1、第1页21.2 植物细胞工程的实际应用 第2页目标定位重点突破1.阅读教材 P3841，列举植物细胞工程的实际应用2认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系1.掌握微型繁殖技术(重点)2理解掌握利用植物组织培养技术培育脱毒苗和人工种子(重、难点)3理解掌握作物新品种的培育4理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用(重点)第3页自 主 学 习 第4页一、植物繁殖的新途径(阅读 P3839)1微型繁殖(快速繁殖)(1)概念：用于快速繁殖优良品种的_技术。(2)优点：保持优良品种的_。高效快速地实现_的大量繁殖。第5页2作物脱毒(1)选 材 部 位：植 物 _ 附 近 的 部 位，因
2、为_。(2)优点：提高作物的产量和品质。第6页3人工种子(1)组成：_、不定芽、顶芽和腋芽等，作为保护性外壳的_，提供胚状体进一步发育所需营养的_。如下图所示：(2)特点：后代无_，不受季节、_和_的限制。第7页二、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产(阅读 P4041)1单倍体育种(1)方法：_。(2)过程：(3)优点：后代是能_的优良品种；明显_了育种年限。(4)实例：烟草、小麦等。第8页2突变体的利用(1)过程：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于_，因此容易受到培养条件和_的影响而产生_，从中筛选出对人们有用的_，进而培育成新品种。(2)优点：可以得到_(抗盐、抗病和抗除草剂等
3、)品种和含有_的植株。(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。第9页3细胞产物的工厂化生产(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、_、_、生物碱等。(2)技术：_技术。(3)实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。第10页自我校对一、1.(1)植物组织培养(2)遗传特性 种苗 2.(1)分生区 此处细胞内病毒极少，甚至无病毒 3.(1)胚状体 人工种皮 人工胚乳 人工种皮 胚状体 人工胚乳(2)性状分离 气候 地域二、1.(1)花药的离体培养和人工诱导染色体加倍(2)单倍体 正常(3)稳定遗传 缩短 2.(1)不断分生状态 外界压力 突变 突变体(2)抗
4、逆性 高蛋白 3.(1)药物 香料(2)植物组织培养第11页课 堂 探 究 第12页考点一 植物繁殖的新途径1微型繁殖(1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。(2)原理：植物细胞的全能性。第13页(3)优点：能保持优良品种的遗传特性。高效快速地实现种苗的大量繁殖。使用材料少，培养周期短，繁殖率高，不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。第14页2作物脱毒(1)进行作物脱毒的原因：长期进行无性繁殖的作物(如马铃薯和草莓)感染的病毒很容易传播给后代，病毒在作物体内逐年积累，导致
5、作物产量降低，品质变差。第15页(2)材料的选取：在植物分生区附近(如茎尖和根尖)，由于代谢十分旺盛、细胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至无病毒。因此，利用植物的分生组织进行组织培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。第16页(3)优点：用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒，从而提高了作物产量和品质。第17页3人工种子(1)人工种子的组成和作用(如图)：(2)制备流程：外植体脱分化愈伤组织再分化胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等包裹人工种皮和胚乳人工种子储藏或种植。第18页(3)优点：解决了某些作物品种繁殖能力差、结籽困难或发芽率低等问题。不发生性状分离。天然种子由于在遗
6、传上具有因减数分裂而引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变，而人工种子的产生本质为无性繁殖，则可以保持优良品种的遗传特性。第19页繁殖周期短。天然种子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖 12 次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子生产不受季节限制，且快捷高效。可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，可控制植物的生长发育和增强抗逆性。第20页 便于储藏和运输。试管苗的大量储藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很
7、方便地储藏和运输。不受季节、气候和地域等条件的限制。用人工种子播种可以节约粮食。第21页1脱毒苗与抗毒苗有何区别？【提示】脱毒苗：是选择植物的分生区附近细胞(如茎尖、根尖，病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗：是把某抗病基因导入受体植株中，并通过一定的方法培育形成的，属于基因工程的范畴。第22页2根据种子发育所需的营养物质，分析人工种皮内应含有哪些有效成分？【提示】适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。第23页甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分 A，乙含有效成分 B。某研究小组拟培育同时含有 A 和B 的新型药用植物。回
