新教材高中生物选择性必修3课件：2 1 2 植物细胞工程的应用(人教版)

第2课时

植物细胞工程的应用1.通过对植物细胞工程应用实例的分析，了解这些应用

涉及的技术流程和应用的优势。2.认同植物细胞工程在生产实践中具有重要的应用价值。学习目标一、植物繁殖的新途径二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产网络构建课时对点练内容索引一、植物繁殖的新途径1.快速繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的

技术，也叫作

繁殖技术。教材梳理预习新知夯实基础(2)特点植物组织培养微型①高效、快速地实现种苗的_________②无性繁殖，保持优良品种的_________③可实现产业化生产大量繁殖遗传特性(3)实例：一些优良的

植物、经济林木、

作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。甘蔗、

和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。观赏无性繁殖桉树2.作物脱毒(1)选材①部位：植物顶端

附近(如茎尖)。②原因：病毒

，甚至无病毒。(2)优点：提高作物的产量和

。(3)实例：采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在

、草莓、大蒜、

、

和香蕉等许多作物上获得成功。分生区极少品质马铃薯甘蔗菠萝(1)快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性(

)(2)作物脱毒后不再感染病毒(

)(3)脱毒草莓能明显提高产量，但品质没有发生变化(

)(4)作物脱毒所培养材料常选自顶端分生组织(

)(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖(

)判断正误√××√√探讨点快速繁殖和作物脱毒1.快速繁殖得到的产品会不会出现性状分离？原因是什么？核心探讨突破重难强化素养提示不会；快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。2.经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？提示不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。比较两种植物繁殖新途径核心归纳繁殖新途径取材优点技术快速繁殖(微型繁殖)取材广泛①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②保持优良品种的遗传特性植物组织培养作物脱毒顶端分生区附近获得高产、优质的无病毒植物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.花粉粒典题应用及时反馈知识落实√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不符合题意；子房壁细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，B不符合题意；叶片细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，C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符合题意。2.利用马铃薯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方法是A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交C.利用芽尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变√解析芽尖分生能力旺盛，几乎不含病毒，可以通过芽尖组织培养获得脱毒苗。二、作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产教材梳理预习新知夯实基础1.单倍体育种(1)原理：细胞的

和

。全能性染色体变异单倍体纯合(3)优点①子代是能

的纯合子。②极大地缩短了

。③是进行

育种和研究

的理想材料。(4)实例①世界上第一个单倍体作物新品种——

。②单倍体育种与常规育种相结合的新品种：水稻、

、油菜、____和甜椒等。稳定遗传育种的年限体细胞诱变遗传突变单育1号烟草玉米甘蓝2.突变体的利用(1)原理：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，因此它们容易受到

和诱变因素(如

、化学物质等)的影响而产生突变。(2)利用：筛选出有用的

，培育新品种。如培育抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。(3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。培养条件射线突变体3.细胞产物的工厂化生长(1)次生代谢物①定义：植物代谢产生的，一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物。②本质：

有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物等。③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，还是药物、香料和色素等的重要来源。(2)技术：

，指在离体条件下对单个植物细胞或

进行培养使其增殖的技术。小分子植物细胞培养细胞团(3)实例：人参、三七、紫草和红豆杉的细胞产物都已实现工厂化生产。(4)优势：不占用耕地，几乎不受季节、

等的限制，因此对于社会、

、环境保护具有重要意义。天气经济(1)单倍体育种的过程就是花药离体培养的过程(

)(2)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织(

)(3)次生代谢物在植物抗病、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(

)(4)紫杉醇存在于红豆杉属植物体内，是初生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌的治疗(

)(5)植物细胞培养的原理是利用了植物细胞的全能性(

)判断正误×√√××植物组织培养和植物细胞培养的比较特别提醒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过程应用快速繁殖、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、紫杉醇等探讨点单倍体育种和突变体的应用1.回答与单倍体育种有关的问题：(1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。核心探讨突破重难强化素养(2)单倍体育种具有什么优点？提示子代是能稳定遗传的纯合子，极大地缩短了育种年限。(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？提示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隐性性状容易显现。2.如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：(1)突变体育种的原理是什么？提示基因突变和植物细胞的全能性。(2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？提示愈伤组织细胞分裂旺盛，一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。(3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？提示大都不可以。因为基因突变具有多害少利性，即得到的突变体大多是有害的。四种育种方法的比较核心归纳育种方法原理过程优点快速繁殖细胞的全能性脱分化、再分化保持优良品种的遗传特性突变体的利用基因突变、细胞的全能性对愈伤组织进行诱变处理后再筛选提高突变率，获得优良性状单倍体育种细胞的全能性、染色体变异花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍明显缩短育种年限植物体细胞杂交细胞膜的流动性、细胞的全能性原生质体融合、杂种细胞组织培养打破生殖隔离，实现远缘杂交3.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是典题应用及时反馈知识落实A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期B.通过过程①②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

