新教材同步系列2024春高中生物第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课件新人教版选择性必修3

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课标要点学法指导1．列举植物繁殖的新途径的应用实例2．阐述作物新品种培育的过程及优点3．举例说明细胞产物的工厂化生产的过程1．结合具体实例，说明植物细胞工程在快速繁殖、作物脱毒等方面的应用2．结合必修2教材中的染色体变异和基因突变的原理来理解植物组织培养在培育作物新品种方面的应用3．结合植物组织培养的流程图，阐述细胞产物的工厂化生产的过程知识导图

课前·新知导学

植物繁殖的新途径1．快速繁殖(1)快速繁殖技术：用于快速繁殖优良品种的技术，也叫_____________技术。(2)特点：①保持优良品种的___________。②高效、快速地实现种苗的___________。(3)对象：一些优良的___________、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。微型

繁殖

遗传特性大量繁殖观赏植物2．作物脱毒(1)材料：植物顶端________附近(如茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至_________。(2)脱毒苗：切取___________________进行组织培养获得的。(3)优点：使农作物______________明显优于没有脱毒的农作物。(4)实例：马铃薯、草莓、大蒜、香蕉等无病毒植株。分生区无病毒一定大小的茎尖产量和品质快速繁殖是无性生殖吗？_____________________________________。【答案】快速繁殖实际是一种无性生殖，没有两性生殖细胞的参与，繁殖过程只有有丝分裂，亲子代细胞内遗传物质相同，因此，能保证亲子代遗传特性不变

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【答案】D【解析】茎尖分裂速度十分迅速，病毒来不及侵染，且茎尖细胞的全能性较高，容易诱导脱分化形成愈伤组织。

作物新品种的培育1．单倍体育种(1)方法：______________→离体培养→________植株→染色体加倍→_________植株。(2)优点：①后代__________，②能明显缩短__________。花药或花粉单倍体纯合子稳定遗传育种年限2．突变体的利用(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于____________的状态，易受__________和____________(如________、__________等)的影响而产生________。(2)利用：筛选出对人们有用的_________，进而培育成________。(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。不断增殖培养条件诱变因素射线化学物质突变突变体新品种单倍体育种中为何要进行人工诱导染色体加倍？常用的诱导方法是什么？_____________________________________。【答案】单倍体植株弱小，高度不育。通常用秋水仙素或低温处理单倍体幼苗，诱导其染色体数目加倍

在植物组织培养过程中，容易获得突变体的原因是

(

)A．培养的细胞一直处于不断增殖的状态B．培养基营养丰富，易于植物生长C．纺锤丝的形成容易受抑制D．DNA复制容易受抑制【答案】A【解析】在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。

细胞产物的工厂化生产1．细胞产物的工厂化生产利用植物细胞培养来获得植物细胞的____________的过程。2．植物细胞培养在_______条件下对__________细胞或细胞团进行培养使其______的技术。次生代谢物离体单个植物增殖3．优点不占用耕地，几乎不受________、________等的限制。4．实例人参皂苷、紫草宁、紫杉醇等的生产。季节天气细胞产物的工厂化生产运用了什么技术？____________________________。【答案】植物组织培养技术

进行细胞产物的工厂化生产的过程中，细胞需要培养到哪个阶段？

(

)A．愈伤组织阶段 B．生芽阶段C．生根阶段 D．完整植株阶段【答案】A【解析】单个植物细胞或细胞团脱分化形成愈伤组织，再经悬浮培养愈伤组织细胞，然后收集细胞破碎提取即可。课堂·重难探究植物繁殖的新途径[知识归纳]快速繁殖和作物脱毒的比较项目概念优点快速繁殖用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术①保持优良品种的遗传特性；②高效、快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，取茎尖等进行组织培养形成脱毒苗①获得高产、优质的脱毒植株；②繁殖速度快，保持植株的遗传特性[对点精练]1．利用植物的茎尖或叶片、茎段等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株，这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是 (

)①这种技术利用了植物细胞的全能性②这种技术叫作植物组织培养，仅用它就可以得到抗病毒植株③这种技术属于细胞工程的应用领域之一④这种技术是一种无性繁殖新技术A．①④

B．②③C．①②④ D．①③④【答案】D【解析】该过程称为植物组织培养，利用了植物细胞的全能性，用它可得到无病毒植株，但不能得到抗病毒植株，①正确、②错误；这种技术属于植物细胞工程的应用领域，③正确；这种技术没有经过两性生殖细胞的参与，是一种无性繁殖新技术，④正确，所以D正确。2．甘薯由于能增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等，越来越被人们喜爱。但甘薯属无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是 (

