高中生物 精講優(yōu)練課型 專題2 細胞工程 2.1.2 植物細胞工程的實際應(yīng)用同課異構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt

2.1.2 植物細胞工程的實際應(yīng)用,一、植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖： (1)概念：用于_優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 (2)特點。 保持優(yōu)良品種的_。 _地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。 2.作物脫毒： (1)選材部位：植物_附近的部位。 (2)優(yōu)點：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。,快速繁殖,遺傳特性,高效快速,分生區(qū),3.人工種子： (1)概念：以_得到的_、不定芽、頂芽 和腋芽等為材料，經(jīng)過_包裝得到的種子。 (2)優(yōu)點。 后代無_。 不受季節(jié)、_和_的限制。,植物組織培養(yǎng),胚狀體,人工薄膜,性狀分離,氣候,地域,二、作物新品種的培育 1.單倍體育種： (1)方法：_。 (2)過程： 花藥 _植株 _植株。 (3)優(yōu)點。 后代是純合子，能_。 明顯_了育種年限。,離體培養(yǎng),人工誘導 染色體加倍,花藥離體培養(yǎng),單倍體,純合子,穩(wěn)定遺傳,縮短,2.突變體的產(chǎn)生和利用： (1)產(chǎn)生：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于 不斷的_狀態(tài)而易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學 物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生_。 (2)利用：篩選出對人們有用的_，進而培育成新品種。,分生,突變,突變體,三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1.細胞產(chǎn)物種類：包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、 生物堿等。 2.生產(chǎn)的技術(shù)手段：_。 3.實例：人參、三七、紫草和銀杏的細胞產(chǎn)物都已實現(xiàn)了 工廠化生產(chǎn)。,植物組織培養(yǎng)技術(shù),【微點撥】 1.為什么微型繁殖技術(shù)可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性？ 提示：植物的體細胞含有相同的遺傳物質(zhì)；植物組織培養(yǎng)過程中通過有絲分裂增加細胞數(shù)目，分裂過程中遺傳物質(zhì)保持不變。 2.通過“人工種子”繁殖后代屬于什么生殖方式？ 提示：無性繁殖。 3.人工種子萌發(fā)長成的植物是否可育？ 提示：若是由花粉(或者三倍體植物的營養(yǎng)器官)發(fā)育來的植株是不可育的；若是由莖尖、根尖等營養(yǎng)器官發(fā)育來的則可育。,4.在植物組織培養(yǎng)過程中，為什么培養(yǎng)細胞容易在培養(yǎng)條件和外界壓力改變的條件下產(chǎn)生突變？ 提示：因為培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)。 5.單倍體育種和突變體育種的原理相同嗎？為什么？ 提示：不相同。單倍體育種的原理是染色體變異，而突變體育種的原理是基因突變。 6.細胞產(chǎn)物的生產(chǎn)是將植物細胞培養(yǎng)到什么環(huán)節(jié)？ 提示：愈傷組織。,1.植物的微型繁殖技術(shù)是指( ) A.植物體細胞雜交技術(shù) B.嫁接 C.營養(yǎng)繁殖 D.植物組織培養(yǎng) 【解析】選D。植物的微型繁殖技術(shù)是指快速高效繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,2.用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)出( ) A.食品添加劑 B.無病毒植物 C.人工種子 D.前三項都是 【解析】選D。通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以工廠化生產(chǎn)食品添加劑等細胞產(chǎn)物，也可以生產(chǎn)人工種子和培育脫毒苗。,3.對人工種子正確的解釋是( ) A.通過科技手段人工合成的種子 B.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的種子 C.種皮能夠自我生成的種子 D.人工種子發(fā)芽率低 【解析】選B。人工種子是經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的胚狀體、不定芽等，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子，人工種子發(fā)芽率較高。,4.馬鈴薯利用它的塊莖進行無性生殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是( ) A.選擇優(yōu)良品種進行雜交 B.進行遠緣植物體細胞雜交 C.利用芽尖進行組織培養(yǎng) D.人工誘導基因突變,【解析】選C。馬鈴薯種植世代多了以后往往因感染病毒而減產(chǎn)，而不是遺傳物質(zhì)變化造成的，因此不需要考慮根據(jù)遺傳變異的原理進行育種。其莖尖幾乎不含病毒，可以通過組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。,5.人參皂甙干粉工廠化生產(chǎn)，下列哪種技術(shù)是必需的( ) A.雜交育種 B.植物組織培養(yǎng) C.多倍體育種 D.單倍體育種 【解析】選B。