植物细胞工程的实际应用精品学案

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1、植物细胞工程的基本技术包括植物细胞工程的基本技术包括植物组织培养技术植物组织培养技术和和植物体细植物体细胞杂交技术胞杂交技术。原理？原理？过程？过程？离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织愈伤组织胚状体或丛芽胚状体或丛芽避光、诱导培养基避光、诱导培养基完整植株完整植株见光、分化培养基见光、分化培养基再分化再分化脱分化脱分化亲本植物细胞亲本植物细胞B B原生质体原生质体亲本植物细胞亲本植物细胞A A原生质体原生质体去壁去壁新的原生质体新的原生质体融合融合再生细胞壁再生细胞壁杂种细胞杂种细胞组织培养组织培养杂种植株杂种植株2.1.22.1.2植物细胞工程的实际应用植物细胞工

2、程的实际应用说出有哪些应用？说出有哪些应用？一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖技术微型繁殖技术2.作物脱毒作物脱毒3.神奇的人工种子神奇的人工种子二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育 1.单倍体育种单倍体育种2.突变体的利用突变体的利用三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产没有种子，没有种子，如何繁殖？如何繁殖？一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术（1 1）概念）概念:快速高效实现种快速高效实现种苗繁殖苗繁殖,培育优培育优良植物品种的植良植物品种的植物组织培养技术。物组织培养技术。植物组织植物组织培养车间培养车间（2 2）

3、特点：）特点：1.1.微型繁殖技术微型繁殖技术高效快速地实现种苗的大量繁殖；高效快速地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性；保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制（因为在具不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。有一定人工设施的室内生产）。兰州晨报讯(记者刘凤宇实习生罗娟)有人戏称“洋芋、土豆、马铃薯”是甘肃三宝，现在这“三宝”又要为咱甘肃扬名了。甘肃省专家成功培育出的黑色土豆，一改土豆白色、灰色、紫色的“老面孔”，成为了土豆家族中的新贵。这种黑色土豆将在7月10日开幕的兰州高原夏菜贸洽会上首次亮相。但是，薯类同大蒜一样，由于同属但是，薯类同大蒜一样，由于同属

4、营养体繁殖，在每年的繁殖过程中营养体繁殖，在每年的繁殖过程中，病毒侵染并逐代累积，致使种薯，病毒侵染并逐代累积，致使种薯退化严重，造成马铃薯植株变矮小退化严重，造成马铃薯植株变矮小，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低而不稳。而不稳。2.2.作物脱毒作物脱毒（1 1）作物脱毒的原因）作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗组织培养，就能得

5、到大量的脱毒苗。（2 2）材）材 料料:分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞（3 3）脱毒苗）脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得切取茎尖进行组织培养获得蓖麻种子蓖麻种子3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子人工种子人工种子：以植：以植物组培技术得到物组培技术得到的胚状体、不定的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽芽、顶芽和腋芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜包装得人工薄膜包装得到的种子。到的种子。胚胚胚乳胚乳种皮种皮(1)(1)特点特点:后代无性状分离，保留优良特性；后代无性状分离，保留优良特性；不受气候不受气候,季节和地域限制。季节和地域限制。贮藏运输方便贮藏运输方便(2)(2)技术技术:植物

6、组织培养。植物组织培养。(3)(3)产生途径：由愈伤组织产生、已分化的外植体产生途径：由愈伤组织产生、已分化的外植体直接产生、有悬浮细胞培养产生。直接产生、有悬浮细胞培养产生。(4)(4)结构结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽。人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽。教材教材P40P40讨论：讨论：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物的生

7、长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。生长调节剂。(2012北京四中高二质检北京四中高二质检)请根据以下材料回答：请根据以下材料回答：人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物体。胚状体不同于一般种子的胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以又称，所以又称“体细胞胚体细

8、胞胚”或或“花粉胚花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以生长发育。胚状体在一定的条件下，可以生长发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到,也可以通过试管培养的茎尖、也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在能提供营养的胶质中，便成了所谓的芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子人工种子”。培育过程如图所示。培育过程如图所示：例例1(1)人工种子的制备是依据什么原理进行的？人工种子的制备是依据什么原理进行的？(2)包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分结构包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分

9、结构_。在植物的个体发。在植物的个体发育中这种结构来自育中这种结构来自_。(3)某二倍体植物基因型为某二倍体植物基因型为DdTt，利用这种生物，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚花粉胚”，也可制成人工种子。，也可制成人工种子。这种种子萌发形成的个体称为这种种子萌发形成的个体称为_，基因型为，基因型为_，从，从生殖类型看属于生殖类型看属于_生殖。生殖。(4)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过如果获取的外植体为植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，可加入的处理可使细胞彼此分离，可加入()A15%的盐酸的盐酸 B淀粉酶淀粉酶 C果胶酶果胶酶

10、 D胰蛋白酶胰蛋白酶(5)表示脱分化的过程，其实质是表示脱分化的过程，其实质是_ 表示再分化的过表示再分化的过程，其实质是程，其实质是_细胞的全能性细胞的全能性胚乳胚乳受精极核受精极核单倍体单倍体DT、Dt、dT、dt有性有性C使细胞恢复分裂能力使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变变式训练变式训练下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是()A人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素质，还可以

11、添加农药和植物激素B人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节省大人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节省大量的粮食量的粮食C人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题难或发芽率低等问题D人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构结构选选D二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育1.1.单倍体育种单倍体育种（1 1）方法）方法:（2 2）过程：）过程：花 药 离体 培 养组 织萌 发自 交人 工 诱 变染 色 体 加 倍培 养发 育单 倍 体 植 株正 常植 株种 子(纯 合 体)

