高中生物(人教版)选修3教学案：专题2《细胞工程》(79页)

1、21植物细胞工程21.1植物细胞工程的基本技术课标要求简述植物的组织培养。课标解读1举例说明植物细胞具有全能性。2简述植物组织培养的原理。3概述植物组织培养技术。4举例说出植物体细胞杂交技术及其应用。教学地位植物细胞工程技术应用广泛，细胞的全能性、植物组织培养技术等内容在必修教材中也有涉及。本节从具体操作的角度详细地介绍了植物组织培养技术及植物体细胞杂交技术，在历年的高考中也是热门的考点。教法指导1本节涉及大部分内容学生在必修模块中已经学习过，但植物细胞工程对学生来讲仍然是个新的领域，学习起来有一定的困难，可采用讲授为主，结合讨论的方式进行教学。2具体操作中，对于新出现的名词，如试管苗、脱分化

2、、再分化、原生质体等采用讲授式教学，与学习过的内容建立联系时可通过讨论的方式进行。新课导入建议 利用教材中微型繁殖的菊花这一材料作为背景，引出“花瓣是怎样长成一株完整的植株的？植物的花瓣为什么能培育出一株完整的植株？”等问题，由此导入新课。课标解读重点难点1.举例说明植物细胞具有全能性。2.简述植物组织培养的原理。3.概述植物组织培养技术。4.举例说出植物体细胞杂交技术及其应用。1.植物组织培养的原理。(重点)2.植物组织培养技术。(重难点)3.植物体细胞杂交技术及应用。(重难点)细胞工程的概念与分类1.概念(1)原理和方法：细胞生物学和分子生物学。(2)操作水平：细胞水平或细胞器水平。(3)

3、目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2种类根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。植物细胞的全能性1.概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。2现实表现：在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。3原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。1体细胞具有全能性，由它产生的生殖细胞也具有全能性吗？为什么？【提示】具有。因为由体细胞产生的生殖细胞虽然遗传物质的含量减少了一半，

4、但仍然含有整套的遗传信息。植物组织培养技术1.原理：植物细胞的全能性。2过程：离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织胚状体或丛芽试管苗。3脱分化：已分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。4植物组织培养的条件(1)离体的植物细胞、组织、器官。(2)无菌和人工控制。(3)培养在人工制备的培养基上。(4)给予适宜的培养条件。植物体细胞杂交技术1.概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。2过程：不同种的植物细胞不同种细胞原生质体原生质体融合杂种细胞杂种植株。3意义：因为不同种生物之间存在生殖隔离，此项技术在克服不同生物远缘

5、杂交的障碍上，取得了巨大的突破。2在去掉细胞壁的时候为什么想到用酶解法，且用纤维素酶和果胶酶？【提示】用酶解法是在常温条件下进行的，不会影响原生质体的生命活动。根据酶的专一性和细胞壁的化学成分，故选纤维素酶和果胶酶处理。1植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。()2植物组织培养的过程不需要在无菌条件下进行。(×)【提示】植物组织培养需要在无菌条件下进行，杂菌的污染会导致培养物迅速死亡。3植物体细胞杂交与细胞膜的流动性无关。(×)【提示】植物体细胞杂交实质是原生质体融合，其融合的结构基础是细胞膜的流动性。4只要将两个去壁的植物细胞放在一起就能发生融合。(×)【提

6、示】原生质体融合需要人工诱导，常用的方法有物理法和化学法。细胞的全能性【问题导思】细胞全能性与细胞分化的关系是怎样的？植物细胞实现全能性的条件有哪些？动物细胞同植物细胞一样都具有全能性吗？1细胞全能性的概念(1)概念：高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。(2)原理：高度分化的细胞虽然由于基因的选择性表达，导致细胞的功能专门化，但该细胞仍然包含本物种全套的遗传信息。对于生殖细胞而言，由于减数分裂导致染色体数目减半，但生殖细胞中全套的遗传信息依然完整。2细胞全能性大小的比较(1)植物细胞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。(2)受精卵生殖细胞(精子、卵细胞)体细胞。(3)体细胞：分化程

