高中生物 2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用難點(diǎn)剖析 新人教課版選修

1、人教新課標(biāo)選修難點(diǎn)剖析（2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用）難點(diǎn)剖析知識(shí)·巧學(xué)一、植物繁殖的新途1.微型繁殖微型繁殖技術(shù)是快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫快速繁殖技術(shù)。它實(shí)際上是一種無(wú)性繁殖。繁殖過(guò)程的分裂方式是有絲分裂，親、子代細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)不變，所以能夠保證親、子代性狀不變。這種技術(shù)可以高效地快速實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。要點(diǎn)提示 注意此處空半格微型繁殖的條件是培養(yǎng)基中加入細(xì)胞生命活動(dòng)所需的水、礦質(zhì)元素和小分子有機(jī)物，還有激素，更重要的是所有加入物質(zhì)必須是無(wú)菌的，操作過(guò)程必須是在無(wú)菌條件下操作，這樣繁殖的幼苗才是無(wú)毒的。2.作物脫毒作物脫毒就是把已被病毒感染的植株進(jìn)行脫毒，采

2、用的技術(shù)還是微型繁殖技術(shù)，但是取材一定是無(wú)毒的，一般作物脫毒所用的原料是無(wú)病毒的莖尖、根尖等。3.神奇的人工種子人工種子是指通過(guò)植物組織培養(yǎng)的方法獲得的具有正常發(fā)育能力的材料，外面包被著特定的物質(zhì)，在適宜的條件下可以發(fā)芽成苗的植物幼體。要點(diǎn)提示 注意此處空半格上述概念中包含的“具有正常發(fā)育能力的材料”通常是指胚狀體（目前國(guó)外有使用不定芽、頂芽和腋芽的）?！巴饷姘恢囟ǖ奈镔|(zhì)”是指人工種皮。制作人工種皮的材料有海藻酸鈉、明膠、樹(shù)脂、瓊脂糖、淀粉等。對(duì)人工種皮的要求是：能保持胚狀體的活力，有利于儲(chǔ)藏、運(yùn)輸和萌發(fā)。選取的材料要有韌性，耐壓，對(duì)胚狀體無(wú)毒害，含有胚狀體發(fā)芽所需要的營(yíng)養(yǎng)成分或植物激素，

3、還應(yīng)含有殺蟲(chóng)劑，以防播種后微生物的侵害。胚狀體可以由三種途徑產(chǎn)生：由已脫分化的外植體直接產(chǎn)生；由愈傷組織產(chǎn)生；由懸浮細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生。對(duì)胚狀體的基本要求是：播種后能快速出苗；根和芽幾乎同時(shí)生長(zhǎng)，不產(chǎn)生愈傷組織；同步化程度高；活力強(qiáng)；形成的幼苗的形態(tài)與生長(zhǎng)要正常。二、作物新品種的培育1.單倍體育種單倍體育種的方法是花藥的離體培養(yǎng)，采用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得單倍體植株，然后用秋水仙素處理，獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是：后代能穩(wěn)定遺傳，都是純合體；可明顯縮短育種年限，只需一年就可獲得純種。辨析比較 花藥的離體培養(yǎng)與植物體細(xì)胞離體培養(yǎng)花藥的離體培養(yǎng)是用雄配子直接培育成染色體減半的單倍

4、體，屬于有性生殖。植物的體細(xì)胞離體培養(yǎng)得到的生物個(gè)體，其遺傳物質(zhì)與親本完全相同，能保持親本的優(yōu)良性狀，屬于無(wú)性繁殖。2.突變體的利用植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷分生狀態(tài)，容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變，從這些突變的個(gè)體中可以篩選出對(duì)人們有用的個(gè)體，培育新品種。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的種類包括蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。1971年，美國(guó)化學(xué)家從紅豆杉樹(shù)皮中分離出高抗癌活性的紫杉醇，發(fā)現(xiàn)紫杉醇具有獨(dú)特的抗腫瘤作用?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來(lái)大量生產(chǎn)紫杉醇。國(guó)內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件

5、方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實(shí)現(xiàn)通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。問(wèn)題·探究問(wèn)題1 人工種子與天然種子相比具有哪些優(yōu)勢(shì)？探究:（1）可使在自然條件下不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物得以繁殖。（2）固定雜種優(yōu)勢(shì)。天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。（3）快捷高效的繁殖方式。天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子在生產(chǎn)上不受季節(jié)限制，而且快捷高效。

