植物細(xì)胞工程的應(yīng)用第2課時(shí)第2章細(xì)胞工程人教版高中生物

選擇性必修3舉例說(shuō)明植物細(xì)胞工程的應(yīng)用有效提高了生產(chǎn)效率。（重點(diǎn)）><目標(biāo)一植物繁殖的新途徑1.1快速繁殖

20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已發(fā)展成舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱為快速繁殖技術(shù)，也叫微型繁殖技術(shù)。

我國(guó)組織培養(yǎng)技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝?，使得名貴蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購(gòu)買和觀賞。1.概念：1.1快速繁殖一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無(wú)性繁殖作物和瀕危植物等都實(shí)現(xiàn)了利用快速繁殖技術(shù)來(lái)提供苗木。2.優(yōu)點(diǎn)：①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②無(wú)性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。3.實(shí)例：鐵皮石斛甘蔗、桉樹(shù)和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模。資料1

病毒引起的植物病害有500多種。受害植物包括糧食作物、蔬菜、果樹(shù)和花卉等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔除，造成經(jīng)濟(jì)損失。病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。你有什么啟發(fā)？活動(dòng)1分析作物脫毒選材原因：_________________________________1.選用材料：___________________________________________該部位的病毒極少，甚至無(wú)病毒植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）2.脫毒過(guò)程：莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根脫毒苗3.實(shí)例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。脫毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至無(wú)病毒，受病毒感染的機(jī)會(huì)少，而后者指的是能抵抗病毒的感染?；顒?dòng)1分析作物脫毒情境探疑1.快速繁殖得到的產(chǎn)物會(huì)不會(huì)出現(xiàn)性狀分離？原因是什么？

提示：不會(huì)?？焖俜敝忱玫氖侵参锝M織培養(yǎng)技術(shù)，屬于無(wú)性繁殖，可以保持親本的優(yōu)良性狀。2.經(jīng)植物組織培養(yǎng)培育出的脫毒苗抗病毒嗎？為什么？

提示：不抗病毒。“脫毒”與“抗病毒”的含義不同，前者為不含病毒或病毒含量很少，后者為能夠抵抗病毒侵染。例1

某株名貴花卉用種子繁殖會(huì)發(fā)生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可以利用該植株的一部分器官或組織進(jìn)行離體培養(yǎng)，培育出完整的植株。進(jìn)行離體培養(yǎng)時(shí)不應(yīng)采用該植株的(

) A.莖尖

B.子房壁 C.葉片

D.花粉粒典例應(yīng)用例2

(2023·天津靜海區(qū)高二檢測(cè))科研人員研究了馬鈴薯莖尖外植體大小對(duì)幼苗的成苗率和脫毒率的影響。結(jié)果見(jiàn)下圖，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)

B.培育脫毒苗的過(guò)程中涉及脫分化和再分化兩個(gè)階段 C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，莖尖越小，脫毒率越高，成苗率越低 D.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)脫毒苗時(shí)莖尖的適宜大小為0.27mmA.培育脫毒苗所依據(jù)的原理有基因突變和細(xì)胞全能性典例應(yīng)用例3

(2023·山東日照高三一模)離子束誘變育種是利用離子束處理植物的種子、細(xì)胞或其他器官等，誘發(fā)其產(chǎn)生遺傳性改變，從而獲得各種各樣的變異類型，經(jīng)人工選擇培育新品種的方法。離子束處理具有生理?yè)p傷輕、突變頻率高、突變范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。下列敘述正確的是(

)A.離子束誘發(fā)基因突變只能發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期B.沒(méi)有外界因素的誘發(fā)，細(xì)胞內(nèi)的基因不發(fā)生突變C.離子束能誘導(dǎo)基因發(fā)生定向突變，獲得較多的優(yōu)良變異類型D.離子束誘變育種可以改變?cè)谢虻慕Y(jié)構(gòu)而導(dǎo)致新品種出現(xiàn)典例應(yīng)用植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞分裂速度較快，從而獲得大量組織細(xì)胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化形成新植株。并且，植物組織培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受季節(jié)、氣候等條件限制較小?；顒?dòng)2分析快速繁殖1.為什么植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖？2.快速繁殖中能否用花粉作為外植體？

為什么？不能，因?yàn)橛没ǚ圩鐾庵搀w會(huì)出現(xiàn)性狀分離?；顒?dòng)2分析快速繁殖><目標(biāo)一作物新品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.1單倍體育種1.過(guò)程：2.1單倍體育種1.過(guò)程：秋水仙素單倍體幼苗優(yōu)良品種愈傷組織純合二倍體植株花藥染色體數(shù)目加倍脫分化再分化秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）（染色體數(shù)目變異）選擇2.原理：植物細(xì)胞的全能性、染色體數(shù)目變異2.1單倍體育種3.優(yōu)點(diǎn)：①

子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子。②

極大地縮短了育種的年限。③

是進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。2.1單倍體育種

我國(guó)科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個(gè)單倍體作物新品種——單育1號(hào)煙草。4.實(shí)例：