7、度低分化程度高的；细胞分裂能力强的细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞衰老的细胞。(4)一般来说，随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐降低。(生殖细胞较特殊，其分化程度高，全能性也高。)3细胞全能性表现的条件(1)离体状态(未离体的细胞，由于细胞的分化其全能性受到限制，不能表现)。(2)无菌操作(防止杂菌污染)。(3)适宜物质的诱导和调节(植物激素主要是生长素和细胞分裂素)。(4)种类齐全、比例适合的营养物质。(5)适宜的外界条件(如温度、pH、光照等)。1全能性一定是从一个细胞(或细胞核)发育成完整个体中体现出来，反之，不能称为全能性。如选择干细胞培育成某一器官，其过程不属于细胞全能性的体现

8、。2全能性的原理是细胞具有发育成完整个体所必需的“全套”基因而不是“全部”基因，因此含染色体组的配子中有全套基因，同样具有全能性。(2013·青岛高二检测)下列有关植物细胞全能性的叙述中，正确的是()A植物体只有高度分化的体细胞才具有发育成完整个体的潜能B植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同C植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础D植物细胞脱分化过程体现了植物细胞的全能性【审题导析】本题考查对植物细胞全能性的理解，解题关键是理解植物细胞全能性的含义、原因及表现全能性的条件和过程。【精讲精析】植物细胞的全能性是指高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植物体的潜

9、能，实际上只要植物细胞含有本物种生长发育的全套基因就应具有全能性，如配子；植物体内所有体细胞均来源于同一受精卵的有丝分裂，遗传物质应相同；植物体细胞杂交技术的理论基础是植物细胞的全能性；植物细胞脱分化过程并没有发育到完整的植株，不能体现植物细胞的全能性。【答案】C植物组织培养技术【问题导思】植物组织培养的原理是什么？具体步骤有哪些？在植物组织培养的培养基中经常添加的植物激素有哪些？1植物组织培养的原理：植物细胞具有全能性。2植物组织培养的过程(1)脱分化：已经分化了的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞状态。(2)愈伤组织：排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁

10、细胞团。(3)再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。3胡萝卜组织培养流程在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养(有利于细胞的脱分化产生愈伤组织，如果在光照条件下容易分化产生维管等组织，不利于产生大量的愈伤组织)，而在分化再生的过程中一定要有光照。下图表示基因型为AaBb的水稻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。下列相关叙述错误的是()A愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂后形成的不规则的细胞团B在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质C为促进花粉细胞分裂生长，在培养基中应加入适宜浓度的生长素等激素D试管苗可能出现的基因

11、型有AABB或AAbb或aaBB或aabb【审题导析】解题关键是看清组织培养的材料花药，即进行花药离体培养，然后结合组织培养的条件依次判断。【精讲精析】本题考查植物组织培养技术。花粉是通过减数分裂形成的，其基因型为AB或Ab或aB或ab，由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理，是单倍体。【答案】D植物体细胞杂交【问题导思】植物体细胞杂交的原理是什么？操作流程是怎样的？植物体细胞杂交成功的标志是什么？1原理(1)原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性。(2)将杂种细胞培育成杂种植株是进行组织培养的过程，依赖于植物细胞的全能性。2操作流程步骤图解做法原生质体的获得杂种细胞的形成杂种植株的产生酶解法(纤维

12、素酶、果胶酶)去除细胞壁，得到原生质体通过一定的技术手段(电刺激、聚乙二醇诱导等)进行人工诱导实现原生质体的融合对杂种细胞，用植物组织培养的方法进行培育3.实质：植物体细胞杂交的实质就是两个不同种的植物细胞融合为一个植物细胞的过程，由于杂种细胞具备了双亲的遗传物质，所以得到的杂种植株就有可能具备双亲的遗传性状。4原生质体融合成功的标志：产生新的细胞壁。植物体细胞杂交成功的标志：获得杂种植株。5值得注意的几个问题(1)去掉细胞壁的原因植物细胞外层是没有生命活性的细胞壁，影响细胞融合，因此必须先除去细胞壁，然后再诱导原生质体融合。(2)诱导原生质体融合的方法物理方法：离心、振动、电激等。化学方法：