6、研究表明用一個(gè)體積為12 L的發(fā)酵罐在二十幾天內(nèi)生產(chǎn)的胡蘿卜體細(xì)胞胚可制造1 000萬(wàn)粒人工種子，可供種植幾百平方米，這樣可以節(jié)約大量留種地。（4）方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。試管苗的大量?jī)?chǔ)藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。問(wèn)題2工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過(guò)程是什么？探究:第一步，選擇人參根作為外植體進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過(guò)培養(yǎng)選擇找到增殖速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙含量高的細(xì)胞株作為種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。第二步，將第一步選擇到的細(xì)胞株在發(fā)酵罐中的適合培養(yǎng)液中進(jìn)行液體

7、培養(yǎng)，增加細(xì)胞數(shù)量。第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行破碎，從中提取人參皂甙。典題·熱題例1 人工種子比天然種子有許多優(yōu)越性，下列對(duì)其優(yōu)越性的敘述不正確的是()A.可使自然狀態(tài)下不結(jié)子的植物得以繁殖B.方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸C.可以隨意改變植物的遺傳性狀D.可快速、大量繁殖解析：人工種子是通過(guò)細(xì)胞工程完成的，所以可使在自然條件下不結(jié)實(shí)或珍貴的植物得以繁殖。天然種子的大量?jī)?chǔ)藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的，人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)的限制，植物在自然狀態(tài)下一般每年只能繁殖12次，有些甚至十幾年才繁殖一次

8、，而人工種子的生產(chǎn)則不受季節(jié)限制，而且快捷高效。培育人工種子的目的主要是為了使在自然條件下不結(jié)實(shí)或珍貴的植物得以繁殖，保持其優(yōu)良的遺傳性狀。答案：C深化升華 天然種子會(huì)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(shí)際是無(wú)性生殖，所以可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。例2 利用植物的莖尖或葉片、莖段等，在無(wú)菌條件下，培養(yǎng)在玻璃器皿中人工配制的培養(yǎng)基上，使它發(fā)育成完整的植株。這種技術(shù)可以用來(lái)培育植物新品種，也可以在較短時(shí)間內(nèi)大量繁殖植物，還可以防止植物病毒的危害。下列關(guān)于這種技術(shù)的敘述，正確的是()這種技術(shù)利用了植物的全能性這種技術(shù)叫做組織培養(yǎng)，可以克隆生物體這種技術(shù)屬于細(xì)胞工程的應(yīng)

9、用領(lǐng)域之一這種技術(shù)是一種無(wú)性繁殖的方式A.B.C.D.解析：植物體細(xì)胞都含有該物種的全套遺傳信息，所以每個(gè)細(xì)胞理論上都具有全能性，都有發(fā)育成完整生物體的潛能。植物組織培養(yǎng)就是在體外通過(guò)人工方法，讓植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性，是植物細(xì)胞工程的一個(gè)基礎(chǔ)技術(shù)手段。因?yàn)闆](méi)有生殖細(xì)胞的結(jié)合，所以屬于無(wú)性生殖方式。答案：D例3 如下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過(guò)無(wú)菌操作，接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖完成下列問(wèn)題：（1）要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，培養(yǎng)基中應(yīng)有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括_和小分子有機(jī)物，激素包括細(xì)胞分裂素和_兩類植物激素。（2）此過(guò)程依據(jù)的原理是_。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方

10、式是_，B階段除了細(xì)胞分裂外，還進(jìn)行細(xì)胞_等。（3）此過(guò)程要無(wú)菌操作，主要是指對(duì)_進(jìn)行滅菌消毒。B階段需要光照，原因是_。（4）試管苗的根細(xì)胞沒(méi)有葉綠素，而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素，這是基因_的結(jié)果。解析：此題考查對(duì)植物組織培養(yǎng)過(guò)程、所需條件等方面知識(shí)的理解。植物組織培養(yǎng)是將離體的植物組織、器官或細(xì)胞接種到經(jīng)消毒滅菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基含有供組織細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育所需要的無(wú)機(jī)物和小分子有機(jī)物，還有供調(diào)節(jié)細(xì)胞膜分化和再分化的細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素。由外植體發(fā)育到試管苗，脫分化階段細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，再分化階段愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段需要光照，原因是葉中葉綠素的合成需要光照條件。答案：（1）無(wú)機(jī)物生長(zhǎng)素（2）細(xì)胞的全能性有絲分裂分化（3）培養(yǎng)基芽發(fā)育成