植物细胞培养技术的应用
1．植物细胞代谢产物的工厂化生产
(1)植物细胞在生命活动中产生的多种代谢产物是植物生长到一定阶段产生的化学物质，也称次生代谢产物。
(2)细胞代谢产物包括药用原料、食品添加剂、保健食品。 2．单倍体育种
(1)方法：花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理→纯合子植株。 (2)优点：①后代是纯系(填“纯系”或“杂合系”)，能稳定遗传。 ②明显缩短了育种周期。
[合作探讨]
资料1 常规选育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选。而单倍体育种极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力物力。单倍体育种已成为作物育种的一条新途径。
资料2 在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。突变体的利用过程如图所示：
筛选
脱分化
诱变处理诱导分化突变体――→新品种
外植体――→愈伤组织
培育探讨1：请以流程图的形式表示出单倍体育种过程。
?离体培养秋水仙素
提示：亲本――→F1―→花药――→单倍体幼苗――→纯合子→选择所需类型。
处理探讨2：单倍体育种过程所依据的原理和涉及的生物学技术分别是什么？ 提示：原理是染色体变异和细胞的全能性，该过程主要利用植物组织培养技术。 探讨3：为什么在培养至愈伤组织时进行诱变处理？
提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，不断进行DNA分子的复制，此时易发生基因突变。 探讨4：诱导分化得到的突变体都是有用的吗？为什么？ 提示：多数有害，少数有利。因为基因突变具有多害少利性。 探讨5：单倍体育种和突变体育种的原理相同吗？为什么？
提示：不相同。单倍体育种的原理是染色体变异，而突变体育种的原理是基因突变。 [思维升华]
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1．植物组织培养与植物细胞培养的比较 利用原理 培养基 培养对象 植物组织培养 细胞全能性 固体培养基 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体 外植体→脱分化→再分化→芽、根→植物幼苗 植物幼苗 植物细胞培养 细胞增殖 液体培养基 由愈伤组织分散得到的悬浮细胞 愈伤组织→分散成悬浮细胞→继代培养→细胞次生代谢产物 细胞的次生代谢产物 培养过程 培养目的 二者关系 植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴 2.细胞产物的工厂化生产 (1)细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱、食品添加剂、保健食品等。
(2)过程
脱分化分散开发酵提取外植体――→愈伤组织――→细胞悬液――→细胞产物 (3)举例：工厂化生产人参皂苷。
脱分化培养①过程：人参根――→愈伤组织――→选择增殖速度快且细胞内人参皂苷含量高的细胞继续培养提取――→分裂出更多的细胞――→人参皂苷
②优点：提高生产速度、便于操作管理。
(4)其他实例：三七、紫草和银杏的细胞产物的工厂化生产。 3．单倍体诱导与利用
(1)单倍体植株的特点：叶小、株矮、生活力弱且高度不育。 (2)技术：花药离体培养和秋水仙素处理。 (3)原理：细胞的全能性和染色体变异。 (4)过程： 花粉囊中
的花粉
诱导去分化再分化花粉植株秋水仙素处理
单倍体胚或
―――→――→（单倍体―――――――→
愈伤组织
植株
二倍体植株
（染色体数目加倍 后能开花、结果
(5)秋水仙素的作用：抑制纺锤体的形成，着丝点分裂形成的子染色体不能分配到两极
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形成2个细胞，从而染色体加倍。
(6)优点：
①单倍体经过染色体加倍，获得的后代为纯合子，可明显缩短育种年限(一般为2年)。 ②用单倍体作为转基因的受体，获得的转基因材料经染色体加倍后基因即可纯合，避免了体细胞作为受体导致后代发生性状分离需要多代选择的麻烦。
1．(2016·陕西西安期中)下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是( )
脱分化再分化①――→②――→③―→④
A．若①是具有杂种优势的农作物细胞，则用③进行繁育会发生性状分离 B．若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C．若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂苷的产量 D．若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能有不同植物的遗传特性 【解析】 图示表示植物组织培养过程，其中①是外植体、②是脱分化形成的愈伤组织(高度液泡化，无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织)、③是再分化形成的胚状体、④是新植体。只有杂合子才会发生性状分离，而具有杂种优势的农作物细胞也可能是纯合子，所以用③进行繁育不一定会发生性状分离，A错误；若①是花粉，则④是花药离体培养形成的单倍体植株，其高度不育，但经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种，B正确；若①是人参细胞，则将其脱分化形成②愈伤组织，再进行扩大培养可提高细胞产物人参皂苷的产量， C正确；若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则其含有两个亲本的遗传物质，所以④可能出现不同植物的遗传特性，D正确。
【答案】 A
2．下面为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答： 【导学号：10210049】
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是____________。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A
有
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个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是
_______________________________________________
_______________________________________________。
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(2)图中B和C过程的不同点是________________________，这种不同主要的决定因素是_______________________________________________
_______________________________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理________。
(4)若要获得水稻的人工种子，则应选用图中的________结构，该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
(5)若D为“胡萝卜—羊角芹”，②过程常用的物理方法有________________等；经融合处理后，含有的细胞类型有________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。
【解析】 (1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗两个阶段。秋水仙素可抑制纺锤体的形成，诱导染色体数目加倍。(2)图中B表示通过胚状体分化为幼苗，C表示通过愈伤组织形成丛芽再形成幼苗，这两种途径主要取决于培养基中激素的种类及浓度配比。(3)诱变育种处理的材料为分裂活动旺盛的部位，如愈伤组织、芽等。(4)人工种子是在胚状体外包装上人工种皮制得的。(5)诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法，物理法电场诱导融合等。
【答案】 (1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值 (3)愈伤组织 (4)胚状体 胚 (5)电场诱导融合 3
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1．植物的微型繁殖技术是指( )
A．植物体细胞杂交技术 B．嫁接 C．营养繁殖 D．植物组织培养
【解析】 植物的微型繁殖技术是指快速高效繁殖优良品种的植物组织培养技术。 【答案】 D
2．用植物组织培养技术，可以培养或生产出( ) A．食品添加剂 B．无病毒植物 C．人工种子 D．前三项都是
【解析】 通过植物组织培养技术，可以工厂化生产食品添加剂等细胞产物，也可以生产人工种子和培育脱毒苗。
【答案】 D
3．工厂化生产人参皂苷干粉，下列哪种技术是必需的( ) 【导学号：10210050】 A．杂交育种 B．植物组织培养 C．多倍体育种 D．单倍体育种
【解析】 对人参皂苷干粉进行工厂化生产，必须先通过植物组织培养获得人参皂苷含量高的细胞株，然后进行大规模发酵生产。
【答案】 B
4．将一粒花粉培育成幼苗，将它的茎尖用秋水仙素处理，长大后该植物正常开花结果。该植株中哪一部位细胞的染色体数目与其他部位不同？( )
A．根细胞 B．叶细胞 C．茎细胞 D．子房壁细胞
【解析】 茎尖用秋水仙素处理后染色体数目加倍，由茎尖发育的细胞(叶、茎、子房壁细胞)染色体数目都加倍，而根的染色体数目则无变化。
【答案】 A
5．马铃薯利用块茎进行无性生殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是( )
A．选择优良品种进行杂交 B．进行远缘植物体细胞杂交 C．利用茎尖进行组织培养 D．人工诱导基因突变
【解析】 马铃薯种植世代多了以后往往因感染病毒而减产，而不是遗传物质变化造成
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