【高中生物】2023-2024学年人教版选择性必修三 植物细胞工程的应用课件

第1节植物细胞工程第2课时植物细胞工程的应用目标素养1.举例说明植物细胞工程在快速繁殖、作物脱毒、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产等方面的应用。2.基于日常生活和生产中的真实情境,设计并实施恰当可行的方案,客观分析与评价植物细胞工程在生产和生活中的应用。知识概览一、植物繁殖的新途径

微思考1为什么马铃薯、草莓和香蕉脱毒苗的产量和品质明显提高,而小麦和玉米脱毒苗基本没有变化?提示:马铃薯、草莓和香蕉进行无性繁殖,感染的病毒很容易传递给子代,而小麦和玉米是通过种子繁殖,感染的病毒不容易传递给子代。微判断11.脱毒苗培育所选用的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(

)2.植物组织培养技术不仅可以快速、高效地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传性状。(

)3.培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物体细胞杂交。(

)4.作物脱毒时选材部位应为植物木质部附近的部位,因为此处细胞内病毒极少。(

)×√××二、作物新品种的培育1.单倍体育种。(2)优点:①后代是纯合子,遗传性状相对稳定。②极大地缩短了育种的年限,节约了大量的人力和物力。③进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。2.突变体的利用。(1)产生原因:在植物的组织培养过程中,培养细胞一直处于不断增殖的状态,因此容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。(2)利用:从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。微判断21.在植物组织培养过程中,容易获得突变体的主要原因是培养的细胞一直处于不断增殖的状态。(

)2.由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体,染色体加倍后得到的植株的显性性状容易显现,因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。(

)√×微训练下列育种措施中,可以增加植物突变率的是(

)A.采用嫁接方法培育苹果新品种B.将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中,培育抗冻烟草C.用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射D.采用杂交的方式培育高产水稻答案:C解析:利用物理因素(如紫外线、X射线等)或化学因素(如亚硝酸盐等)处理生物,使生物发生基因突变,可以提高突变率。三、细胞产物的工厂化生产1.植物的代谢。(1)初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。(2)次生代谢不是生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下才进行。次生代谢物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等),在植物抗病、抗虫等方面发挥作用,也是很多药物、香料和色素等的重要来源。2.方法:利用植物细胞培养来获得目标产物,这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。3.意义:对于社会、经济、环境保护具有重要意义。微思考2快速繁殖是有性繁殖还是无性繁殖?提示:快速繁殖利用的是植物组织培养技术,属于无性繁殖。微判断31.工厂化生产的细胞产物,其化学成分都是蛋白质。(

)2.细胞产物的工厂化生产提高了获取植物某些成分的效率。(

)3.次生代谢物是植物生命活动所必需的。(

)×√×一

植物繁殖的新途径重难归纳1.快速繁殖。(1)实质:植物组织培养。(2)原理:植物细胞的全能性。(3)优点:①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖。②可以保持优良品种的遗传特性。2.作物脱毒。(1)进行作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物(如马铃薯和草莓),它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累,从而导致作物产量降低,品质变差。(2)材料的选取及脱毒的方法:由于代谢十分旺盛、细胞分裂速度快等因素,在植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。因此,利用植物的分生组织进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖,种植的作物产量和品质都会提高。草莓传统的繁殖方式易将其所感染的病毒传给后代,导致产量降低、品质变差。运用作物脱毒技术可以培育出脱毒植株。请思考下列问题。(1)作物培养过程中为什么要进行作物脱毒,如何进行作物脱毒?提示:对于无性繁殖的作物,病毒在作物体内逐年积累,就会导致作物产量降低、品质变差。而植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,因此切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植物就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。(2)从所需条件上来看,快速繁殖与传统育种方法相比,优点有哪些?提示:快速繁殖是在具有一定人工设施的室内生产,可以不受季节、气候等自然条件的限制。典例剖析某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖,可以利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养,发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的(

)A.茎尖 B.子房壁C.叶片 D.花粉粒答案:D解析:茎尖一般没有病毒积累,分裂能力强,可作为植物组织培养的材料,A项不符合题意。子房壁细胞与叶片细胞属于体细胞,可作为植物组织培养的材料,B、C两项不符合题意。花粉粒是经减数分裂形成的,在此过程中发生了基因重组,因而不一定能保持亲本的优良性状,D项符合题意。学以致用马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖,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。获得无病毒幼苗的最佳办法是(

)A.选择优良品种进行杂交B.进行远缘植物体细胞杂交C.利用茎尖进行组织培养D.人工诱导基因突变答案:C解析:茎尖分裂能力旺盛,几乎不含病毒,可以利用茎尖进行组织培养,从而获得脱毒苗。二

