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.ppt

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2.1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用,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)：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。,快速繁殖,遺傳特性,高效快速,分生區(qū),3.人工種子： (1)概念：以_____________得到的_______、不定芽、頂芽 和腋芽等為材料，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。,植物組織培養(yǎng),胚狀體,人工薄膜,性狀分離,氣候,地域,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后代是純合子，能_________。 ②明顯_____了育種年限。,離體培養(yǎng),人工誘導(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,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(duì)人們有用的_______，進(jìn)而培育成新品種。,分生,突變,突變體,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)。,植物組織培養(yǎng)技術(shù),【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”繁殖后代屬于什么生殖方式？ 提示：無性繁殖。 3.人工種子萌發(fā)長(zhǎng)成的植物是否可育？ 提示：若是由花粉(或者三倍體植物的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)器官發(fā)育來的則可育。,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。,1.植物的微型繁殖技術(shù)是指( ) A.植物體細(xì)胞雜交技術(shù) B.嫁接 C.營(yíng)養(yǎng)繁殖 D.植物組織培養(yǎng) 【解析】選D。植物的微型繁殖技術(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)。,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 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)人工種子和培育脫毒苗。,3.對(duì)人工種子正確的解釋是( ) 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。,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(huì)感染病毒而減產(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,【解析】選C。馬鈴薯種植世代多了以后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。,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(duì)人參皂甙干粉進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，必須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)。,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新品種 B.將魚的抗凍蛋白基因?qū)霟煵菔芫阎?，培育抗凍煙?C.用紫外線對(duì)組織培養(yǎng)中的愈傷組織進(jìn)行照射 D.使用秋水仙素對(duì)棉花植株進(jìn)行處理,【解析】選C。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(huì)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。,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(dòng)化管理，有利于進(jìn)行工廠化培養(yǎng)。,2.作物脫毒： (1)病毒的特點(diǎn)：病毒是寄生性生物，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?。簱?jù)檢測(cè)，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(duì)作物的影響，大大提高作物的產(chǎn)量。,3.人工種子： (1)組成圖示：,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(yíng)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(duì)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)胚狀體生長(zhǎng)和發(fā)育的一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、有益菌等。,(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繁殖。 ②可人為控制植物的生長(zhǎng)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。,【易錯(cuò)提醒】 (1)人工種子中，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(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)際是無性繁殖，所以可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。,1.下列屬于微型繁殖技術(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(zhǎng)成新個(gè)體 C.扦插的葡萄枝條長(zhǎng)成新個(gè)體 D.柳樹芽發(fā)育成枝條,【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(gè)體的技術(shù)。 【解析】選A。水稻種子萌發(fā)并長(zhǎng)成新個(gè)體、柳樹芽發(fā)育成枝條均屬于生物的個(gè)體發(fā)育，扦插的葡萄枝條長(zhǎng)成新個(gè)體屬于營(yíng)養(yǎng)繁殖，只有A屬于組織培養(yǎng)范疇。,2.(2014長(zhǎng)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(zhǎng)，長(zhǎng)成植物。人工種子的核心部件是個(gè)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(gè)能提供營(yíng)養(yǎng)的膠質(zhì)中，便成了所謂的“人工種子”。,(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過程表示脫分化過程，其實(shí)質(zhì)是 ；③表示再分化過程，其實(shí)質(zhì)是 。 (5)由人工種子萌發(fā)成的植株是否可育？ 。,【解題關(guān)鍵】解答本題的突破點(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。,【解析】(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(gè)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(shí)又可以為胚狀體提供營(yíng)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。,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(yíng)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) (5)不一定,【互動(dòng)探究】 (1)題2中如果經(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。,(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(zhǎng)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(zhǎng)成的植株的基因型為DT、Dt、dT、dt，均屬于單倍體，因此不可育。,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)：可明顯縮短育種年限。,2.體細(xì)胞誘變育種： (1)過程：,(2)原理：基因突變和植物細(xì)胞的全能性。 (3)優(yōu)點(diǎn)：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。,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(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.單倍體育種、基因工程育種和植物細(xì)胞工程育種的比較：,【思維拓展】 單倍體育種與多倍體育種的異同 (1)相同點(diǎn)：?jiǎn)伪扼w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)：?jiǎn)伪扼w育種需要植物組織培養(yǎng)先形成單倍體幼苗，但多倍體育種一般不使用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,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(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,【解題關(guān)鍵】明確單倍體育種的過程包括花藥離體培養(yǎng)和染色體加倍兩個(gè)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(dòng)；過程①屬于植物組織培養(yǎng)，需要生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的誘導(dǎo)。,2.下圖所示為植株繁殖的四種人工方式示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：,(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(gè)染色體組，A有4個(gè)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過程的不同點(diǎn)是 ，這種不同主要的決定因素是 。,(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)胞只考慮兩兩融合)。,【解題關(guān)鍵】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)明確植物組織培養(yǎng)的過程。 (2)明確愈傷組織和胚狀體的重要應(yīng)用。,【解析】本題主要考查植物細(xì)胞工程的原理和應(yīng)用。 (1)圖中A過程表示單倍體育種，獲取單倍體時(shí)常用花藥離體培養(yǎng)的方法。若要使單倍體的染色體加倍，變成A植株，則需要在③過程中用秋水仙素處理幼苗，以抑制細(xì)胞有絲分裂過程中紡錘體的形成。 (2)圖中B和C過程都是體細(xì)胞的組織培養(yǎng)，其不同點(diǎn)是B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽，這種不同主要的決定因素是細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比值。,(3)在組織培養(yǎng)過程中獲得突變體，一般用物理誘變或化學(xué)誘變的方法處理愈傷組織，再由愈傷組織經(jīng)再分化形成突變植株。 (4)若要獲得水稻的“人工種子”，則應(yīng)選用圖中的胚狀體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與正常受精卵形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。 (5)D為植物體細(xì)胞雜交的過程，②過程常用的物理方法有離心、振動(dòng)、電激等；經(jīng)融合處理后，已經(jīng)融合的細(xì)胞類型有3種(只考慮兩兩融合)：胡蘿卜—胡蘿卜融合細(xì)胞、羊角芹—羊角芹融合細(xì)胞和胡蘿卜—羊角芹融合細(xì)胞。,答案：(1)花藥離體培養(yǎng) 抑制細(xì)胞有絲分裂過程中紡錘體的形成 (2)B過程中形成的是胚狀體，而C過程形成的是叢芽 細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素的比值 (3)愈傷組織 (4)胚狀體 胚 (5)離心、振動(dòng)、電激 3,