對人參皂甙干粉進行工廠化生產(chǎn)，必須先通過植物組織培養(yǎng)獲得人參皂甙含量高的細胞株，然后進行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)。,6.下列育種措施，可以增加植物突變體出現(xiàn)的是( ) A.采用嫁接方法培育蘋果新品種 B.將魚的抗凍蛋白基因?qū)霟煵菔芫阎?，培育抗凍煙?C.用紫外線對組織培養(yǎng)中的愈傷組織進行照射 D.使用秋水仙素對棉花植株進行處理,【解析】選C。突變體的利用是植物組織培養(yǎng)的用途之一，增加突變體可應(yīng)用物理、化學、生物等因素去誘發(fā)突變，如用紫外線進行處理等。而A選項中嫁接屬于無性生殖，B選項為基因工程，二者均不會產(chǎn)生新的基因；秋水仙素能誘導棉花出現(xiàn)染色體變異。,一、植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖： (1)本質(zhì)：微型繁殖只運用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該過程只涉及有絲分裂，沒有減數(shù)分裂，因而屬于無性繁殖。 (2)優(yōu)點：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理，有利于進行工廠化培養(yǎng)。,2.作物脫毒： (1)病毒的特點：病毒是寄生性生物，在用種子繁殖或用植物根、莖無性繁殖過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代感染病毒。 (2)材料的選?。簱?jù)檢測，植物的分生組織細胞中一般不含病毒或病毒極少。如果將未被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養(yǎng)的方法培育幼苗，用于生產(chǎn)，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產(chǎn)量。,3.人工種子： (1)組成圖示：,胚狀體：人工種子的主要成分，也可以是不定芽、頂芽和腋芽等。 人工種皮的要求。 a.能保持胚狀體的活力，即要能透氣、透水，含有胚狀體發(fā)芽所需要的各種營養(yǎng)成分等。 b.有利于貯藏、運輸和萌發(fā)，選取的材料要有韌性，耐壓，對胚狀體無毒害。 c.應(yīng)含有農(nóng)藥和殺菌劑，以防播種后害蟲及微生物的侵害。 d.還要加入能促進胚狀體生長和發(fā)育的一些植物生長調(diào)節(jié)劑、有益菌等。,(2)優(yōu)點。 提高植物的繁殖能力：可使自然條件下不結(jié)實或種子昂貴的植物得以繁殖。 可人為控制植物的生長發(fā)育與抗逆性。 試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。 用人工種子播種可以大大節(jié)約糧食。,【易錯提醒】 (1)人工種子中，只有胚狀體(或不定芽、頂芽、腋芽)部分是植物組織培養(yǎng)的產(chǎn)物。 (2)天然種子會因有性生殖而引起基因重組，造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子實際是無性繁殖，所以可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。,1.下列屬于微型繁殖技術(shù)的是( ) A.蘭花的芽尖組織培育成蘭花幼苗 B.水稻種子萌發(fā)并長成新個體 C.扦插的葡萄枝條長成新個體 D.柳樹芽發(fā)育成枝條,【解題關(guān)鍵】首先明確微型繁殖的基礎(chǔ)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，植物組織培養(yǎng)是將已分化的器官、組織或細胞培育成完整個體的技術(shù)。 【解析】選A。水稻種子萌發(fā)并長成新個體、柳樹芽發(fā)育成枝條均屬于生物的個體發(fā)育，扦插的葡萄枝條長成新個體屬于營養(yǎng)繁殖，只有A屬于組織培養(yǎng)范疇。,2.(2014長春模擬)人工種子是人們模仿天然種子的結(jié)構(gòu)制造出來的生命有機體，它能像種子一樣萌發(fā)生長，長成植物。人工種子的核心部件是個被外層物包埋的具有類似于胚功能的胚狀體。將胚狀體包埋在一個能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中，便成了所謂的“人工種子”。,(1)人工種子依據(jù)的原理是 ， 培育胚狀體利用了 技術(shù)。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可看作自然種子的哪部分結(jié)構(gòu)？ 。 (3)如果外植體是植物的莖尖，通過的處理可使細胞彼此分離，過程中可加入( ) A.蛋白酶 B.淀粉酶 C.果膠酶 D.胰蛋白酶 (4)過程表示脫分化過程，其實質(zhì)是 ；表示再分化過程，其實質(zhì)是 。 (5)由人工種子萌發(fā)成的植株是否可育？ 。,【解題關(guān)鍵】解答本題的突破點： (1)明確種子的結(jié)構(gòu)。 (2)明確人工種子的形成，以及得到的人工種子的基因型。,【解析】(1)人工種子能發(fā)育成完整植株，說明其細胞內(nèi)含有個體發(fā)育所需要的全部遺傳物質(zhì)，因此依據(jù)的原理是細胞的全能性，人工種子是經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到的。 (2)包裹胚狀體的膠質(zhì)有保護胚狀體的作用，同時又可以為胚狀體提供營養(yǎng)物質(zhì)，所以可看成種皮及胚乳或子葉。 (3)使植物細胞彼此分離可以使用纖維素酶和果膠酶，因為植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠。 (4)脫分化的實質(zhì)是使細胞恢復分裂能力，而再分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達。 (5)人工種子是否可育取決于培育胚狀體所用的材料。