12、新 植 株(新 品 种)第 一 年第 二 年花药离体培养花药离体培养（3）优点）优点:后代稳定遗传后代稳定遗传,都是纯合体都是纯合体;明显缩短育种年限。明显缩短育种年限。2.2.突变体的利用突变体的利用 (1)(1)产生产生:植物组织培养植物组织培养 (2)(2)利用利用:筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体,进而培育进而培育新品种新品种下图为几种育种方法示意图下图为几种育种方法示意图,据图回答：据图回答：例例2(1)方向所示的途径表示方向所示的途径表示_育种方式，育种方式，过程所示的育种方法叫做过程所示的育种方法叫做_。(2)过程中常用的方法是过程中常用的方法是_，过程中最常采用的药剂是

13、过程中最常采用的药剂是_。(3)过程发生在生物个体发育的过程发生在生物个体发育的_时期，但是，一般发生在时期，但是，一般发生在_细胞中才具有遗传性。细胞中才具有遗传性。(4)过程叫过程叫_。过程中影响植物根、芽发过程中影响植物根、芽发生的两种激素是生的两种激素是_。(5)由由的过程中涉及的生物技术的过程中涉及的生物技术_。(6)植物植物体细胞杂交技术，解决了育种过程中的体细胞杂交技术，解决了育种过程中的_问题。问题。杂交杂交多倍体育种多倍体育种花药离体培养花药离体培养秋水仙素秋水仙素任何任何生殖生殖脱分化脱分化生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术植物体细胞杂

14、交技术、植物组织培养技术远缘杂交不亲和远缘杂交不亲和变式训练变式训练下列应用不涉及植物组织培养技术的是下列应用不涉及植物组织培养技术的是()A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株B秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株体植株C人工种子培育人工种子培育D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株培育杂种植株培育B三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产1.1.种类：种类：蛋白质，脂肪，糖蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物类，药物，香料，生物碱等。碱等。2.2.技术：技术：植物的组织培养植物的组织培养如下图表示基因型如下图表示基因型AaBb的

15、小稻（的小稻（2n=24）的花药通过无菌操作）的花药通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程。(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团。在愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团。在愈伤组织形成中，必须从培养基中获得愈伤组织形成中，必须从培养基中获得_和小分子有机物等和小分子有机物等营养物质。营养物质。(2)要促进花粉细胞分裂生成，培养基中应有要促进花粉细胞分裂生成，培养基中应有_两类激素。两类激素。(3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶

16、和茎。这一过程必须给予光照，其原因是茎。这一过程必须给予光照，其原因是_利用光能制造有机利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。物，供试管苗生长发育。(4)试管苗的细胞核中含有试管苗的细胞核中含有_条脱氧核苷酸链。条脱氧核苷酸链。(5)培育成的试管苗可能出现的基因型有培育成的试管苗可能出现的基因型有_。1.百合通过它的球茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，百合通过它的球茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方案是

17、最佳方案是()A花药离体培养花药离体培养B选取成熟组织进行培养选取成熟组织进行培养C利用茎尖进行组织培养利用茎尖进行组织培养D人工诱导基因突变人工诱导基因突变2.(2010高考浙江卷高考浙江卷)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是()3.下列有关人工种子的培育过程的叙述不正确的是下列有关人工种子的培育过程的叙述不正确的是()A人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得B胚状体是由

18、愈伤组织分化而成的，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能胚状体是由愈伤组织分化而成的，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性性C同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型D胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成4.(2011高考上海卷高考上海卷)下列关于植物组织培养的叙述，错误的是下列关于植物组织培养的叙述，错误的是()A外植体可以来自于植物的任何细胞外植体可以来自于植物的任何细胞 B培养应在无菌条件下进行培养应在无菌条件下进行C以花粉作为外植体可得到单倍体植株以花粉作为外植体可得到单倍体植株D不同阶段

19、的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同5.(2011高考江苏卷高考江苏卷)下列有关植物组织培养的叙述，正确的是下列有关植物组织培养的叙述，正确的是()A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得的培养基培养筛选而获得

20、CBDAD6.下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：脱分化脱分化 再分化再分化 (1)表示表示_，它能被培养成为，它能被培养成为的根本原因是的根本原因是_。(2)表示表示_，它与，它与相比分化程度相比分化程度_，全能性，全能性_。(3)若想制作人工种子，应该选用若想制作人工种子，应该选用_(填编号填编号)。(4)若若是花药，则是花药，则是是_，继续对其使用，继续对其使用_处理可获得正常植株，该处理可获得正常植株，该过程称为过程称为_。(5)若若是胡萝卜根尖细胞，则培养成的是胡萝卜根尖细胞，则培养成的的叶片的颜色是的叶片的颜色是_，这说明根尖细，这说明根尖细胞胞_。(6)若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫草素，培养将进行到紫草素，培养将进行到_(填编号填编号)。解析：本题考查植物组织培养的基本过程及原理。解析：本题考查植物组织培养的基本过程及原理。答案：答案：(1)离体的植物器官、组织或细胞细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞细胞的全能性(2)愈伤组织低高愈伤组织低高(3)(4)单倍体植株秋水仙素单倍体育种单倍体植株秋水仙素单倍体育种(5)绿色含有与形成叶绿体相关的基因绿色含有与形成叶绿体相关的基因(6)