理解以下两个方面：
(1)植物组织培养时对于光照和培养基的需求在不同的培养阶
段是不同的。
(2)植物组织培养进行的是有丝分裂，属于无性生殖。【解析】选A。①试管中的组织块经脱分化形成②试管中的愈
伤组织，愈伤组织是未分化的细胞，全能性最高；植物组织培
养属于无性生殖，不改变基因型，所以产生的个体基因型与母
本是相同的，可能是纯合子也可能是杂合子；脱分化形成愈伤
组织的过程中需要避光培养，不需要光照；在植物组织培养的
不同阶段需要的条件不同，培养基中所含有的物质比例也不同，
如生长素和细胞分裂素比例适中时有利于形成愈伤组织，比例
高时，有利于根的分化。2.下图表示植物组织培养过程：(1)图中①过程获得的细胞是正常植物体经 形成的，
在这一过程中染色体的变化是 。
(2)要顺利完成③过程，除了需要各种无机营养成分外，还需
要在培养基中加入 、 (两类
不同功能的物质)等。该过程形成的细胞与正常体细胞相比，
具有 的特点。
(3)从过程④的结果看，它的实质是
。【解题关键】本题考查植物组织培养技术，解答本题需要明确
以下两点：
(1)植物组织培养的过程。
(2)影响植物组织培养的因素。【解析】(1)单倍体性细胞是经减数分裂形成的，减数分裂的
特点是染色体复制一次，细胞分裂两次，子细胞中染色体数目
减半。
(2)图中③是脱分化，在培养基中除需加入无机营养成分外，
还需要加入有机营养成分和植物激素等，形成的愈伤组织细胞
是高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞。
(3)图中④是再分化，从实质上看是基因选择性表达的结果。答案：(1)减数分裂 染色体复制一次，细胞分裂两次，子细
胞中染色体数目是亲代细胞中的一半
(2)有机营养成分 植物激素 排列疏松、高度液泡化、细胞
壁薄
(3)基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果【互动探究】
(1)题2中过程需要无菌操作的有哪些？
提示：③④。③④属于组织培养过程，整个过程都需要无菌操
作。
(2)题2中单倍体性细胞和二倍体体细胞经过③④都能形成胚状
体，最终发育为完整植株，说明了什么？
提示：说明生殖细胞和体细胞都具有该植物的全套遗传物质，
即细胞具有全能性。三、植物体细胞杂交
1.原理：
(1)植物体细胞杂交实现的基础：细胞膜的流动性。
(2)植物组织培养的基础：植物细胞的全能性。2.操作过程：
步 骤 图 解 做 法
原生质体
的获得
酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除
细胞壁，得到原生质体
杂种细胞
的形成
通过一定的技术手段(电激、聚乙
二醇诱导等)进行人工诱导，实现
原生质体的融合
杂种植株
的产生
对杂种细胞，用植物组织培养的
方法进行培育3.杂种植株遗传物质的变化：
细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本
细胞染色体数目之和；染色体组数通常也是两亲本细胞染色体
组数目之和，形成异源多倍体。
4.通过植物体细胞杂交产生新个体的生殖方式：
整个过程包括细胞融合和组织培养两个过程，所以其生殖方式
属于无性生殖。5.植物体细胞杂交育种的优点和局限性：
(1)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。
(2)局限性：目前仍有许多理论和技术问题未解决，还不能让
杂种植物按照人们的需求表现出亲代的优良性状。【易错提醒】
(1)细胞融合完成的标志是新细胞壁的形成，而植物体细胞杂
交完成的标志是培育出杂种植株，而不是形成杂种细胞。
(2)植物体细胞杂交育种的过程不仅包括不同植物细胞的融合，
还包括组织培养的过程。
(3)诱导体细胞融合后还需要有一个筛选杂种细胞(A与B融合形
成的杂种细胞)的过程。1.要想通过体细胞杂交技术获得杂种植株，下列步骤中正确的
是( )
A.获得原生质体→诱导原生质体融合→再生细胞壁→组织培养
→杂种植株
B.获得原生质体→原生质体自然融合→再生细胞壁→组织培养
→杂种植株
C.病毒诱导原生质体融合→组织培养→杂种植株
D.获得原生质体→脱分化→再分化→杂种植株【解析】选A。植物体细胞杂交技术首先要获得不同生物的体
细胞，用纤维素酶、果胶酶除去细胞壁得到原生质体，再通过
物理或化学方法诱导原生质体融合，成为杂种细胞，再经组织
培养形成杂种植株。2.以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两
种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分
析回答：(1)①过程是 ，所用物质为 。
(2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和
③，c的细胞类型有 (不考
虑三个或三个以上的细胞融合)。
(3)在采用化学法进行过程②时，一般是用
作为诱导剂。
(4)植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比，前者
的主要意义是 。
(5)上述培育新植株的方法所包括的技术手段有
。【解题关键】解答本题应注意以下几点：
(1)明确植物体细胞杂交的基本过程。
(2)明确获得的杂种植株中染色体组成情况。
(3)理解植物体细胞杂交的意义。【解析】(1)①是去除植物细胞壁的过程，所用的物质为纤维
素酶和果胶酶。
(2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融
合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不
同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。
(3)在采用化学法进行过程②时，一般是用聚乙二醇(PEG)作为
诱导剂。(4)植物体细胞杂交的主要意义是克服了不同生物间远缘杂交
不亲和的障碍。
(5)植物体细胞杂交过程首先进行细胞融合，融合形成杂种细
胞后再经过组织培养技术形成杂种植株。答案：(1)去除细胞壁 纤维素酶和果胶酶
(2)AA、BB、AAAA、BBBB、AABB
(3)聚乙二醇(PEG)
(4)克服了不同生物间远缘杂交不亲和的障碍
(5)细胞融合、植物组织培养【方法规律】区分植物组织培养和植物体细胞杂交的两种方法
(1)看后代。
①植物组织培养是利用单一亲本的组织或细胞，经培养使之增
殖、分化成为一个完整植株，为无性生殖过程，因此其后代一
般均能保持该亲本的遗传特性。
②植物体细胞杂交的本质是将两种不同来源的原生质体，在人
为条件下进行诱导融合。由于植物细胞具有全能性，融合之后
的杂种细胞可以再生出具有双亲性状的杂种植株。(2)看关系：杂种细胞需经植物组织培养才能发育为具有双亲
遗传特性的杂种植株，否则将无任何意义，因此，植物组织培
养是植物体细胞杂交的基础。
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