13、一般采用聚乙二醇(PEG)进行诱导。体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所需要的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜和甘蓝进行体细胞杂交可得到“白菜甘蓝”杂种幼苗。(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在_隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过_的方式产生后代。从杂交细胞到获得“白菜甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有_。(2)白菜和甘蓝的体细胞在融合前应先用_处理两种细胞的细胞壁获得原生质体，再用_作为促融剂诱导原生质体融合进而获得杂种细

14、胞，杂种细胞继续培养，_(填“需要”或“不需要”)要进行脱分化。(3)经筛选获得的“白菜甘蓝”杂种幼苗体细胞中的染色体是_条。【审题导析】本题主要考查植物体细胞杂交的相关知识，分析如下：【精讲精析】(1)不同物种间存在生殖隔离，自然条件下无法进行有性生殖。从杂交细胞到杂种幼苗，进行的过程为植物组织培养，其理论基础是植物细胞的全能性。(2)若获得原生质体应用酶解法去除细胞壁，如纤维素酶、果胶酶。然后可用PEG作为促融剂诱导原生质体融合，形成杂种细胞后，经脱分化、再分化形成杂种植株。(3)杂种植株体细胞的染色体数为白菜、甘蓝染色体数之和，即38。【答案】(1)生殖杂交(有性生殖)全能性(2)纤维素

15、酶、果胶酶聚乙二醇(PEG)需要(3)38本 课 知 识 小 结网 络 构 建结 论 语 句1植物细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。2植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，主要过程包括脱分化和再分化。3植物组织培养成功的关键是避免微生物的污染，所有实验用具要严格灭菌，接种过程进行严格的无菌操作。4植物细胞融合依据的生物学原理是细胞膜的流动性，融合成功的标志是杂种细胞再生出细胞壁。5植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。1细胞具有全能性的原因是()A生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能B生物体的每一个细胞都具有全能性C生物体的每一个细胞都

16、含有个体发育的全套基因D生物体的每一个细胞都是由受精卵发育来的【解析】全能性是指细胞在一定条件下能发育成完整个体的能力，发育成完整个体需要有全部可以表达的基因。【答案】C2在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的？()A消毒灭菌B适宜的温度C充足的光照 D适宜的养料和激素【解析】形成愈伤组织，需要在消毒灭菌条件下进行。因为只有在消毒灭菌条件下，才能保证培养出的组织、细胞避免感染，否则培养基内将长出许多霉菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，使其不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。【答案】C3(201

17、1·上海高考)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B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D不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同【解析】植物组织培养的原理是细胞的全能性，所以作为植物组织培养的细胞必须有完整的细胞核。【答案】A4植物体细胞融合完成的标志是()A细胞膜发生融合 B产生新的细胞壁C细胞质发生融合 D细胞核发生融合【解析】植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合，又有细胞核的融合。典型植物细胞的最外层为细胞壁，融合前应去细胞壁，融合成功的标志是再生出新的细胞壁。【答案】B5有关植物体细胞杂交的叙述，错误的是

18、()A有可能把两个植物体的优良性状集中在杂种植株上B需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁C利用聚乙二醇可以促进原生质体融合D植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞【解析】植物体细胞杂交之前，需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；进行原生质体间的融合，必须要进行人工诱导，如可用聚乙二醇促进原生质体融合；植物体细胞杂交就是将不同的植物体细胞融合成杂种细胞，并将该杂种细胞培育成新的植物体的技术。【答案】D6(2013·湖南师大附中高二检测)下图为“番茄马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答问题。(1)在“番茄马铃薯”的培育过程中，运用了植物细胞工程中的_技术，原理