8、答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_ 酶 和 _ 酶 去 除 细 胞 壁，获 得 具 有 活 力 的_，再用化学诱导剂诱导二者融合，形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成完整的杂种植株，这种培育技术称为_。第24页(2)上 述 杂 种 植 株 属 于 多 倍 体，多 倍 体 是 指_。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。第25页【解析】要培育同时含有 A 和 B 的新型药用植物，可采用植物体细胞
9、杂交技术。(1)植物体细胞杂交技术的第一步是用纤维素酶和果胶酶去除两种植物细胞的细胞壁，获得具有活力的原生质体，再用化学试剂诱导二者原生质体融合，诱导融合成功后获得的杂种细胞，经脱分化培养形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)多倍体的概念：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。由于甲与乙有性杂交的后代中分别含有甲植物和乙植物的一个染色体组，两个染色 第26页 体组中的染色体互不相同，杂交后代细胞中无同源染色体，减数分裂过程中会发生联会异常，不能产生正常的生殖细胞，故甲、乙有性杂交的后代不可育；植物体细胞杂交获得的杂种植株分别含有甲植物和乙植物的两个染色体组
10、，含有同源染色体，减数分裂过程中联会正常，能产生正常的生殖细胞，故该杂种植株可育。(3)制备人工种子的材料可以是经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等。第27页【答案】(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(2)由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽第28页【变式训练 1】下图为人工种子图示，下列与其培育过程有关的叙述，错误的是()第29页A人工种子一般用离体的植物细胞通过植物组织培养技术获得B胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤
11、组织才能表现出全能性C同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型D胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的第30页【解析】人工种子是通过植物组织培养到胚状体等阶段，再经过人工薄膜包装得到的。由于植物组织培养属于无性繁殖，因此同一批次生产的人工种子基因型相同。胚状体已具有根、芽的分化，仍具有分裂能力。【答案】D第31页考点二 作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产1单倍体育种(1)原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性。(2)过程：(3)优点：明显缩短育种年限。(4)实例：单育 1 号烟草、京花 1 号小麦等。第32页2突变体的利用(1)原理：突变
12、及植物细胞的全能性，突变包括基因突变和染色体变异两种。(2)突变体：在植物组织培养过程中，处于分生状态的培养细胞，容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生基因突变或染色体变异，由此发育而成的个体称为突变体(如图所示)。第33页(3)体细胞诱变育种：人们从突变体中筛选出对人们有用的个体，进而培育成新品种，这种育种方式叫突变体育种。优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快育种进程。缺点：a.突变具有不定向性，需要处理大量突变材料；b.突变具有少利多害性，符合人们需要、有利的品种比较少。第34页3细胞产物的工厂化生产(1)原理：植物细胞在代谢过程中
13、，能够产生一些有机化合物，如人参皂甙、奎宁、紫杉醇，它们可以作为药物、杀虫剂、香料、色素等的原料，可以通过大规模培养植物细胞，从中提取这些物质。(2)技术：植物组织培养技术。外植体 脱分化愈伤组织分散 细胞悬液 扩大培养大量细胞提取 细胞产物。第35页(3)工厂化生产人参皂甙的基本过程：(4)优点：提高生产速度、便于操作管理。第36页1比较单倍体育种与花药离体培养：_是单倍体育种时常用的方法。花药离体培养得到_的单倍体植株，而单倍体育种是在花药离体培养获得_幼苗的基础上，用适当浓度的_或低温处理，获得的是_植株，且一般自交后代不发生_。【提示】花药离体培养 高度可育 单倍体 秋水仙素 可育正常
14、 性状分离 第37页2根据生产的目的不同，植物组织培养的阶段不同，如微型繁殖应培养到试管苗阶段。请分析要生产人参皂甙粉，应培养到什么阶段？【提示】愈伤组织阶段。第38页下面为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答下列问题：第39页(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 4 个染色体组，则过程所用化学试剂的作用是_。(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_。第40页(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