)A．利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和，充分利用遗传资源D．利用培养的愈伤组织容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变【答案】B【解析】利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖，A正确；茎尖等分裂旺盛部位无病毒感染，所以利用茎尖分生组织可以培养出无病毒且保持优良性状的幼苗，但这种幼苗不具有抗病毒的能力，B错误；原生质的融合原理是细胞膜的流动性，通过去壁、促融、细胞壁再生、组织培养技术可培育异源杂合体，C正确；愈伤组织具有分裂旺盛的特点，处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变，D正确。[知识归纳]1．几种生物育种方法的比较作物新品种的培育和细胞产物工厂化生产方式植物体细胞杂交植物组织培养单倍体育种突变体的利用原理细胞膜的流动性、植物细胞的全能性植物细胞的全能性花药细胞的全能性、染色体变异基因突变、植物细胞的全能性方式植物体细胞杂交植物组织培养单倍体育种突变体的利用重要步骤原生质体融合、杂种细胞组织培养脱分化、再分化花药离体培养、诱导染色体数目加倍对愈伤组织诱变处理优点克服远缘杂交不亲和的障碍保持优良品种的遗传特性明显缩短育种年限提高突变率，获得优良性状举例培育“番茄－马铃薯”杂种植株快速繁殖、脱毒苗培育单育1号烟草抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草

2．细胞产物工厂化生产的过程1．单倍体育种和花药离体培养获得的植株有什么区别？提示：单倍体育种和花药离体培养的区别：花药离体培养是单倍体育种的一个过程，该过程得到的植株一般是单倍体，表现出高度不育；单倍体育种是在花药离体培养的基础上，用秋水仙素或低温处理，获得纯合的植株，而且自交后代不发生性状分离。2．根据培养目的的差异，细胞工程应用中的各项技术在植物组织培养时应分别培养到什么阶段？提示：①快速繁殖、脱毒苗、单倍体育种、突变体利用：培养到完整植株。②细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤组织阶段，关键是看从哪种细胞、组织或器官中获得细胞产物。[对点精练]1．(2023·广东佛山期末)草莓是无性繁殖的作物，它感染的病毒很容易传播给后代。病毒在草莓体内逐年积累，会导致产量降低，品质变差。下图是育种工作者培育高品质草莓的流程图，下列相关说法正确的是

(

)A．方法一中选择甲作为组织培养材料的原因是该部位细胞的分生能力强B．方法二中若检测出草莓细胞中含有病毒外壳蛋白，表明CP基因成功表达C．培育过程A和过程C一般都不需要光照，但需要生长素和细胞分裂素D．育种工作者需要通过病毒接种的方式来判断方法一和方法二的培育效果【答案】B【解析】方法一中选择甲作为组织培养材料的原因主要是该部位带毒少或不带毒，能够培育脱毒苗，A错误；基因的表达包括转录和翻译，产物是蛋白质，故方法二中若检测出草莓细胞中含有病毒外壳蛋白，表明CP基因成功表达，B正确；过程A和过程C都需要光照，以利于叶绿素的形成，也需要生长素和细胞分裂素，C错误；无病毒苗应根据植株性状检测，不需要接种病毒，抗病毒苗需要通过病毒接种的方式来判断培育方法的效果，D错误。2．植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的，下列有关植物细胞培养的叙述不正确的是 (

)A．植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物B．植物细胞培养技术快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制C．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品D．植物细胞培养需要在一定的温度、pH等条件下进行，但不需要进行无菌操作【答案】D【解析】植物细胞培养技术的目的是获得大量有生理活性的次级代谢物，A正确；植物细胞培养技术具有快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制的优点，B正确；利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品，C正确；植物细胞培养和植物组织培养一样，这个培养过程必须在无菌条件下进行，否则培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响细胞增殖和细胞次级代谢物的获得，D错误。课堂·延伸提分易错易混：单倍体育种得到的后代不一定都是纯合子1．若单倍体植物由二倍体(设基因型为AaBb)植株的配子发育而来，则基因型为AB、Ab、aB、ab的单倍体植株，经秋水仙素处理后基因型分别变为AABB、AAbb、aaBB、aabb，得到的全是二倍体，均为纯合子。2．若单倍体植株由四倍体(设基因型为AAaaBBbb)植株的配子发育而来，①若单倍体植株的基因型为AABB、AAbb、aaBB、aabb，经秋水仙素处理后基因型分别为AAAABBBB、AAAAbbbb、aaaaBBBB、aaaabbbb，得到的全是四倍体，均为纯合子；②若单倍体植株的基因型为AaBb、AaBB、Aabb、aaBb、AABb，经秋水仙素处理后基因型分别变为AAaaBBbb、AAaaBBBB、AAaabbbb、aaaaBBbb、AAAABBbb，得到的全是四倍体，但均不是纯合子。例1科研工作者将基因型为Bb的某植物幼苗用秋水仙素处理，使其成为四倍体；再将该四倍体产生的配子进行离体培养成幼苗后再用秋水仙素处理使之染色体加倍。依据上述材料，你认为正确的判断组合是 (