后來(lái)，把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來(lái)，培育成了水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。情境探疑3.根據(jù)玉米單倍體育種流程示意圖，回答下列問(wèn)題：(1)①過(guò)程是指____________________，②過(guò)程要經(jīng)過(guò)________________形成A植株。(2)③過(guò)程表示____________________。(3)A、B植株分別是____________________。(4)單倍體育種為什么能為體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料？提示：因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)?；ㄋ?花粉)離體培養(yǎng)脫分化和再分化人工誘導(dǎo)染色體加倍單倍體、純合二倍體資料2

彩色馬鈴薯不僅營(yíng)養(yǎng)成分高，且含多酚類化合物，有較強(qiáng)的保健功能和藥用價(jià)值。我國(guó)通過(guò)品種引進(jìn)等方式獲得的彩色馬鈴薯品種數(shù)量有限，且多為晚熟品種，產(chǎn)量和品質(zhì)較低。所以通過(guò)誘變途徑獲得新的彩色馬鈴薯品種可以豐富馬鈴薯市場(chǎng)，滿足人們的需要。根據(jù)以上資料，分析并回答以下問(wèn)題?；顒?dòng)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：1.

突變體育種的原理是什么？基因突變和植物細(xì)胞的全能性?；顒?dòng)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：2.在培養(yǎng)至愈傷組織時(shí)進(jìn)行誘變處理的原因是什么？愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，且一直處于不斷增殖的狀態(tài)，此時(shí)易發(fā)生基因突變?；顒?dòng)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：3.誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？大多數(shù)都不可以。因?yàn)榛蛲蛔兛赡芷茐纳矬w與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而對(duì)生物體有害；還有些基因突變既無(wú)害也無(wú)益，是中性的?；顒?dòng)3分析突變體的利用資料3

紅豆杉，又名紫杉。1971年，科學(xué)家從紅豆杉樹(shù)皮中分離出了紫杉醇，發(fā)現(xiàn)它具有獨(dú)特的抗腫瘤作用。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》2001年10月17日第5版報(bào)道，2000年國(guó)際市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)紫杉醇的售價(jià)已高達(dá)每千克18萬(wàn)美元。1994一1996年，在紅豆杉分布最多、最集中的云南，紅豆杉遭受了一場(chǎng)浩劫。盜伐者大量砍伐紅豆杉，使大大小小的山溝里，躺滿了被剝光樹(shù)皮的裸樹(shù)，溪河里浸出鮮血般的紅色樹(shù)汁……野生紅豆杉是瀕危植物，直接從它的樹(shù)皮和樹(shù)葉中提取紫杉醇的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，不僅產(chǎn)量低，還會(huì)對(duì)野生紅豆杉資源造成嚴(yán)重破壞，而紫杉醇的化學(xué)全合成法尚不具備生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。能不能運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)來(lái)生產(chǎn)紫杉醇？活動(dòng)4分析細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是工廠化生產(chǎn)相關(guān)代謝產(chǎn)物的一條有效途徑，在生產(chǎn)中通常要培養(yǎng)到什么階段？為什么？愈傷組織階段。因?yàn)榇藭r(shí)細(xì)胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成?；顒?dòng)4分析細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.2細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(1)初生代謝物：初生代謝是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。(2)次生代謝物：植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。小分子有機(jī)化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等)②本質(zhì)：③作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。①概念：1.植物的代謝產(chǎn)物2.2細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)指在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。過(guò)程：概念：優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義。原理：細(xì)胞增殖大量細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)外植體

脫分化提取細(xì)胞產(chǎn)物愈傷組織紫草寧、紫杉醇、人參皂苷等。實(shí)例：利用人參細(xì)胞生產(chǎn)人參皂苷2.植物細(xì)胞培養(yǎng)：情境探疑紫杉醇是目前已發(fā)現(xiàn)的最優(yōu)秀的天然抗癌藥物，在臨床上已經(jīng)廣泛應(yīng)用于乳腺癌、卵巢癌和部分頭頸癌和肺癌的治療，如圖是通過(guò)植物細(xì)胞工程技術(shù)工廠化生產(chǎn)紫杉醇的途徑。(1)圖中①過(guò)程為_(kāi)_______，該過(guò)程需控制好培養(yǎng)基中__________________________________的比例。(2)②過(guò)程為將愈傷組織分散成單個(gè)細(xì)胞，同時(shí)需要篩選出____________的細(xì)胞。(3)③過(guò)程為_(kāi)_____________，其所依據(jù)的原理是__________。脫分化植物激素(或生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)高產(chǎn)紫杉醇植物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖(4)生產(chǎn)紫杉醇的過(guò)程能否體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性？說(shuō)出你的理由。提示：不能。獲得紫杉醇的過(guò)程中離體的外植體并未發(fā)育成完整個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞，故并未體現(xiàn)細(xì)胞的全能性。例4

紫草寧具有抗菌、消炎等效果。在工廠化生產(chǎn)中，取紫草植株部分組織誘導(dǎo)形成紫草愈傷組織，再轉(zhuǎn)入紫草寧形成培養(yǎng)基，然后再將細(xì)胞破碎后提取出紫草寧。下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是(

) A.在紫草寧的工廠化生產(chǎn)過(guò)程中，使用的是液體培養(yǎng)基 B.愈傷組織無(wú)法進(jìn)行光合作用，需從培養(yǎng)基中吸收有機(jī)物

D.紫草的愈傷組織細(xì)胞在低滲溶液中不會(huì)漲破C.紫草植株組織誘導(dǎo)形成愈傷組織過(guò)程中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變典