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1、1学案六 2.1.1基因工程的应用（一）植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 （1）微型繁殖技术：用于 快速培养 优良品种的 植物组织培养 技 术。 （2）特点：保持优良品种的 遗传特性 。 高效快速地实现种苗 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。 2.作物脱毒 （1）材料：植物的 分生区附近 （如 茎 尖 ） 。分生区附近的病毒极少，甚至 无病毒 。 （2）脱毒苗：切取 一点大小的茎 尖 进行组织培养获得的。 （3）优点：使农作物 不会或极少感染病毒 。 3.人工种子 （1）概念：一植物组织培养得到的 胚状体 、不定芽 、顶
2、芽和 腋 等为材料，经过 人工 包装得到的种子。 （2）特点：后代不会 发生性状分离 。 不受 季节 、气候 和 地域 限制。 （二）作为新品种的培育 1.单倍体育种 （1）方法： 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 产生变异 。 （2）利用：筛选出对人们有用的 突变体 ，进而培育成 新品种 。 （三）细胞产物的工厂化生产 1.细胞产物种类： 蛋品质 、脂肪、糖类、 药物 、香料、生物碱等。
3、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。【课后练习】1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 （C ）A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交C利有芽尖进行组织培养D人工诱导基因突变2用植物组织培养技术，可以培养或生产出 （ D ）染色体加倍染色体加倍2A食品添加剂 B无病毒植物 C.人工种子 D前三项都是3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用
4、茎尖分生组织离体培养的方法 快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（C ）A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性4科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（ A ）A彼此性状相似 B变异频率较高 C单倍体 D都是纯合子5植物的微型繁殖技术是指（ D ）A植物体细胞杂交技术 B嫁接 C营养繁殖 D植物组织培养6下列哪一项不是单倍体育种的优点（ B ）A缩短育种年限 B变异率高 C得到稳定遗传的优良品种 D节约人力、物力7胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（ B
5、 ）A愈伤组织 B再分化 C形成完整植株 D取离体组织8人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得（ B ）A杂交育种 B植物细胞培养 C多倍体育种 D单倍体育种9运用植物组织培养技术，可以培育或生产出（ D ）A细胞产物生物碱 B无病毒植物 C人工种子 D以上都是10下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（ B ）A花药离体培养得到单倍体植株 B秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C人工种子的培育 D “番茄马铃薯”杂种植株的培育过程11植物的微型繁殖的优点是（ D ）A取材少 B培养周期短 C繁殖率高 D以上都是12对人工种子正确的解释是（ B ）A通过科学手段人工合成的种子 B利用植物组织培养技
6、术获得的种子C种皮能自我生成的种子 D人工种子发芽率低 13.某同学在进行组织培养过程中发现只分裂而不分化出芽和根，可能原因是( D )A.未见阳光B.培养时间不到C.培养基营养过多D.细胞分裂素和生长素配比不对二、非选择题314.科学家用植物细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株(如图)，其中表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)实现过程的技术是 )原生质体融合原生质体融合 ，在此之前使用 纤维素酶和果胶纤维素酶和果胶 酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？ 呈圆球形呈圆球形
7、 。过程如放在神舟六号飞船上则更易进行，这是因为 飞船上无重力干扰更飞船上无重力干扰更易进行细胞的融合易进行细胞的融合 。与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 高尔基体高尔基体 。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是 细胞的全能性细胞的全能性 ，其中过程相当于 脱分化脱分化 过程，涉及的分裂方式为 有丝分裂有丝分裂 。(3)若番茄细胞内有 m 条染色体，马铃薯细胞含 n 条染色体，则“番茄马铃薯”细胞内含(mn) 条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于 单单 倍体植株。(4)如果形成 c 细胞的 a、b 细胞
8、都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株 f 的处理方法是 )用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 。15.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，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下，可以通过个体发育过程形成植株。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
9、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 。4离体的细胞离体的细胞愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体脱脱分分化化再再分分化化(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 3 部分组成。包埋胚状体的胶质中富含营养物质，这是因为 胚状体在萌发初期不能进行光合作用胚状体在萌发初期不能进行光合作用 。为了满足胚状体代谢的需求， “人造种皮”则必须具有良好的 透水、透气透水、透气 性能。(3)由“人工种子”萌发出的植株是否可育？ 由花粉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
10、则是可育的由花粉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则是可育的 。(4)写出“人工种子”商品化的意义(两项) 可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，可用于苗木的快速繁育，无病毒植株培养，解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题解决有些作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题(回答其中的两项回答其中的两项)。(5)培育胚状体利用了 )植物组织培养植物组织培养 这一项生物技术。在该过程中培养基中需要添加 生长素生长素 和 细胞分裂素细胞分裂素 两种激素，还需要对培养基进行严格的 灭菌灭菌 。(6)利用人工种子繁殖后代属于 无性生殖无性生殖 。(7)该项技术的成功应用，反映了细
11、胞的 全能全能 性。16.玉米是雌雄同株异花的单子叶植物，是生产和科研的好材料。现有两个玉米品种，其基因型分别为 yyRr 和 Yyrr。科学家将它们的花粉除去细胞壁后进行原生质体融合，再把这些融合细胞进行组织培养，培育出了玉米新品种。(1)上述育种方法采用了 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 技术，其生物学原理是 生物膜的流动性和生物膜的流动性和细胞的全能性细胞的全能性 。这项研究的意义是 克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍 。(2)在组织培养的培养基中除了必要的营养物质外，还必须添加 )植物激素植物激素(细胞分裂素和细胞分裂素和生长素生长素 。培养过程中，融合细胞首先通过细胞分裂
12、形成 愈伤组织愈伤组织 ，这个过程叫 脱分化脱分化(去去分化分化)。(3)在植物组织培养一段时间后，发现不同细胞所含蛋白质种类和数量有明显差异，其原因是 基因选择性表达基因选择性表达 。(4)两个品种的花粉进行原生质体融合后，可产生 6 种基因型的融合细胞(仅考虑两两融合)，这些融合细胞再经过组织培养可以得到 2 种不同于亲本表现型的玉米新5品种结果组织块产生愈伤组织愈伤组织分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有长根趋势（1）6BA 属于_类激素，它的作用是_。（2）IBA 属于_类激素，它在本实验中的作用是_。（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系，再分化时
13、可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系。（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_、_等。（5）判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了_的细胞。2.植物组织培养技术应用广泛。科学家通过植物组织培养方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，然后将胚状体包埋在个亿 能提供营养的胶质中，便形成“人工种子” 。我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦等植物上诱导出胚状体。（1）通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过_、_过程。（2）用于植物组织培养的培养基中除了植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有_，且操作过程应在_条件下进行。（3）若胚状体在试管中继续培养，则可培育出完整的植株幼苗，这体现了植物细胞的_。3美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株（如下图） 。请据图回答：6（1）这种生殖方式属于_。（2）图中过程叫_，过程叫_，此处的“细胞团”在生物学上叫做_。（3）本实验说明植物细胞具有_。（4）在培养试管植物时，试管内应加入植
