高中生物精講優(yōu)練課型專題2細(xì)胞工程2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用同課異構(gòu)課件新人教版選修3

2.1.2植物(zhíwù)細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用第一頁，共48頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解植物繁殖的新途徑及原理。(重、難點(diǎn))2.區(qū)別人工種子與自然狀態(tài)下的種子。(重點(diǎn))3.了解作物新品種培育的方法和原理。4.了解細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的方法、原理。第二頁，共48頁。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(diǎn)。①保持優(yōu)良品種的_________。②_________地實(shí)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(diǎn)(yōudiǎn)：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)?？焖?kuàisù)繁殖遺傳(yíchuán)特性高效快速分生區(qū)第三頁，共48頁。3.人工種子：(1)概念：以_____________得到的_______、不定芽、頂芽和腋芽(yèyá)等為材料，經(jīng)過_________包裝得到的種子。(2)優(yōu)點(diǎn)。①后代無_________。②不受季節(jié)、_____和_____的限制。植物(zhíwù)組織培養(yǎng)胚狀體人工(réngōng)薄膜性狀分離氣候地域第四頁，共48頁。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(diǎn)。①后代(hòudài)是純合子，能_________。②明顯_____了育種年限。離體培養(yǎng)(péiyǎng)人工(réngōng)誘導(dǎo)染色體加倍花藥離體培養(yǎng)單倍體純合子穩(wěn)定遺傳縮短第五頁，共48頁。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(xì)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(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生_____。(2)利用：篩選出對人們有用(yǒuyònɡ)的_______，進(jìn)而培育成新品種。分生突變(tūbiàn)突變體第六頁，共48頁。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.細(xì)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(shí)例：人參、三七、紫草(zǐcǎo)和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物都已實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。植物(zhíwù)組織培養(yǎng)技術(shù)第七頁，共48頁。【微點(diǎn)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(xì)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(xì)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(shǔyú)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。第八頁，共48頁。4.在植物組織培養(yǎng)過程中，為什么培養(yǎng)細(xì)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?yàn)榕囵B(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷(bùduàn)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(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)是將植物細(xì)胞培養(yǎng)到什么環(huán)節(jié)？提示：愈傷組織。第九頁，共48頁。1.植物的微型(wēixíng)繁殖技術(shù)是指()A.植物體細(xì)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(wēixíng)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)。第十頁，共48頁。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(zhǒngzi)D.前三項(xiàng)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(xì)胞產(chǎn)物，也可以生產(chǎn)人工種子(zhǒngzi)和培育脫毒苗。第十一頁，共48頁。3.對人工種子正確的解釋(jiěshì)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。第十二頁，共48頁。4.馬鈴薯利用它的塊莖進(jìn)行無性生殖，種植的世代多了以后往往會感染(gǎnrǎn)病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進(jìn)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(jìn)行雜交B.進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交C.利用芽尖進(jìn)行組織培養(yǎng)D.人工誘導(dǎo)基因突變第十三頁，共48頁。【解析】選C。馬鈴薯種植世代多了以后(yǐhòu)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(jìn)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。第十四頁，共48頁。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(jìn)行工廠化生產(chǎn)，必須(bìxū)先通過植物組織培養(yǎng)獲得人參皂甙含量高的細(xì)胞株，然后進(jìn)行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)。第十五頁，共48頁。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(píngguǒ)新品種B.將魚的抗凍蛋白基因?qū)霟煵菔芫阎?，培育抗凍煙草C.用紫外線對組織培養(yǎng)中的愈傷組織進(jìn)行照射D.使用秋水仙素對棉花植株進(jìn)行處理第十六頁，共48頁?！窘馕觥窟xC。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(xué)、生物等因素去誘發(fā)突變，如用紫外線進(jìn)行處理等。而A選項(xiàng)中嫁接屬于無性生殖，B選項(xiàng)為基因工程，二者均不會(bùhuì)產(chǎn)生新的基因；秋水仙素能誘導(dǎo)棉花出現(xiàn)染色體變異。第十七頁，共48頁。一、植物繁殖的新途徑1.微型繁殖：(1)本質(zhì)：微型繁殖只運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，該過程(guòchéng)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(diǎn)：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(jìn)行工廠化培養(yǎng)。第十八頁，共48頁。2.作物脫毒：(1)病毒的特點(diǎn)：病毒是寄生性生物(shēngwù)，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(xì)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)材料的選取：據(jù)檢測，植物的分生組織細(xì)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。第十九頁，共48頁。3.人工種子(zhǒngzi)：(1)組成圖示：第二十頁，共48頁。①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。②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(yùn)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(jìn)(cùjìn)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。第二十一頁，共48頁。(2)優(yōu)點(diǎn)。