素或植物生长调节剂D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限√解析过程②通常使用的试剂是秋水仙素，其原理是抑制纺锤体的形成，作用时期是细胞有丝分裂前期，A正确；过程①是花药离体培养，获得单倍体植株A，其基因型有AB、Ab、aB、ab四种，过程②经过诱导染色体加倍获得纯合的植株B，B错误。4.如图是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.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性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√解析细胞全能性以细胞发育成个体或分化成其他各种细胞为标志，而图中并没有体现细胞的全能性，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，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，转变成未分化的细胞，进而形成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。网络构建植物细胞工程的应用植物繁殖的新途径快速繁殖作物脱毒作物新品种的培育单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产紫草宁紫杉醇人参皂苷课时对点练题组一植物繁殖的新途径1.下列属于植物的快速繁殖技术的是A.兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗B.水稻种子萌发并长成新个体C.扦插的葡萄枝长成新个体D.柳树芽发育成枝条对点训练1234567891011121314151617√18解析水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育部分；扦插的葡萄枝长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖。2.研究发现，经水浴处理后再组织培养获得的草莓幼苗脱毒效果更好。下列叙述错误的是123456789101112131516171418A.病毒在植物体内的分布是不均匀的B.40℃水浴可能有利于延缓病毒增殖扩散速度C.剥取的茎尖需要进行无菌处理D.脱毒苗具有病毒抗性，不会再感染病毒√解析病毒在植物体内的分布是不均匀的，很少在茎尖分布，A正确；40℃水浴可能不利于病毒繁殖，有利于延缓病毒增殖扩散速度，B正确；剥取的茎尖需要进行无菌处理，以免培养过程中被污染，C正确；脱毒苗不具有病毒抗性，仍会感染病毒，D错误。1234567891011121315161714183.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。为保证甘薯的品质和产量，目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒种苗。通常情况下与这一过程无关的是①有丝分裂②减数分裂③全能性④分化⑤基因突变⑥染色体变异A.①②③ B.④⑤⑥C.①③④ D.②⑤⑥1234567891011121315161714√18解析分生组织离体培养获得种苗的过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，不会发生减数分裂，①正确、②错误；该过程采用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性，③正确；再分化过程涉及细胞的分化，④正确；培育脱毒苗的过程没有涉及基因突变和染色体变异，⑤⑥错误。123456789101112131516171418题组二作物新品种的培育4.下列哪一项不是单倍体育种的优点A.缩短育种年限B.得到稳定遗传的优良品种C.突变率高D.节约人力、物力1234567891011121315161714解析由于单倍体育种通过诱导染色体加倍后，当年就可获得遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株，所以缩短了育种年限，节约了人力和物力，提高突变率为诱变育种的优点。√185.在植物组织培养过程中，容易获得突变体的主要原因是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123456789101112131516171418√解析在植物组织培养过程中，细胞一直处于不断增殖的状态，即细胞的分裂能力很强，细胞在分裂过程中，容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而发生突变，从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。6.如图是对基因型为Aabb的玉米所作的处理，据图分析下列叙述错误的是123456789101112131516171418A.过程a所采取的技术手段是花药离体培养B.过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因型的玉米植株C.c和d分别是脱分化和再分化过程D.图中过程a或过程c、d能够说明植物细胞具有全能性√12345678910111213151617解析过程a由花粉粒变为单倍体植株，一定要经过花药离体培养，A正确；基因型为Aabb的玉米能产生2种基因型的花粉：Ab和ab，经花药离体培养后可得到2种单倍体幼苗，幼苗再经秋水仙素处理后得到AAbb和aabb2种基因型的可育玉米，B错误；过程a和c、d是植物细胞培育成了植物个体，所以能够说明植物细胞具有全能性，D正确。14187.下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是A.单倍体育种中经植物组织培养得到的单倍体植株即为能稳定遗传的