,答案：(1)植物細胞的全能性 植物組織培養(yǎng) (2)種皮及提供營養(yǎng)的胚乳或子葉 (3)C (4)使細胞恢復分裂能力 基因的選擇性表達 (5)不一定,【互動探究】 (1)題2中如果經(jīng)過過程得到的細胞的基因型為DdTt，經(jīng)圖示過程得到的人工種子是否可育？為什么？ 提示：可育。若經(jīng)過過程得到的細胞的基因型為DdTt，則胚狀體的基因型為DdTt，屬于二倍體，因此可育。,(2)若題2圖中植物體的基因型為DdTt，利用花藥離體培養(yǎng)得到的“花粉胚”長成的植株可育嗎？為什么？ 提示：不可育。若植物體的基因型為DdTt，利用花藥離體培養(yǎng)得到的“花粉胚”長成的植株的基因型為DT、Dt、dT、dt，均屬于單倍體，因此不可育。,二、作物新品種的培育 1.單倍體育種： (1)原理：染色體變異。 (2)過程： (3)優(yōu)點：可明顯縮短育種年限。,2.體細胞誘變育種： (1)過程：,(2)原理：基因突變和植物細胞的全能性。 (3)優(yōu)點：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新品種，加快了育種進程。 (4)缺點。 突變不定向，需要處理大量材料。 突變少利多害，符合人們需要、有利的品種比較少。,3.突變體的利用：植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變。從這些產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。,4.單倍體育種、基因工程育種和植物細胞工程育種的比較：,【思維拓展】 單倍體育種與多倍體育種的異同 (1)相同點：單倍體育種和多倍體育種均需要用秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍。 (2)不同點：單倍體育種需要植物組織培養(yǎng)先形成單倍體幼苗，但多倍體育種一般不使用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,1.下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進行單倍體育種的示意圖，據(jù)圖判斷錯誤的是( ) A.過程通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂前期 B.通過過程得到的植株既有純合子又有雜合子 C.過程屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素 D.與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種年限,【解題關(guān)鍵】明確單倍體育種的過程包括花藥離體培養(yǎng)和染色體加倍兩個環(huán)節(jié)。單倍體育種最大的優(yōu)點是能縮短育種年限。 【解析】選B。該過程是單倍體育種過程，所以是花藥離體培養(yǎng)，獲得的是單倍體，基因型為AB、Ab、aB、ab四種，經(jīng)染色體加倍后的植株B都為純合子；過程使用秋水仙素使染色體數(shù)目加倍，作用的機理是抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，到后期染色單體分開后不能向細胞兩極移動；過程屬于植物組織培養(yǎng)，需要生長素和細胞分裂素的誘導。,2.下圖所示為植株繁殖的四種人工方式示意圖，請據(jù)圖回答：,(1)圖中單倍體植株通常的獲取方式是 。 若圖中單倍體細胞含2個染色體組，A有4個染色體組，則過程所用化學試劑的作用是 。 (2)圖中B和C過程的不同點是 ，這種不同主要的決定因素是 。,(3)若想在C過程中獲得突變體，進而培育成新品種植株，應(yīng)用物理誘變或化學誘變的方法處理 。 (4)若要獲得水稻的“人工種子”，則應(yīng)選用圖中的 結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與正常受精卵形成的 有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。 (5)若D過程獲得的是胡蘿卜羊角芹，過程常用的物理方法有 等；經(jīng)融合處理后，已經(jīng)融合的細胞類型有 種(若融合的細胞只考慮兩兩融合)。,【解題關(guān)鍵】解答本題應(yīng)注意以下兩點： (1)明確植物組織培養(yǎng)的過程。 (2)明確愈傷組織和胚狀體的重要應(yīng)用。,【解析】本題主要考查植物細胞工程的原理和應(yīng)用。 (1)圖中A過程表示單倍體育種，獲取單倍體時常用花藥離體培養(yǎng)的方法。若要使單倍體的染色體加倍，變成A植株，則需要在過程中用秋水仙素處理幼苗，以抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成。 (2)圖中B和C過程都是體細胞的組織培養(yǎng)，其不同點是B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽，這種不同主要的決定因素是細胞分裂素與生長素的比值。,(3)在組織培養(yǎng)過程中獲得突變體，一般用物理誘變或化學誘變的方法處理愈傷組織，再由愈傷組織經(jīng)再分化形成突變植株。 (4)若要獲得水稻的“人工種子”，則應(yīng)選用圖中的胚狀體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與正常受精卵形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。 (5)D為植物體細胞雜交的過程，過程常用的物理方法有離心、振動、電激等；經(jīng)融合處理后，已經(jīng)融合的細胞類型有3種(只考慮兩兩融合)：胡蘿卜胡蘿卜融合細胞、羊角芹羊角芹融合細胞和胡蘿卜羊角芹融合細胞。,答案：(1)花藥離體培養(yǎng) 抑制細胞有絲分裂過程中紡錘體的形成 (2)B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽 細胞分裂素與生長素的比值 (3)愈傷組織 (4)胚狀體 胚 (5)離心、振動、電激 3,