【生物】植物细胞工程的应用课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

本节聚焦植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？

第2章

细胞工程第1节植物细胞工程二植物细胞工程的应用

1．快速繁殖

（1）概念

用于快速繁殖优良品种的_________________技术，称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。

（2）特点

①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；

②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；

③可实现产业化生产。

一、植物繁殖的新途径植物组织培养外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽试管苗

1．快速繁殖

（3）应用

快速繁殖优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。实例：甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。

一、植物繁殖的新途径铁皮石斛的产业化育苗

1．快速繁殖得到的产物会不会出现性状分离？为什么？

不会。快速繁殖利用的是植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。

思考·讨论

接种外植体诱导愈伤组织诱导生芽诱导生根移栽成活

从社会中来

用无性繁殖方式繁殖的作物，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，导致作物产量降低、品质变差。

一、植物繁殖的新途径科学家发现植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。

你有什么启发？被感染的马铃薯叶片

2．作物脱毒

（1）方法

切取一定大小的植物茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。

（2）优点

明显提高农作物的产量和品质。

一、植物繁殖的新途径茎尖组织脱分化愈伤组织再分化根、芽试管苗(脱毒苗)脱毒马铃薯脱毒甘薯苗脱毒草莓

2．经植物组织培养培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？

不抗病毒。“脱毒”与“抗病毒”的含义不同，前者为不含病毒或病毒含量很少，后者为能够抵抗病毒侵染。

思考·讨论

脱毒苗≠抗毒苗

从社会中来

常规选育出一个可稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选。

二、作物新品种的培育

1．单倍体育种

（1）单倍体

①概念：体细胞中的染色体数目与____________染色体数目相同的个体，叫作单倍体。

②特点：单倍体植株一般长得_______，而且_____________。

本物种配子弱小高度不育必修2

P89【知识回顾】

二、作物新品种的培育

（2）单倍体育种

①过程

二、作物新品种的培育单倍体纯合二倍体人工诱导染色体加倍优良品种选择离体培养花药花粉秋水仙素染色体数目加倍筛选再分化花药（花粉）愈伤组织单倍体幼苗离体培养脱分化纯合二倍体优良品种

（2）单倍体育种

②原理：___________________________________

③优点：_________________________________________________

二、作物新品种的培育植物细胞的全能性、染色体数目变异后代是纯合子，能稳定遗传；极大地缩短了育种年限

（2）单倍体育种

二、作物新品种的培育P

高杆抗病

矮杆感病DDTT

ddtt高杆抗病DdTtDDTT

DDtt

ddTT

ddtt矮杆抗病配子F1第一年第二年纯合二倍体DT

Dt

dT

dtDT

Dt

dT

dt单倍体幼苗×①②③①______________②______________③______________减数分裂花药离体培养秋水仙素处理

（2）单倍体育种

④应用我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种—单育1号烟草，后来把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。

二、作物新品种的培育

3．单倍体育种为什么能为体细胞诱变育种和研究遗传突变提供理想材料？

思考·讨论

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隐性性状容易出现。

2．突变体的利用

下图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：

（1）在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？

因为愈伤组织细胞处在不断分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易受到诱变因素的影响而发生突变。

二、作物新品种的培育

2．突变体的利用

下图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：

（2）突变体育种的原理是什么？

基因突变和植物细胞的全能性。

二、作物新品种的培育

2．突变体的利用

下图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：

（3）诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？

不一定。由于突变是不定向的，所以产生的变异不一定符合需要。

二、作物新品种的培育抗盐碱的烟草抗花叶病毒的甘蔗

归纳提升——植物体细胞杂交、单倍体育种和突变体的利用的比较项

目原

理主要过程优

点植物体细胞杂交打破____________，实现____________，培育植物新品种单倍体育种所获植株遗传性状相对_____，明显_____育种年限突变体的利用提高__________，可获得优良性状细胞膜的流动性、细胞的全能性原生质体融合、杂种细胞组织培养染色体变异、细胞的全能性花药离体培养、人工诱导染色体数目加倍生殖隔离远缘杂交突变率稳定缩短基因突变、细胞的全能性对愈伤组织进行诱变处理后再筛选即时巩固