①提高植物的繁殖能力：可使自然條件下不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物得以(déyǐ)繁殖。②可人為控制植物的生長發(fā)育與抗逆性。③試管苗的大量貯藏和運(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，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。④用人工種子播種可以大大節(jié)約糧食。第二十二頁，共48頁?！疽族e提醒】(1)人工(réngōng)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(réngōng)種子實(shí)際是無性繁殖，所以可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。第二十三頁，共48頁。1.下列屬于微型(wēixíng)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)育成枝條第二十四頁，共48頁。【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(xì)胞培育成完整個體的技術(shù)?！窘馕觥窟xA。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(zhǐyǒu)A屬于組織培養(yǎng)范疇。第二十五頁，共48頁。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(jī)體，它能像種子一樣萌發(fā)生長，長成植物(zhíwù)。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”。第二十六頁，共48頁。(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①的處理可使細(xì)胞彼此分離，①過程中可加入()A.蛋白酶B.淀粉酶C.果膠酶D.胰蛋白酶(4)②過程表示脫分化(fēnhuà)過程，其實(shí)質(zhì)是；③表示再分化(fēnhuà)過程，其實(shí)質(zhì)是。(5)由人工種子萌發(fā)成的植株是否可育？。第二十七頁，共48頁?！窘忸}關(guān)鍵】解答本題(běntí)的突破點(diǎn)：(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。第二十八頁，共48頁?！窘馕觥?1)人工種子能發(fā)育成完整植株，說明其細(xì)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(xì)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(hù)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(xì)胞彼此分離可以使用纖維素酶和果膠酶，因?yàn)橹参锛?xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠。(4)脫分化的實(shí)質(zhì)是使細(xì)胞恢復(fù)分裂(fēnliè)能力，而再分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。(5)人工種子是否可育取決于培育胚狀體所用的材料。第二十九頁，共48頁。答案：(1)植物細(xì)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(xì)胞恢復(fù)分裂能力基因的選擇性表達(dá)(biǎodá)(5)不一定第三十頁，共48頁?！净犹骄俊?1)題2中如果(rúguǒ)經(jīng)過①過程得到的細(xì)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①過程得到的細(xì)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。第三十一頁，共48頁。(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(shǔyú)單倍體，因此不可育。第三十二頁，共48頁。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(diǎn)：可明顯縮短(suōduǎn)育種年限。第三十三頁，共48頁。2.體細(xì)胞誘變育種(yùzhǒng)：(1)過程：第三十四頁，共48頁。(2)原理：基因突變和植物細(xì)胞的全能性。(3)優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)：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(jìn)程。(4)缺點(diǎn)。①突變不定向，需要處理大量材料。②突變少利多害，符合人們需要、有利的品種比較少。第三十五頁，共48頁。3.突變體的利用：植物組織培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)細(xì)胞一直處于(chǔyú)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(jìn)而培育成新品種。第三十六頁，共48頁。4.單倍體育種(yùzhǒng)、基因工程育種(yùzhǒng)和植物細(xì)胞工程育種(yùzhǒng)的比較：單倍體育種基因工程育種植物細(xì)胞工程育種原理染色體變異、組織培養(yǎng)基因重組細(xì)胞的全能性方法選擇親本→有性雜交→F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株→誘導(dǎo)染色體加倍獲得可育純合子→選擇所需要的類型提取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→基因表達(dá)→篩選出符合要求的新品種去細(xì)胞壁→細(xì)胞融合→組織培養(yǎng)第三十七頁，共48頁。單倍體育種基因工程育種植物細(xì)胞工程育種優(yōu)點(diǎn)明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程不受種屬限制，可根據(jù)人們的需要，有目的地進(jìn)行克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種缺點(diǎn)技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物可能會引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大技術(shù)復(fù)雜，難度大第三十八頁，共48頁?！舅季S拓展】單倍體育種與多倍體育種的異同(1)相同點(diǎn)：單倍體育種和多倍體育種均需要用秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍。(2)不同點(diǎn)：單倍體育種需要植物(zhíwù)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(zhíwù)組織培養(yǎng)技術(shù)。第三十九頁，共48頁。1.下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進(jìn)行單倍體育種的示意圖，據(jù)圖判斷錯誤的是()A.過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用(zuòyòng)時期為有絲分裂前期B.通過過程①得到的植株既有純合子又有雜合子C.過程①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(diǎn)是能明顯縮短育種年限第四十頁，共48頁。【解題關(guān)鍵】明確單倍體育種的過程包括花藥(huāyào)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(diǎn)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①是花藥(huāyào)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②使用秋水仙素使染色體數(shù)目加倍，作用的機(jī)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(xì)胞兩極移動；過程①屬于植物組織培養(yǎng)，需要生長素和細(xì)胞分裂素的誘導(dǎo)。第四十一頁，共48頁。2.下圖所示為植株繁殖的四種人工(réngōng)方式示意圖，請據(jù)圖回答：第四十二頁，共48頁。(1)圖中單倍體植株通常的獲取方式是。若圖中單倍體細(xì)胞含2個染色體組，A有4個染色體組，則③過程所用化學(xué)試劑的作用是

。(2)圖中B和C過程的不同(bùtónɡ)點(diǎn)是

，這種不同(bùtónɡ)主要的決定因素是

。第四十三頁，共48頁。(3)若想在C過程中獲得突變體，進(jìn)而培育成新品種植株，應(yīng)用(yìngyòng)物理誘變或化學(xué)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，②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(xì)胞類型有種(若融合的細(xì)胞只考慮兩兩