19、是_。(2)可用_对番茄和马铃薯细胞进行处理获得原生质体；诱导番茄和马铃薯原生质体融合的化学试剂一般用_。(3)愈伤组织常用作诱变育种的理想材料，理由是_。(4)不同物种生物之间存在着天然的_，用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代，而体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。(5)植物组织培养的培养基中除了含有一定的营养物质之外，还必须含有_，从而促进愈伤组织的形成和再分化。【解析】要形成番茄马铃薯杂交植株，必须通过植物体细胞杂交。该技术运用了细胞膜具有流动性的原理及植物细胞具有全能性的原理。植物体细胞杂交时，首先要用酶解法去除细胞壁，形成原生质体，然后用促融方法促进原生质体融合，常用的

20、化学促融剂是聚乙二醇(PEG)。愈伤组织具有旺盛的分裂增殖能力，不断进行DNA复制，容易发生基因突变，因此，可施加一些诱导因素，使其发生更多的变异。自然条件下，物种之间存在生殖隔离。植物组织培养基除含有水、矿质离子、蔗糖、维生素等营养物质外，还必须含有一定浓度的植物激素，如生长素、细胞分裂素，它们存在的比例不同，可诱导根或芽的分化。【答案】(1)植物体细胞杂交细胞膜的流动性和细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶聚乙二醇(PEG)(3)愈伤组织处于不断地分裂状态，容易受到培养条件的影响而产生基因突变(4)生殖隔离(5)植物激素(植物生长调节剂)一、选择题1(2012·吉林高二质检)下列有

21、关细胞全能性的叙述，正确的是()A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因不同D紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性【解析】A项，细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，同样具有全能性，A项错误；C项，植物体内细胞没有表现出全能性，这是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；D项，种子发育成植株，是正常的生命历程，不表现细胞全能性。只有B项是正确的，细胞全能性的表达前提是离体培养的细胞、

22、组织或器官。【答案】B2韧皮部细胞是高度分化的植物细胞，用韧皮部细胞进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是()A该愈伤组织是细胞经过脱分化和细胞分裂形成的B该愈伤组织的细胞没有全能性C该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构【解析】愈伤组织是由离体的植物器官、组织或细胞通过细胞分裂产生的，此过程称为植物细胞的脱分化。愈伤组织中的细胞排列疏松而无规则，主要是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。愈伤组织在一定条件下继续培养，细胞会发生再分化，生成芽和根，进而发育成完整植株。愈伤组织的发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式。其中，胚状体方式是指由愈

23、伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、胚根和胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。【答案】B3(2012·南京高二检测)下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述，错误的是()A属于无性生殖B主要理论依据是植物细胞具有全能性C培养过程中由于人工培养基含大量营养，不需光照就能发育成完整植株D人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素等【解析】植物组织培养属于无性生殖，依据的理论基础为植物细胞的全能性；在培养基中含有植物细胞发育所需要的全部营养物质；组织培养的脱分化阶段不需要光，但是再分化阶段需要光。【答案】C4(2013·广州高二检测)用高度分化的植物细胞、

24、组织和器官进行组织培养可形成愈伤组织，下列叙述错误的是()A该愈伤组织具有分裂能力B该愈伤组织的细胞没有全能性C植物激素影响该愈伤组织的再分化D该愈伤组织形成时要避光处理【解析】愈伤组织是植物细胞脱分化和分裂形成的，它是一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞；愈伤组织的形成过程中要进行避光处理，否则就不利于产生大量的愈伤组织；生长素和细胞分裂素的比例影响着愈伤组织的再分化；愈伤组织的细胞也具有该植物全部的遗传信息，因此该细胞也具有全能性。【答案】B5将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是()A具有完整细胞核的细胞B一定的营养物质和植物激素C离体状态D导入指示基因【解析