1．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，培育出完整的植株。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D

【解析】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符合题意。即时巩固

2．科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响。结果见下图，下列相关叙述错误的是（）

A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性

B．培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段

C．实验结果表明，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低

D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0．27mmA即时巩固

3．离子束诱变育种是利用离子束处理植物的种子、细胞或其他器官等，诱发其产生遗传性改变，从而获得各种各样的变异类型，经人工选择培育新品种的方法。离子束处理具有生理损伤轻、突变频率高、突变范围广等优点。下列叙述正确的是（）

A．离子束诱发基因突变只能发生在细胞分裂前的间期

B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不发生突变

C．离子束能诱导基因发生定向突变，获得较多的优良变异类型

D．离子束诱变育种可以改变原有基因的结构而导致新品种出现D

1．植物的代谢产物

（1）初生代谢物

初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命过程中一直进行着。初生代谢物有_____________________________等。（2）次生代谢物

植物代谢产生的一些一般认为______植物基本的生命活动所必需的产物。如酚类、萜［tiē］类和含氮化合物等小分子有机化合物。

作用：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。

三、细胞产物的工厂化生产糖类、脂质、蛋白质、核酸不是

植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，如传统生产紫杉醇(具有高抗癌活性)是从红豆杉的树皮和树叶中提取，但野生红豆杉是濒危植物。

有些产物不能或难以通过化学合成途径得到。

从社会中来利用植物细胞培养来获得目标产物。

2．植物细胞培养

（1）概念

植物细胞培养是指在_______条件下对_______________或_________进行培养使其增殖的技术。

（2）过程

三、细胞产物的工厂化生产离体单个植物细胞细胞团大量细胞细胞培养外植体

脱分化提取细胞产物愈伤组织用于植物细胞培养的反应器

（3）优点

不占用耕地，几乎不受______________等的限制。

（4）意义

对于社会、经济、____________具有重要意义。季节、天气环境保护

2．植物细胞培养

（5）实例

三、细胞产物的工厂化生产世界上首例药用植物细胞工程新产品紫草

→

紫草宁（具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性）红豆杉

→

紫杉醇

2．植物细胞培养

（5）实例

三、细胞产物的工厂化生产人参→

人参皂苷

归纳提升——植物组织培养与植物细胞培养的比较比较项目植物组织培养植物细胞培养目

的原

理取材过

程应

用获得完整植物体获得植物细胞或细胞代谢产物植物细胞的全能性细胞增殖植物体细胞、组织或器官单个植物细胞或细胞团快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等即时巩固

4．紫草宁具有抗菌、消炎等效果。在工厂化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草宁形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草宁。下列相关叙述中，错误的是（）

A．在紫草宁的工厂化生产过程中，使用的是液体培养基

B．愈伤组织无法进行光合作用，需从培养基中吸收有机物

C．紫草植株组织诱导形成愈伤组织过程中遗传物质发生改变

D．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破C即时巩固

5．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有良好的抗肿瘤作用。科研人员采用植物细胞培养技术从红豆杉愈伤组织中提取到大量的紫杉醇。下列操作或叙述错误的是（）

A．通常选取红豆杉植株的茎尖或根尖组织作为外植体

B．外植体脱分化成愈伤组织需要在适宜激素等条件下进行

C．紫杉醇的生产需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物

D．高度液泡化、无定形状态的愈伤组织细胞经培养能合成紫杉醇C

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练习与应用

一、概念检测

1．运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。

（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（）（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（）✔✘

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练习与应用

一、概念检测

2．生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（）

A．人工诱导基因突变B．选择优良品种进行杂交C．进行远缘植物体细胞杂交D．取茎尖分生组织进行组织培养D

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练习与应用

二、拓展应用

1．紫色非甜玉米（基因型为AASuSu）和白色甜玉米（基因型为aasusu）杂交（