2024-2025學(xué)年高二生物人教版選擇性必修3教學(xué)課件 第2章 第1節(jié) 第2課時(shí) 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

植物細(xì)胞工程的應(yīng)用第1節(jié)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31通過對(duì)植物細(xì)胞工程應(yīng)用實(shí)例的分析，了解這些應(yīng)用涉及的技術(shù)流程和應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。2認(rèn)同植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，嘗試運(yùn)用所學(xué)植物細(xì)胞工程的知識(shí)解決生產(chǎn)、生活中的問題。

馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。采取怎樣的措施能避免這些情況發(fā)生?可以通過引進(jìn)優(yōu)良品種或培育脫毒苗來避免這些情況發(fā)生。

脫毒馬鈴薯田和被病毒感染的未脫毒的馬鈴薯葉片（左上）><目標(biāo)一植物繁殖的新途徑資料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、果樹和花卉等。而且沒有有效的防治辦法，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)？任務(wù)1分析作物脫毒選材原因：_________________________________1.選用材料：___________________________________________該部位的病毒極少，甚至無病毒植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）2.脫毒過程：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。任務(wù)1分析作物脫毒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)模化繁殖，使得名貴蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購買和觀賞。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無性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性；3.實(shí)例：鐵皮石斛甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模?？焖俜敝呈窃诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)，可以不受季節(jié)、氣候等自然條件的限制。任務(wù)2分析快速繁殖1．從所需條件上來看，快速繁殖與傳統(tǒng)育種方法相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？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。任務(wù)2分析快速繁殖(1)作物脫毒后不再感染病毒(

)××脫毒草莓能明顯提高產(chǎn)量，品質(zhì)也優(yōu)于普通草莓。作物脫毒后病毒很少甚至不含病毒，而不是不再感染病毒。(2)脫毒草莓能明顯提高產(chǎn)量，但品質(zhì)沒有發(fā)生變化(

)(3)作物脫毒所培養(yǎng)的材料常選自頂端分生組織(

)(4)快速繁殖本質(zhì)上是一種無性繁殖(

)√√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√花粉粒是經(jīng)減數(shù)分裂形成的，在此過程中發(fā)生了基因重組，因而不一定能保持親本的優(yōu)良性狀，D符合題意。2.為給工廠繁殖脫毒甘薯苗提供技術(shù)上的支持，科研人員利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)研究甘薯莖尖(外植體)大小對(duì)誘導(dǎo)分化苗和脫毒苗的影響，結(jié)果如表所示。下列相關(guān)敘述正確的是莖尖大小外植體數(shù)/個(gè)分化苗數(shù)/株脫毒苗數(shù)/株小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.6mm20134A.在不同的培養(yǎng)階段，培養(yǎng)基中的激素種類和比例不同B.脫分化過程中應(yīng)給予充足光照使其進(jìn)行光合作用C.培育脫毒苗時(shí)依據(jù)的原理有基因突變和細(xì)胞的全能性D.0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得抗病毒的特性√莖尖大小外植體數(shù)/個(gè)分化苗數(shù)/株脫毒苗數(shù)/株小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.6mm20134在不同的培養(yǎng)階段，培養(yǎng)基中的植物激素種類和比例不同，生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比值高，有利于根的分化，比值低有利于芽的分化，A正確；脫分化過程中不需要光照，不能進(jìn)行光合作用，B錯(cuò)誤；培育脫毒苗時(shí)依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性，C錯(cuò)誤；0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得無病毒的特性，不是抗病毒的特性，D錯(cuò)誤。莖尖大小外植體數(shù)/個(gè)分化苗數(shù)/株脫毒苗數(shù)/株小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.6mm20134><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.過程：2.1單倍體育種1.過程：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

單倍體植株是進(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，把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來，培育成了水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。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，分析并回答以下問題。任務(wù)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：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。任務(wù)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：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。任務(wù)3分析突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：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害也無益，是中性的。任務(wù)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，躺滿了被剝光樹皮的裸樹，溪河里浸出鮮血般的紅色樹汁……野生紅豆杉是瀕危植物，直接從它的樹皮和樹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)來生產(chǎn)紫杉醇？任務(wù)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。任務(wù)4分析細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.3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源。①概念：1.植物的代謝產(chǎn)物2.3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)：植物組織培養(yǎng)和植物細(xì)胞培養(yǎng)的比較比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)目的

原理

過程應(yīng)用植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖獲得植物體獲得細(xì)胞產(chǎn)物快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等(1)二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株(

)(2)突變體育種常用射線、化學(xué)物質(zhì)處理愈傷組織(

)√×二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到的是單倍體植株，一般高度不育。(3)紫杉醇存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)，是初生代謝物，具有高抗癌活性，現(xiàn)在已被廣泛用于乳腺癌的治療(

)(4)植物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是利用了植物細(xì)胞的全能性(

)紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)的一種次生代謝物。××植物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖，未涉及植物細(xì)胞的全能性。3.如圖是利用某種植物(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，下列敘述錯(cuò)誤的是A.過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時(shí)期為細(xì)胞有絲分裂前期B.通過過程①②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

或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑D.與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點(diǎn)是能明顯縮短育種的年限√過程②通常使用的試劑是秋水仙素，其原理是抑制紡錘體的形成，作用的時(shí)期是細(xì)胞有絲分裂前期，A正確；過程①是花藥離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗A，其基因型有AB、Ab、aB、ab四種，過程②經(jīng)過誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍，獲得純合的植株B，B錯(cuò)誤。4.(2023·山東，14)利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)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，可獲得植物細(xì)胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是A.利用該技術(shù)可獲得某些無法通過化學(xué)合成途徑得到的產(chǎn)物B.植物細(xì)胞體積小，故不能通過該技術(shù)進(jìn)行其產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)C.次生代謝物是植物所必需的，但含量少，應(yīng)選擇產(chǎn)量高的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)D.該技術(shù)主要利用促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物

的含量√分析題意可知，可通過該技術(shù)進(jìn)行植物細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，B錯(cuò)誤；次生代謝物不是植物生長(zhǎng)所必需的，其含量少，可以通過增加細(xì)胞的數(shù)量來增加次生代謝物的產(chǎn)量，C錯(cuò)誤；細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞分裂的培養(yǎng)條件，增加細(xì)胞數(shù)量，提高次生代謝物的含量，但不能提高單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量，D錯(cuò)誤。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建五分鐘查落實(shí)【要語必背】1.植物的快速繁殖技術(shù)不僅可以高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。2.單倍體育種先通過花藥(或花粉)培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后經(jīng)過誘導(dǎo)染色體加倍，當(dāng)年便可獲得穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種，極大地縮短了育種年限。3.在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。從產(chǎn)生突變的個(gè)體中可以篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。4.次生代謝不是生物生長(zhǎng)所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行?！鹃L(zhǎng)句表達(dá)】1.利用快速繁殖技術(shù)可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，原因是_______________________________________________________________________________________________________。2.一般選取植物根尖或莖尖的分生區(qū)作為外植體，優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________________________

(答出兩點(diǎn))。3.單倍體育種和花藥離體培養(yǎng)獲得的植株的區(qū)別是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________