25、】本题考查植物组织培养的条件。植物细胞具有全能性，即每一个细胞中都含有本物种体细胞的全套遗传物质。在进行组织培养时，需要离体的组织或细胞(具有完整细胞核)，需要一定的营养物质和植物激素(细胞分裂素、生长素)，不需要导入指示基因。【答案】D6(2013·蓟县模拟)某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。下列根据图示实验的分析，错误的是()A植株A高度不育，说明该植物的生殖细胞不具有全能性B植株A的细胞能进行正常的有丝分裂，但不能进行正常的减数分裂C在植株B的细胞中，通常每对同源染色体上的成对基因都是纯合的D由花粉到植株A需要用含有有机物的培养基来培养【解析】花粉已

26、培育成一个完整植株A，说明花粉是具有全能性的，A项错误；植株A为单倍体植株，且具有一个染色体组，因此不能进行正常的减数分裂，B项正确；植株A的体细胞中只有一个染色体组，经秋水仙素诱导染色体数目加倍后植株B为纯合体，C项正确；植物组织培养的培养基中应含有蔗糖及其他的有机物，D项正确。【答案】A7设计植物体细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良的作物新品种，不需要考虑的是()A亲本细胞的生殖隔离问题B选择具有优良性状的亲本C亲本细胞的融合技术D杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化【解析】本题考查植物体细胞杂交的应用。植物体细胞杂交的本质是直接让来源不同的植物细胞相互融合，这两种细胞可以没有任何亲缘关系，也

27、就是说此技术解决了远缘杂交不亲和的障碍，跨越了生殖隔离。【答案】A8用细胞工程技术将天竺葵与香茅草杂交产生了驱蚊香草，有关培育过程的叙述错误的是()A需要用酶解法制备原生质体B愈伤组织的代谢类型是自养需氧型C克服了远缘杂交不亲和的障碍D包含了有丝分裂和细胞分化的过程【解析】该过程中需利用植物体细胞杂交技术，需先利用纤维素酶和果胶酶处理，以制备原生质体；愈伤组织细胞不能进行光合作用，需利用培养基中的有机物；其代谢类型应为异养需氧型，B项错误；该技术克服了天竺葵与香茅草之间的种间障碍，杂种细胞培育成完整植株包括了有丝分裂、及细胞分化为茎、叶、根等过程，C、D项正确。【答案】B9(2013·

28、;武汉高二月考)“白菜甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。下图是“白菜甘蓝”的培育过程示意图，下列描述错误的是()A培育过程中，实现过程常用的物质为纤维素酶和果胶酶B过程的诱导方法有物理法和化学法两种C过程中进行的细胞分裂方式是减数分裂，形成的杂种植物幼苗遗传物质发生改变D植物体细胞杂交方法的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍【解析】本题考查植物体细胞杂交技术和识图能力。根据植物体细胞杂交技术可以确定是利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁得到原生质体；是原生质体融合形成融合的原生质体，遗传物质发生了改变，是白菜细胞和甘蓝细胞遗传物质的集合，通过有丝分裂增加细胞数目

29、；植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍。【答案】C10在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需要诱导产生出细胞壁，参与这一过程的细胞器是()A叶绿体、高尔基体B线粒体、高尔基体C叶绿体、线粒体D线粒体、内质网【解析】本题考查细胞壁的形成。细胞壁的形成过程与高尔基体密切相关，因为高尔基体产生的许多小囊泡聚集形成了细胞壁的前体，线粒体在此过程中提供能量。【答案】B二、非选择题11(2013·九江高二检测)某二倍体植物是杂合子，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答问题。(1)图中表示的是该花粉培养过程中的_过程，表示的是_过程。X代表的是_，表

30、示的是_过程，表示的是诱导_过程。(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中_的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为_植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有_。(3)对植株甲进行_，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过_的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是_植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为_种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为_种。花药离体培养在育种上的特殊意义是_，从而开辟育种新途径。【解析】本题以花药的离体培养为依托，考查植物组织培