优良品种B.利用植物细胞培养技术可实现紫草的细胞产物工厂化生产C.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.利用植物组织培养技术培育的脱毒苗具有不含或很少含病毒的特点1234567891011121315161714√18解析单倍体育种中得到的单倍体植株需要经过诱导染色体加倍，才能得到能稳定遗传的优良品种，A错误；细胞产物的工厂化生产是从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草宁等，该过程利用了植物组织培养技术，B正确；在育种中，可以对植物的愈伤组织进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株。从这些植株中筛选出高抗、高产、优质的突变体，从而培育成新品种，C正确；利用植物组织培养技术培育脱毒苗的原理是细胞的全能性，培育时，一般选取植物茎尖作材料，其依据是茎尖不含病毒(或含病毒极少)，D正确。123456789101112131516171418题组三细胞产物的工厂化生产8.愈伤组织细胞可用于细胞产物的工厂化生产，其利用的是愈伤组织细胞的下列哪种特点A.细胞分裂快，细胞代谢旺盛B.细胞分化程度低，全能性高C.细胞是不定形的薄壁细胞D.细胞变异频率高，易发生基因突变1234567891011121315161714√18解析细胞产物的工厂化生产，利用了愈伤组织细胞分裂快、代谢旺盛的特点，可以在短时间内生产大量的细胞产物，故选A。9.紫草宁具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，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，不正确的是A.工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化B.在紫草宁生产过程中，不必将愈伤组织培养出根、芽等器官C.紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破D.紫草宁在细胞内合成后被分泌到细胞外123456789101112131516171418√解析由题意“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”可知，工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化，A正确；紫草的愈伤组织细胞有细胞壁，在低渗溶液中不会涨破，C正确；根据题意可知，需将细胞破碎后取出紫草宁，因此紫草宁在细胞内合成后不能分泌到细胞外，D错误。12345678910111213151617141810.利用植物细胞培养技术从红豆杉细胞中提出抗癌物质紫杉醇，不需要进行的是A.选取合适的高产紫杉醇的细胞B.培养基中加入适量的蔗糖，以提供营养并维持渗透压C.控制植物激素的种类和含量诱导产生愈伤组织D.选择适当的分化培养基培育红豆杉幼苗1234567891011121315161714√18解析若要从红豆杉细胞中提取抗癌物质紫杉醇，只需培养到愈伤组织阶段，不需培育出红豆杉幼苗，D错误。11.如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是综合强化123456789101112131516171418A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的浓度和比例不同√解析③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。12345678910111213151617141812.如图所示为利用体细胞诱变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.该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞的全能性B.过程①、②分别为脱分化、再分化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③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂1234567891011121315161714√18解析γ射线照射愈伤组织，能诱发基因突变；白三叶草组织细胞培养形成白三叶草植株的原理是植物细胞的全能性，A正确；白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但由于细胞分化，基因选择性表达，故RNA种类不同，C错误；由于基因突变具有多害少利性和不定向性，需要通过检测与筛选进而培育作物新品种，所以过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒适宜浓度的除草剂，D正确。12345678910111213151617141813.(2021·陕西榆林第二中学高二月考)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，结果如图所示。下列相关叙述错误的是1234567891011121315161714A.培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细

胞的全能性B.培育脱毒苗的过程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.根据本实验可知，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27mm18√1234567891011121315161714解析植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，切取一定大小的茎尖进行植物组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗，因此培育脱毒苗所依据的原理是植物细胞的全能性，没有基因突变，A项错误；18培育脱毒苗的技术是植物组织培养，其涉及脱分化和再分化两个阶段，B项正确；由题图可知，在茎尖外植体大小为0.27mm时，幼苗的脱毒率和成苗率均处于较高水平，因此培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27mm，D项正确。14.生物碱是存在于自然界(主要为植物，但有的也存在于动物)中的一类含氮的碱性有机化合物，有显著的生物活性。如图为获得生物碱的两种方式，下列叙述错误的是123456789101112131516171418A.用酶解法将愈伤组织分离成单细胞B.图中①和②分别表示植物组织培养中细胞的脱分化和再分化过程C.②过程需要在无菌条件下进行D.图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性√12345678910111213151617解析分析题图可知，图中上方的途径是通过植物组织培养技术获得脱毒苗，再从果实中获得相应的产物；图中下方的途径是采用植物细胞培养技术获得大量细胞产物。图中获得愈伤组织和高产细胞系时，并没有培养成完整植株，不能体现植物细胞的全能性，D错误。141815.现代生物技术可以利用植物体的任何一个活体部分，包括茎尖、叶片和花药等，在一定的条件及培养基中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其应用之一是微型繁殖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.②③C.①④ D.①②③④123456789101112131516171418√解析根据题干信息可知，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；在植物体细胞杂交技术中用到了纤维素酶和果胶酶，而题中所述技术中不涉及，④错误，故选B。12345678910111213151617141816.如图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程。下列相关叙述正确的是123456789101112131516171418A.②和③阶段发生减数分裂B.①阶段需要生长素而③阶段仅需要细胞分裂素C.此兰花的花药离体培养所得的植株体细胞中有两个染色体组D.①阶段不仅有细胞增殖且细胞分化速率很快√解析在四倍体兰花叶片植物组织培养过程中涉及有丝分裂，不涉及减数分裂，A错误；在植物组织培养过程中，培养基中需添加生长素和细胞分裂素，B错误；分析题干可知，兰花是四倍体植物，减数分裂产生的生殖细胞中含有两个染色体组，因此由此兰花的花药离体培养获得的单倍体植株体细胞中含有两个染色体组，C正确；植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个阶段，过程①是脱分化阶段，细胞只增殖不分化，D错误。12345678910111213151617141817.应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：123456789101112131516171418回答下列问题：(1)愈伤组织是由离体的茎段经_______过程形成的，此时愈伤组织细胞_____(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。脱分化具有解析离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织，此时愈伤组织细胞分化程度比较低，具有全能性。(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是____________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是________________________________________；处理2中添加的物质X为___________。123456789101112131516171418诱发基因突变能力强，易诱发基因突变NaCl(或盐)愈伤组织细胞分裂解析图中对愈伤组织进行了两次处理，处理1是用γ射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。用γ射线处理愈伤组织是因为愈伤组织细胞分裂能力强，易受到培养条件和外界因素的影响而发生基因突变。处理2是抗盐接种实验，即在培养基中加入NaCl(或盐)，