15、的_有类似的结构和发育过程。(5)若 D 为“胡萝卜羊角芹”，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)。第41页【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(细胞分裂素与生长素用量比值)。(3)诱变育种处理的材料为分裂能力旺盛的部位，如愈伤组织。(4)人工种子是用胚状体等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
16、包括离心、振动、电激等。第42页【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用量比值(3)愈伤组织(4)胚状体 胚(5)离心、振动、电激 3第43页【变式训练 2】用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：下列有关此种育种方法的叙述，正确的是()A这种育种方法叫杂交育种B过程必须使用生长素处理C这种方法的最大优点是缩短育种年限D过程必须经过受精作用第44页【解析】该育种方法为单倍体育种，可以明显缩短育种年限。是杂交，是减数分裂，是花药离体培养
17、，是用秋水仙素处理幼苗使单倍体的染色体数目加倍。过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。【答案】C第45页随 堂 训 练 第46页1通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括()A加快繁育速度 B保持亲本优良性状C培育出无病毒植株D改变植物的基因型答案 D解析 植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质。第47页2下列属于植物细胞工程实际应用的是()制造人工种子 培育抗盐植物 培育抗病毒烟草培育单倍体 生产脱毒植株ABCD答案 C解析 培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。第48页3马铃
18、薯利用它的块茎进行无性繁殖，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方法是()A选择优良品种进行杂交B进行远缘植物体细胞杂交C利用芽体进行组织培养D人工诱导基因突变第49页答案 C解析 无性繁殖的作物感染病毒后很容易传播给后代，病毒在生物体内积累就会导致作物产量降低，品质变差。科学研究发现，植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此，切取一定大小的茎尖或芽体进行组织培养，再生植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。第50页4人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分胚状体可以由悬
19、浮培养的芽尖细胞制得，也可以用通过试管培养的花粉或胚囊制得，由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”。请据此判断下列说法不正确的是()第51页A人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结籽困难、发芽率低等问题B培育胚状体利用了植物组织培养技术C同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为 11D该项技术的成功应用体现了植物细胞的全能性第52页答案 C解析 体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的，花粉胚是由花粉或胚囊经脱分化和再分化形成的。因此，同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为 21。第53页5如图为人工种子的培育过程图解，据图回答问题。(1)制造
20、人工种子依据的原理是_，培育胚状体利用了_技术。第54页(2)某二倍体植物基因型为 DdTt，采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子。由这种种子萌发形成的个体称为_，基因型为_，整个过程从生殖类型看属于_生殖。(3)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，可加入_。A15%的盐酸B淀粉酶C果胶酶D胰蛋白酶第55页(4)表示再分化的过程，其实质是_。第56页答案(1)植物细胞的全能性 植物组织培养(2)单倍体 DT、Dt、dT、dt 有性(3)C(4)基因的选择性表达，导致细胞形态、结构和功能的改变第57页解析(1)制造人工种子依据的原理是植物细胞的全能性，胚状体是经过植物组织培养技术培育而成的。(2)基因型为 DdTt 的植物能产生基因型为 DT、Dt、dT 和 dt 的四种花粉。花粉是雄蕊的花药产生的，由花粉培育成单倍体的过程属于有性生殖。(3)植物细胞细胞壁及胞间层主要由果胶构成，用果胶酶可以将细胞分离。(4)再分化的实质是使分裂的细胞在形态、结构和功能上发生变化，这种变化是基因选择性表达的结果。第58页植物细胞工程的实际应用植物繁殖的新途径微型繁殖作物脱毒制造人工种子作物新品种的培育单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产请做：限时规范训练（六）