31、养技术的相关知识。在解题时注意运用植物组织培养技术的思路，分析培养过程的各个环节。(1)图示过程形成愈伤组织，所以应是脱分化过程，过程形成丛芽，说明是再分化过程，而丛芽经过过程形成植株，说明是分化生根的过程。另外愈伤组织在不同的培养基上也可先生根，再分化形成芽，形成完整植株，所以X就是胚状体。(2)培养基中所含的植物激素种类和比例不同，诱导形成的结构不相同。花药细胞含有本物种全套的遗传物质，具有发育的全能性，其离体培养成的个体都是单倍体。(3)植株甲为单倍体，只含有配子的染色体组成，是高度不育的，只有其染色体加倍后，才能产生正常的配子，因染色体加倍后形成的是纯合子，每个植株减数分裂只能形成一种

32、基因组成相同的配子，因杂合子植株含有多对等位基因，所以这样的群体产生的配子有多种。因单倍体育种形成的是纯合子，自交后代不发生性状分离，在育种上可明显地缩短育种年限。【答案】(1)脱分化再分化胚状体分化(或发育)生根(2)植物激素单倍体细胞的全能性(3)染色体加倍(其他合理答案也可)无性繁殖乙(或经过染色体加倍)一多缩短育种年限12将二倍体的阔叶粉花烟草(AAbb)和柳叶黄花烟草(aaBB)两个品种，通过植物体细胞杂交的方法培育出杂种植株(AAaaBBbb)，其表现型为阔叶黄花。请回答下列问题。(1)植物体细胞杂交过程中，首先去掉细胞壁获得原生质体，其常用的方法是_。诱导原生质体融合常用的化学试

33、剂是_，原生质体融合的结构基础是_。(2)获得杂种细胞后，还要经_技术才能获得杂种植株，此过程所依据的原理是_。获得的杂种植株是_倍体。(3)利用上述两个品种来培育杂种植株(AAaaBBbb)，除上述方法外，还可以用其他育种方法。请用遗传图解表示育种过程并作简要的文字说明。【解析】第(1)问考查植物体细胞杂交过程中的两个关键操作：原生质体的制备和融合。第(2)问考查植物体细胞杂交与植物组织培养之间的关系。关于杂种植株的染色体倍性问题，由于原来的两种烟草均为二倍体(由染色体组成可以看出)，因此杂种植株为四倍体。第(3)问考查传统的有性杂交技术，并与植物体细胞杂交进行比较。【答案】(1)酶解法(或

34、用纤维素酶和果胶酶处理细胞壁)聚乙二醇细胞膜具有一定的流动性(2)植物组织培养植物细胞的全能性四(3)图解 F1： 阔叶黄花烟草(AaBb) ,染色体加倍 阔叶黄花烟草(AAaaBBbb)21.2植物细胞工程的实际应用课标要求简述植物的组织培养。课标解读1理解植物细胞工程在植物微型繁殖、作物新品种培育、细胞产物工厂化生产中的作用。2说出植物细胞工程的实际应用。教学地位 本节属于了解性内容，主要介绍了植物组织培养技术在各个方面的应用，属于“植物细胞工程的基本技术”的拓展。高考中，往往以植物细胞工程的实际应用为背景，考查植物细胞工程的基本技术等内容。教法指导1植物繁殖新途径的教学中，让学生回忆植物

35、组织培养技术的基本原理和过程，并思考利用这项技术能做到哪些工作？再针对教材归纳的几个方面进行讲解。2对于脱毒苗的培育、细胞产物的工厂化生产等内容，由于学生知识储备不够，可让学生先自行阅读教材，在分析这些应用中应用到植物组织培养技术的环节。新课导入建议 上一节学习了植物组织培养技术的原理及操作程序，可回忆这些内容，进而提出这项技术有哪些应用？可尝试让学生回答，然后教师对学生的答案进行归纳，即植物繁殖、植物育种等方面，从而引入新课。课标解读重点难点1.理解植物细胞工程在植物繁殖、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产中的作用。2.说出植物细胞工程的实际应用。1.植物繁殖的新途径。(重难点)2.作物

36、新品种的培育。(重点)3.细胞产物的工厂化生产。(重难点)植物繁殖的新途径1.微型繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。(2)特点：属于无性繁殖，能够保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(3)实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用组织培养技术来培育兰花。1植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？【提示】植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。2作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。(2

