1、第2课时植物细胞工程的应用课标内容要求核心素养对接举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢物生产、育种等方式有效提高了生产效率。1.科学探究：基于生产和生活需要，通过查阅相关资料，设计并实施恰当可行的实验方案。2社会责任：列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。一、植物繁殖的新途径1快速繁殖(1)快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。(2)特点2作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱去病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。二
2、、作物新品种的培育1单倍体育种(1)过程：花药离体培养单倍体植株纯合子植株。(2)优点后代是纯合子，能稳定遗传。明显缩短了育种的年限。2突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。三、细胞产物的工厂化生产1次生代谢物(1)定义：不是植物基本生命活动所必需的产物。(2)种类：小分子有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物等。(3)作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥重要作用，还是药物、香料和色素等的重要来源。2方法：对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖。3优势：不占用耕地，几乎
3、不受季节、天气等的限制，对于社会、经济、环境保护具有重要意义。4应用：紫杉醇、紫草宁、人参皂苷等。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。()提示：题述繁殖方式属于无性繁殖，不属于微型繁殖。微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。2脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。()提示：培育脱毒苗时选用的通常是茎尖等分生组织，原因是该组织附近的病毒极少，甚至无病毒。3单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。()提示：单倍体育种的原理是染色体变异和植物细胞的全能性，突变体育种的原理是基因突变和植物细胞的全能性。4突变
4、体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。()5工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。()提示：次生代谢物一般不是植物基本生命活动所必需的产物，不是蛋白质。四种育种方法的比较列表比较育种方法原理过程优点快速繁殖细胞的全能性脱分化、再分化保持优良品种的遗传特性突变体的利用基因突变、细胞的全能性诱变处理后组织培养提高突变率，获得优良性状单倍体育种细胞的全能性、染色体变异花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍明显缩短育种年限植物体细胞杂交细胞膜的流动性、细胞的全能性原生质体融合、杂种细胞组织培养打破生殖隔离，实现远缘杂交1马铃薯、草莓和香蕉脱毒苗
5、产量和品质明显提高，为什么小麦和玉米脱毒苗却基本没有变化？提示：马铃薯、草莓和香蕉进行无性繁殖，感染的病毒很容易传递给子代，而小麦和玉米是通过种子繁殖，感染的病毒不容易传递给子代。2为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子的复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。1现代生物技术可以利用植物体的任何一个活体部分，包括茎尖、叶片和花药等，在一定的条件下使它发育成完整的植株。这种技术可以在较短时间内大量繁殖、培育新品种及防止病毒的危害等。下列关于该生物技术的叙述，正确的是 ()常
6、用茎尖或花药培养获得脱毒苗其应用之一是快速繁殖这种技术属于细胞工程该技术一定要用到纤维素酶和果胶酶A B C DB该技术为植物组织培养技术。常用茎尖培养获得脱毒苗，而花药离体培养获得的是单倍体，往往是高度不育的，错误；植物组织培养技术的应用之一是快速繁殖，正确；植物组织培养技术属于植物细胞工程，正确；在植物体细胞杂交技术中用到了纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，而题中所述技术中不涉及，错误。2如图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断错误的是()A过程通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期B通过过程得到的植株既有纯合子又有杂合子C过程属于植物的组织培养，
7、在此过程中必须使用一定量的植物激素D与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限B该过程是单倍体育种过程，所以过程是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型包括AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子；过程使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动；过程属于植物组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导。植物组织培养与植物细胞培养的比较列表比较项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖过程应用快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫
8、杉醇等1如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是()紫杉醇A该途径体现了植物细胞的全能性B过程需控制好培养基中植物激素的比例C经过程细胞的形态和结构未发生变化D过程需使用固体培养基，有利于细胞增殖B细胞全能性以细胞发育成个体为标志，而图中并没有形成完整植物体，A项错误；过程是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，B项正确、C项错误；过程需使用液体培养基，有利于细胞增殖，D项错误。2下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述，错误的是()A细胞产
