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1、,专题 2,细胞工程,21 植物细胞工程,21.2 植物细胞工程的实际应用,自主学习 新知突破,1了解植物细胞工程的应用。 2掌握人工种子的制备。 3知道新品种的培育方法。,1微型繁殖 (1)微型繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (2)特点：保持优良品种的_；高效快速地实现种苗大量繁殖。 2作物脱毒 (1)材料：无病毒的_。 (2)脱毒苗：切取茎尖进行组织培养获得。,植物繁殖的新途径,遗传特性,茎尖,3人工种子 (1)概念：通过植物组织培养的方法获得的_、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，外面包被上人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽长成幼苗的种子。 (2)组成：由胚状体、作为保护性外壳的
2、_和提供发育所需营养的人工胚乳组成。,胚状体,人工种皮,(3)优点 属于无性生殖，后代不会发生性状分离，保持亲本的优良性状。 生产上不受季节、气候和地域限制。 利于农业生产的规范化、标准化和机械化管理。,思考探讨 1.培养脱毒植株，为什么要选择茎尖、根尖分生区的细胞进行培养？ 2根据种子发育所需的营养物质，分析人工种皮应含有哪些有效成分？ 提示： 1.茎尖、根尖分生区的细胞是刚分裂完成，很少被病毒感染，甚至无病毒。 2适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。,1微型繁殖 (1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该
3、过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。 (2)优点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。,2人工种子的制备 人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所产生的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下能够发育成完整植株的种子。制备的人工种子具备类似天然种子的基本结构和功能。,(1)组成：由胚状体和人工胚乳。如下图： (2)人工种皮的要求： 能保持胚状体的活力，即要能透气、透水，含有胚状体发芽所需要的各种营养成分等； 有利于贮藏、运输和萌发，选取的材料要有韧性，耐压，对胚状体无毒害； 还应含有农药和杀菌剂
4、，以防播种后害虫及微生物的侵害；,1单倍体育种 (1)方法：_的离体培养，然后染色体加倍。 (2)优点：后代稳定遗传，都是_，不发生性状分离； 明显缩短了育种年限。 2突变体的利用 (1)产生：植物组织培养。 (2)利用：筛选对人们_，进而培育新品种。,作物新品种的培育,纯合体,有利的突变体,花药,3细胞产物的工厂化生产 (1)细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 (2)技术：植物_技术。 (3)实例：生产人参皂甙，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。,组织培养,思考探讨 3.为获得细胞产物，应在植物组织培养到哪个阶段进行提取？ 提示： 愈伤组织。,2体细胞
5、诱变育种 (1)过程： (2)原理：基因突变和植物细胞的全能性。 (3)优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高优质、抗逆的新品种，加快了育种进程。,3单倍体育种和突变体利用的比较,记知识纲要,背关键语句 1人工种子就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。 2单倍体育种通过花药培养获得单倍体植株，染色体加倍后当年便可获得稳定遗传的优良品种，极大地缩短了育种年限。 3利用植物组织培养技术得到的愈伤组织可获得的细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。,合作探究 课堂互动,植物组织培养技术的应用,C人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差
6、或发芽率低等问题 D人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构 自主解答 _ 解析： 人工种子是经植物组织培养获得具有生根发芽能力的胚状结构后，包裹上人工种皮而形成的。胚状体与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育阶段。在人工种子胚乳中，除了添加种子萌发所需的营养物质外，还可以添加农药、植物激素、固氮菌等。 答案： D,人工种子与天然种子的区别 (1)人工种子是通过植物组织培养产生的，属于无性繁殖，可保持亲本的优良性状。 (2)自然种子是通过有性生殖产生的，可表现出双亲的遗传性状。,1人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分胚
7、状体可以由悬浮培养的芽尖细胞制得，也可以用通过试管培养的花粉或胚囊制得，由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”。请据此判断下列说法不正确的是( ) A人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难、发芽率低等问题 B培育胚状体利用了植物组织培养技术,C同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为11 D该项技术的成功应用体现了细胞的全能性 答案： C,下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图，请据图回答：,作物新品种的培育,(1)图中单倍体植株通常的获取方式是_。若图中单倍体细胞含2个染色体组，A有4个染色体组，则过程所用化学试剂的作用是_。 (2)图中B和C过程的不同点是_