37、)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。2脱毒苗培育时常用茎尖作材料，为什么不用根尖或其他分生区呢？【提示】因为茎尖取材方便。3人工种子(1)概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。(2)特点后代无性状分离。不受季节、气候和地域限制。(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。作物新品种的培育1.单倍体育种(1)过程：花药离体培养单倍体植株纯合子植株。(2)优点后代是纯合子，能稳定遗传。明显缩短了育种

38、的年限。2突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。细胞产物的工厂化生产1.细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。2技术：植物组织培养技术。3实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。1微型繁殖技术实际是通过植物组织培养技术来完成的。()2进行作物脱毒时，只能选取无病毒的茎尖进行组织培养。(×)【提示】根尖、茎尖等植物的分生区病毒极少，可用于作物脱毒。3利用人工种子繁

39、殖时，其后代无性状分离。()【提示】人工种子繁殖属于无性繁殖。4单倍体育种不能得到作物新品种。(×)【提示】单倍体育种过程中，花药的产生是经过减数分裂进行的，其内的遗传物质发生了基因重组等变异，因此能得到作物新品种。5人参皂甙的工厂化生产利用了植物细胞的全能性。(×)【提示】人参皂甙的工厂化生产过程中未形成完整新个体。植物繁殖的新途径【问题导思】什么是植物的微型繁殖？其实质和原理分别是什么？什么是人工种子？人工种子主要由哪几部分组成？1微型繁殖(1)实质：植物的组织培养。(2)依据原理：植物细胞全能性。(3)完成该过程的细胞分裂方式：有丝分裂。(4)优点植物组织培养技术是无

40、性繁殖技术，没有基因重组，含有的遗传物质与亲本一样，因而能保持亲本的一切优良性状。利用这种技术可以迅速大量地培育新个体，有利于进行工厂化培养。选材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。2培养无病毒植株许多农作物体内都带有病毒，但在茎尖、根尖分生组织中，由于代谢十分旺盛、细胞分裂速度快，病毒还来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。用茎尖进行组织培养可以获得无病毒植株，再用这种植株进行快速繁殖，就可以增殖出大批的无病毒植株。3人工种子(1)组成：目前研制的人工种子，是由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分组成，如下图。(2)人工种皮的要求能保持胚状体的

41、活力，即要能透气、透水，含有胚状体发芽所需要的各种营养成分等。有利于贮藏、运输和萌发，选取的材料要有韧性，耐压，对胚状体无毒害。还应含有农药和杀菌剂，以防播种后害虫及微生物的侵害。还要加入能促进胚状体生长和发育的一些植物生长调节剂、有益菌等。(3)制作人工种皮的材料：海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。(4)胚状体的要求播种后能快速出苗。根和芽同步生长，活力强。形成的幼苗的形态与生长要正常。(5)人工种子的优点解决了天然种子在遗传上由于减数分裂引起的重组现象造成的某些遗传性状的改变或繁殖能力差、结子困难等问题。实现种子的工厂化生产，克服天然种子在生产上受季节限制的问题，提高农业的自动化程度。

42、试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。用人工种子播种可以大大节约粮食。人工种子目前还存在不少问题。例如，现在有重要经济价值的植物产生胚状体能力弱，难以形成同步化的、有强活力的胚状体；成本较高；运输、贮藏以及机械化播种问题也未解决。因此，现在很少有人以生产为目的进行人工种子的研制。科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体)，胚状体不同于一般的种子胚，它是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件

43、下，可以通过胚胎发育过程形成植株。将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外面包裹上人造种皮，便制成了“人工种子”。人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。(1)简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程：_。(2)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人造种皮等部分组成。包埋胚状体的胶质中富含营养物质，这是因为_。为了满足胚状体代谢的需求，“人造种皮”还必须具有良好的_性能。(3)由“人工种子”