9、物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一B培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞C愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物D培养的细胞收集后，一般要破碎提取其有效成分C细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，A正确；培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，B正确；愈伤组织不需要再分化就能产生特定的细胞产物，C错误；培养的细胞收集后，一般要将其破碎提取有效成分，D正确。某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。据表回答：品种B组织培养阶段细胞分裂素浓度(mol
10、/L)生长素浓度(mol/L).诱导形成愈伤组织m1n1.诱导形成幼芽m2n2.诱导生根m3n3本案例考查学生实验设计和实施实验方案的能力。(1)阶段时为什么通常选择茎尖、幼叶等作为外植体？(科学思维)(2)为确定品种A的 阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m12.0)，以0.5 mol/L为梯度，设计5个浓度水平的实验，5个浓度的设置分别是多少？(科学探究)(3)阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 mol/L的生长素处理品种A幼芽，要使其都达到最佳生根效果，选用低浓度生长素时的处理方法和选用高浓度生长素时的处理方法有什么不同？(科学思维)提示：(1)细胞分化程度低，容易
11、诱导产生愈伤组织。(2)(m11.0)mol/L、(m10.5)mol/L、m1 mol/L、(m10.5)mol/L、(m11.0)mol/L。(3)低浓度生长素用浸泡法(长时间处理)，高浓度生长素用沾蘸法(短时间处理)。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1.微型繁殖实际是一种无性繁殖，可以保持优良品种的遗传特性。2.植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此采用茎尖组织培养能脱去病毒。3.单倍体育种极大缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。4.培养的细胞一直处于不断增殖状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。5.次生代谢物是植物代谢产生的一些一般认为不
12、是植物基本生命活动所必需的产物。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D植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，A、B项均正确；利用该技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物分生区附近的新生组织，没有或极少感染病毒，所以由培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株，C项正确；经该技术培育的植株跟亲本基因型相同，D项错误。2(2020江苏徐州检测)利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因感染病毒而减产，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
13、办法是()A选择优良品种进行杂交B在田间喷洒消毒剂C利用茎尖进行组织培养D人工诱导基因突变C进行作物脱毒时常采用茎尖作为外植体，原因是茎尖病毒极少，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，C符合题意。3科研人员用甲基磺酸乙酯处理野生烟草的愈伤组织后，培育出了抗盐碱的烟草。甲基磺酸乙酯的作用是()A诱发愈伤组织细胞发生突变B诱导愈伤组织细胞中染色体数目加倍C对愈伤组织进行消毒D诱导愈伤组织再分化出芽和根A甲基磺酸乙酯是一种化学物质，能有效诱发愈伤组织细胞发生突变，从而形成符合生产要求的突变新品种，A正确。4利用植物组织培养技术从红豆杉细胞中提取抗癌药物紫杉醇，不需要进行的是()
14、A选择适当的分化培养基培育红豆杉幼苗B选取合适的外植体并对其进行消毒C外植体需接种在无菌的固体培养基上培养D控制植物激素的种类和比例，诱导产生愈伤组织A要获得细胞产物，只需要培养到愈伤组织阶段即可，不需要培育红豆杉幼苗，A符合题意。5应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖，培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：茎段回答下列问题：(1)愈伤组织是由离体的茎段经_过程形成的，此时愈伤组织细胞_(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。(2)对愈伤组织进行了两次处理，其中射线照射的目的是_，用射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是_；在培养基中添加的物质
15、X为_。(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育的白菜甘蓝、三倍体无子西瓜以及农杆菌转化法获得的抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_。解析(1)离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织，此时愈伤组织具有未分化的特点，细胞依然具有较高的全能性。(2)图中对愈伤组织进行了两次处理，第一次处理是用射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。愈伤组织细胞分裂能力强，易受到培养条件和外界环境的影响而发生基因突变。第二次处理是抗盐接种实验，即在培养基中加入NaCl(或盐)，适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤组织死亡。(3)作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入植物体细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。运用植物体细胞杂交技术培育白菜甘蓝杂种植株，需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。答案(1)脱分化具有(2)诱发基因突变愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变NaCl(或盐)(3)白菜甘蓝、抗虫棉