作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产重难归纳1.单倍体育种和突变体育种的比较。比较项目原理优点缺点实例单倍体育种染色体变异极大地缩短了育种的年限,节约了大量的人力和物力技术含量高单育1号烟草、中花8号和京花1号小麦等突变体育种基因突变产生新基因,大幅度改良某些性状可用突变体少,需处理大量材料抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等2.植物组织培养和植物细胞培养的比较。

项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖特别提醒(1)细胞产物一般是细胞的次生代谢物,不一定是蛋白质。(2)细胞培养一般是使细胞增殖,也可能会利用组织培养技术,先脱分化然后再分化获得所需的特定细胞后再进行培养。下图表示植物细胞工程中突变体的利用过程,请据图分析回答下列问题。(1)为什么培养至愈伤组织时才进行诱变处理?提示:愈伤组织细胞一直处于不断增殖的状态,因此容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。(2)诱导分化得到的突变体都可以利用吗?请说明理由。提示:不是。因为基因突变具有随机性和不定向性,所以并不是诱导分化得到的突变体都可以利用,还需进一步筛选出所需要的突变体。(3)突变体育种所依据的原理是什么?提示:基因突变和植物细胞的全能性。典例剖析下图是利用某植物(基因型为AaBb)的花药进行单倍体育种的示意图。据图判断下列叙述错误的是(

)A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素,作用时期为有丝分裂前期B.通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子C.过程①属于植物的组织培养,在此过程中必须使用一定量的植物激素D.与杂交育种相比,该育种方法的优点是能明显缩短育种年限答案:B解析:该过程是单倍体育种过程,所以过程①是花药离体培养,获得的是单倍体,基因型为AB、Ab、aB、ab

4种,经染色体加倍后的植株B都为纯合子;过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍,作用机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成,从而使后期染色单体分开后不能向细胞两极移动。过程①属于植物组织培养,需要生长素和细胞分裂素的诱导。学以致用下图表示通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径。下列叙述正确的是(

)A.该途径体现了植物细胞的全能性B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例C.经过过程①细胞的形态和结构未发生变化D.过程③需使用固体培养基,有利于细胞增殖答案:B解析:细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能,而题图并未体现全能性,A项错误。过程①是脱分化,而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例,因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例,经过该过程细胞的形态和结构发生了变化,成为了不定形的薄壁组织团块,B项正确,C项错误。过程③需使用液体培养基,有利于细胞增殖,D项错误。1.通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括(

)A.加快繁育速度B.保持亲本优良性状C.培育出无病毒植株D.改变植物的基因型答案:D解析:植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,A、B两项正确。利用该技术还可以培育脱毒苗,因为选材部位是植物分生区附近的新生组织,没有或极少感染病毒,所以由此培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株,C项正确。经该技术培育的植株跟亲本基因型相同,D项错误。2.下图表示优质玉米的培育过程。请据图判断下列说法错误的是(

)A.B→E过程中细胞全能性的高低发生了改变B.C试管中形成的是不定形的薄壁组织团块C.植株F一般不能直接应用于扩大种植D.植株A和F体细胞中的染色体组数相同答案:D解析:B→C为脱分化过程,该过程中细胞的全能性增大,C→E为再分化过程,该过程中细胞的全能性降低,A项正确。C试管中形成的是愈伤组织,愈伤组织是不定形的薄壁组织团块,B项正确。F为单倍体植株,高度不育,因此一般不能直接应用于扩大种植,C项正确。A是正常的二倍体植株,而F是花药离体培养获得的单倍体植株,两者体细胞中的染色体组数不同,D项错误。3.下图表示利用突变体育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述错误的是(

)A.该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性B.过程①②的培养基中,不同植物激素的浓度比例不同C.白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同D.过程④通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂答案:C解析:白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同,但因为基因的选择性表达,RNA和蛋白质的种类是有差异的。4.现代生物技术可以利用植物体的一个活体部分,如茎尖、叶片和花药等,在一定的条件下使它发育成完整的植株。这种技术可以在较短时间内大量繁殖、培育新品种以及防止病毒的危害等。下列关于该生物技术的叙述,正确的是(

)①常用茎尖或花药培养获得脱毒苗②其应用之一是快速繁殖③这种技术属于细胞工程④该技术一定要用到纤维素酶和果胶酶A.①②④ B.②③

C.①④ D.①②③④答案:B解析:该技术为植物组织培养技术。常用茎尖培养获得脱毒苗,而花药离体培养获得的是单倍体,往往是高度不育的,①错误;植物组织培养技术的应用之一是快速繁殖,②正确;植物组织培养技术属于植物细胞工程,③正确;在植物体细胞杂交技术中用到了纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,而题中所述技术并不涉及这两种酶,④错误。5.下列有关植物细胞工程应用的叙述,错误的是(

)A.利用组织培养技术培育脱毒