8、，这种不同主要的决定因素是_。 (3)若想在C过程中获得突变体，进而培育成新品种植株，应用物理诱变或化学诱变的方法处理_。 (4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的_结构，该结构与正常受精卵形成的_有类似的结构和发育过程。,(5)若D为胡萝卜羊角芹，过程常用的物理方法有_等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有_种(若融合的细胞只考虑两两融合)。 自主解答 _ 解析： (1)图中A过程表示单倍体育种，获取单倍体时常用花药离体培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍，变成A植株，则需要在过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成过程。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养
9、，其不同点是B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽，这种不同主要的决定因素是细胞分裂素与生长素的比值。,(3)在组织培养过程中获得突变体，一般用物理诱变或化学诱变的方法处理愈伤组织，再由愈伤组织经再分化形成突变植株。(4)若要获得水稻的“人工种子”，则应选用图中的胚状体结构，该结构与正常受精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。(5)D为植物体细胞杂交的过程，过程常用的物理方法有离心、振动、电激等；经融合处理后，已经融合的细胞类型有3种(只考虑两两融合)：胡萝卜胡萝卜融合细胞、羊角芹羊角芹融合细胞和胡萝卜羊角芹融合细胞。,答案： (1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 (2)
10、B过程中形成的是胚状体，而C过程形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值 (3)愈伤组织 (4)胚状体 胚 (5)离心、振动、电激 3,2仅运用植物组织培养技术，不能培育或生产出( ) A抗虫棉 B无病毒植物 C人工种子 D细胞产物生物碱 解析： 抗虫棉需首先通过DNA重组技术把外源抗虫基因转入棉花细胞，然后再通过植物组织培养技术培育，获得抗虫棉。而无病毒植物的培育、人工种子及细胞产物生物碱仅通过植物组织培养技术即可获得。 答案： A,高效测评 知能提升,1甘薯种植多年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
11、远缘体细胞杂交 C利用芽尖进行组织培养 D人工诱导基因突变 解析： 本题考查植物组织培养的应用，利用芽尖通过组织培养能够快速得到大量的甘薯脱毒苗，提高繁殖率。 答案： C,2下列关于植物细胞工程的叙述，正确的是( ) A叶肉细胞再分化后可形成无定形状态的薄壁细胞 B目前科学家已经可以让植物体细胞杂交获得的杂种植物按照需要表现出双亲的优良性状 C融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 D叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性,解析： 薄壁细胞是由已分化的组织、器官或细胞经脱分化形成的，目前植物体细胞杂交能够获得杂种植株，但还不能按照人们的意愿使其表现出双亲的优良性状；在植物细胞融合时，应先去除细胞壁，
12、而不能去除细胞膜；离体的植物细胞在一定条件下培养可发育成完整的植株。 答案： D,3下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是( ) A利用细胞培养技术获得紫草素，可实现细胞产物的工厂化生产 B利用细胞培养技术产生的愈伤组织可直接制作“人工种子” C利用植物组织培养技术可获得脱毒植株 D利用植物体细胞杂交技术培育的“白菜甘蓝”，可获得双亲的遗传特性,解析： 紫草素是愈伤组织产生的，利用细胞培养技术可实现细胞产物的工厂化生产；经细胞培养产生的胚状体可直接制作“人工种子”，而愈伤组织不能直接制作“人工种子”；脱毒植物的获得可通过微型繁殖；植物体细胞杂交技术培育的后代，可获得双亲的遗传特性。 答案：
13、B,4下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素，应分别选用的编号是( ) A B C D 解析： 人工种子是利用植物组织培养产生的胚状体、不定芽等外包人工薄膜得到的种子；生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素，是经过细胞培养过程快速获得愈伤组织，从愈伤组织细胞中提取所需的细胞产物。 答案： B,5铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：,在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图所示，请回答下列问题：,(1)选用新生营养芽为外植体的原因是_，
14、诱导外植体形成PLBs的过程称_。 (2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在_，_，_。 (3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：,ABA的浓度梯度设置和添加方式：设4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复。因ABA受热易分解，故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基_后按比例加入。 实验进程和取样：实验50天完成，每10天取样，将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定生物碱含量。如初始(第0天)数据已知，实验过程中还需测定的样
15、品数为_。 依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间：当某3个样品(重复样)的_时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。,解析： 本题主要考查植物组织培养相关知识，并以植物组织培养实验为背景考查实验探究能力。(1)植物组织培养中外植体常选用茎尖、芽尖，原因是茎尖和芽尖分裂能力强，易诱导其脱分化，而且一般不含病毒。(2)从图中比较光照和黑暗条件下PLBs重量曲线可知，光照条件下PLBs生长优势主要体现在开始生长时间，快速生长的时间及达到生长稳定时重量的大小等方面。(3)因ABA受热易分解，所以必须在培养基灭菌并冷却至常温时才能加入无菌ABA。,依题干信息可知，本实验有5组，每组3个样品，需分别在第0天、10天、20天、30天、40天、50天测定PLBs重量和生物碱含量，而初始数据(第0天)已知