44、萌发出的植株是否可育？_。(4)写出“人工种子”商品化的意义：_。(任填两项即可)(5)培育胚状体利用了_这一项生物技术。在该过程中培养基中需要添加_和_两种激素，还需要对培养基进行严格的_。(6)该项技术的成功应用，反映了植物细胞的_性。【思维导图】【精讲精析】组织培养的过程包括脱分化和再分化两个阶段。胚状体在萌发初期不能进行光合作用，因此需要给其提供营养，人工种皮要有很好的透气性，保证供给胚足够的氧气。胚状体的培育利用的是组织培养的技术，培养基中需要添加生长素和细胞分裂素，同时要保证无菌条件。【答案】(1)离体的细胞愈伤组织胚状体(2)胚状体在萌发初期不能进行光合作用透水、透气(3)由花粉

45、培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育的植株是可育的(4)可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，解决有些作物繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题(5)植物组织培养生长素细胞分裂素灭菌(6)全能作物新品种培育方法的比较【问题导思】作物新品种的培育方法主要有哪几种？单倍体育种与花药离体培养有何异同？人工种子与单倍体育种有什么区别？1单倍体育种与花药离体培养花药单倍体育种 2人工种子与单倍体育种(1)人工种子采用的是微型繁殖技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，然后包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状。(2)单倍体育种的优点是后代无

46、性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用的还是微型繁殖技术，然后再用秋水仙素处理，使染色体加倍，获得纯合子。3植物细胞培养与植物组织培养(1)目的不同：植物组织培养的目的是得到更多的植物体，而植物细胞培养的目的是获得人类所需要的细胞代谢产物。(2)含义不同：植物组织培养是指在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，把植物离体的器官、组织或细胞培养成完整的植物体。而植物细胞培养是将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞

47、，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。(2013·安庆高二期末)下图为几种育种方法示意图，据图回答问题。(1)方向所示的途径表示_育种方式，过程所示的育种方法叫做_。(2)过程中常用的方法是_，过程中最常采用的药剂是_。(3)过程发生在生物个体发育的_时期，但是，一般发生在_细胞中才具有遗传性。(4)过程是指_。过程中影响植物根、芽发生的两种激素是_。(5)由的过程中涉及的生物技术有_。(6)植物体细胞杂交技术解决了育种过程中的_问题。【审题导析】首先据图判断：是杂交育种，是单倍体育种，是诱变育种，是多倍体育种，是植物细胞杂交育种，然后根据各种育种方法的原理、特

48、点逐项回答。【精讲精析】根据各种育种方法的特点可判断，方向所示的育种方法应为杂交育种；方向所示为单倍体育种方式；方向为通过射线获得新基因，因而为诱变育种；直接获得染色体组加倍的种子或幼苗，则为多倍体育种；方向通过两种植物细胞获得杂种细胞，进而获得新品种的方式为植物体细胞杂交育种。判断出各育种方式后再具体作答每种育种方式中的要点。如获得单倍体植株的方法是花药离体培养；使染色体加倍常用药剂为秋水仙素；是基因突变的过程，可发生在个体发育的任何时期；获得愈伤组织的过程为脱分化，再分化的过程中要用到生长素和细胞分裂素等。【答案】(1)杂交多倍体育种(2)花药离体培养秋水仙素(3)任何生殖(4)脱分化生长

49、素和细胞分裂素(5)植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术(6)远缘杂交不亲和性(或生殖隔离)本 课 知 识 小 结结 论 语 句1微型繁殖实际是一种无性繁殖，能保证亲子代遗传特性不变。2人工种子是由人工种皮、胚状体和人工胚乳三部分组成的。3在植物育种上，单倍体经过染色体加倍，可以使后代迅速纯合，缩短育种年限。4单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍。1如图为植物组织培养的基本过程，若制作人工种子，生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素，应分别选用编号()A、B、C、 D、【解析】人工种子是指已分化的胚状体等用合适的“人工种皮”进行包裹，所以应为再分化后的；而获取产物紫草素则培养到具有产生此物质的细胞群体即可，无需获得植株。【答案】B2若要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织()A叶 B花粉C根 D茎尖【解析】要获得脱毒苗，一般选取植物体的分生区(如茎尖)，该