)①最终获得的后代有2种表型和3种基因型

②上述育种方式包含了多倍体育种和单倍体育种

③最终获得的后代都是纯合子

④第二次秋水仙素处理后得到的植株是可育的A．①②③

B．①②④C．①③④ D．②③④【答案】B【解析】分析题干信息：某植物幼苗(Bb)→秋水仙素处理→四倍体(BBbb)→产生配子(BB、Bb、bb)→花药离体培养→单倍体幼苗(BB、Bb、bb)→秋水仙素处理→四倍体(BBBB、BBbb、bbbb)。通过上述分析，最终获得的后代有2种表型、3种基因型，其中基因型为BBbb的个体为杂合子，①正确、③错误；由二倍体(Bb)经秋水仙素处理得到四倍体属于多倍体育种，由四倍体产生的配子经花药离体培养和秋水仙素处理后得到四倍体属于单倍体育种，该育种方法得到的后代由于减数分裂过程中同源染色体联会正常，所以是可育的，②④正确。错因分析：一是对单倍体和单倍体育种的概念混淆不清；二是对单倍体育种的过程掌握不熟练，单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导染色体数目加倍两个过程；三是对单倍育种产生的结果理解不到位，单倍体育种的结果往往是获得正常植株，一般是纯种，而不是单倍体植株；四是对单倍体育种和多倍体育种的过程区分不清。解题技巧：实验结果分析方法例2植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交等技术。植物组织培养是克隆植物的一种方法，在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导至关重要，科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响，实验结果如下表：培养基代号2，4-D/mg·L-16-BA/mg·L-1愈伤组织诱导率/%L11.0065.41L22.0068.76L33.0091.01注：愈伤组织诱导率(%)＝产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数×100%。从上表可以得出的结论是__________________________________。【答案】在基本培养基中添加较高浓度的2，4-D有利于形成愈伤组织，而添加6-BA则不利于形成愈伤组织培养基代号2，4-D/mg·L-16-BA/mg·L-1愈伤组织诱导率/%L43.00.254.48L53.00.557.35L63.01.051.71审题流程：第一步解读题干，提取有用信息题干“科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响”，从实验的目的分析，本实验是研究如何提高愈伤组织诱导率的。第二步对接实验分析方法，迁移运用由题干中“实验结果如下表……从上表可以得出的结论是”可知，本实验是对实验结果进行分析的题型。首先找出实验的自变量(2，4-D的浓度和6-BA的浓度)，确定因变量(愈伤组织诱导率)；然后结合表格数据分析因变量随着自变量的变化(从表中数据可以看出2，4-D浓度为3.0mg/L，6-BA浓度为0时，愈伤组织诱导率最高。)第三步结合实验结果，突破实验结论由实验结果分析，可以得出“在基本培养基中添加较高浓度的2，4-D有利于形成愈伤组织，而添加6-BA则不利于形成愈伤组织”。小练·素养达成1．(2023·广东惠州期中)植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列相关叙述不正确的是

(

)A．细胞产物的工厂化生产主要利用促进细胞生长的培养条件，提高单个细胞中次生代谢物的含量B．我国科学家利用单倍体育种技术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C．在紫草宁的工厂化生产过程中使用的是液体培养基D．对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种【答案】A【解析】取愈伤组织进行细胞产物的工厂化生产时，无法提高单个细胞的次生代谢物的含量，但可以通过培养得到更多的细胞从而提高次生代谢物的总量，A错误；我国科学家早于1974年就培育出了世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草，利用的育种方法为单倍体育种，B正确；在紫草宁的工厂化生产时首先要进行扩大培养，因此该过程中使用的是液体培养基，C正确；愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块，易发生变异，故对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种，D正确。2．(2023·广东汕头期中)下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是

(

)A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种B．利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状C．利用细胞培养技术获得紫草宁，实现了细胞产物的工厂化生产D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜－甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍【答案】A【解析】因为分生组织的病毒极少，甚至没有病毒，所以将分生组织(如根尖、茎尖)进行离体培养能获得脱毒植株，但不能获得抗病毒植株，A错误；组织培养技术为无性繁殖，能保持亲本的优良性状，因此利用该技术获得的人工种子，能保持亲本的优良性状，B正确；利用细胞培养技术获得紫草宁是植物细胞工程的应用，实现了细胞产物的工厂化生产，C正确；利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜－甘蓝”，其重要意义在于克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍，D正确。3．(2023·广东茂名期中)下列关于植物组织培养和植物体细胞杂交的叙述，正确的是

(

)A．用于组织培养的外植体可以是植物体的任何活细胞B．单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株的过程C．植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞D．植物体细胞杂交技术离不开植物组织培养技术【答案】D【解析】高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核，不能用作组织培养的外植体，A错误；单倍体育种先要经过花药离体培养获得单倍体幼苗，再用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，使其染色体数目加倍，B错误；植物体细胞杂交需要先获得杂种细胞，然后将杂种细胞培育成杂种植株，需利用植物组织培养技术，故植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种植株，C错误、D正确。4．(2023·广东广州期末)为培育具有市场竞争力的奉节无籽柑橘，研究者设计如下流程。下列叙述正确的是