高中生物专题22.1.2植物细胞工程的实际应用学案新人教版选修

天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤奋 天才是百分之一的灵感加百分之九十九的勤奋 金戈铁制卷金戈铁制卷2.1.2植物细胞工程的实际应用[学习目标]1.说明植物细胞工程在植物生殖方面的应用。2.列举植物细胞工程在作物品种培育方面的应用。3.概述细胞产物的工厂化生产的原理。方式一挽救国家极危植物——虎颜花虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生赏识植物，有重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、秀丽，呈心形，上有老虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为挽救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进展了组织培育，获得1万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这表达了植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！方式二具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种贵重的中草药，它具有生津益胃、润肺止咳之成效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培育为愈伤组织再放入液体培育基中进展悬浮培育，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中分别纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息，请跟随教材一起来学习吧。一、植物生殖的途径1．微型生殖(1)概念：用于快速生殖优良品种的植物组织培育技术。(2)特点②高效快速地实现种苗的大量生殖③可实现产业化生产作物脱毒(1)选材部位：无病毒的植物分生区四周的部位。(2)优点：提高作物的产量和品质。(3)实例：脱毒马铃薯的培育。人工种子得到的种子。优点①生殖周期短。②后代不发生性状分别，能够保持亲本的优良性状。归纳总结关于人工种子③不受季节、气候和地域的限制，并可节约土地。归纳总结关于人工种子各局部的功能有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中参加一些植物生长调整剂。贮存或种植。两个误区①人工种子不是有性生殖，而是无性生殖，可以完全保持优良品种的遗传特性。1如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，争论觉察经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下1如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，争论觉察经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关表达错误的选项是( )A．①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化力量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．培育基A、B答案C2某种极具赏识价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种解析③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C2某种极具赏识价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，以下技术中不能选用的是( )A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B．承受花粉粒组织培育获得单倍体苗C．采集幼芽嫁接到适宜的其他种类植物体上D．承受幼叶、茎尖等部位的组织进展组织培育答案B解析为了使优质苗的生物性状不发生性状分别，可承受茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可承受将幼芽嫁接到适宜的其他种类植物体上的方法或用茎尖、幼叶等部位的组织进展植物组织培育获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培育得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分别，因此B二、作物品种的培育和细胞产物的工厂化生产1．单倍体育种原理：细胞的全能性和染色体变异。离体培育 人工诱导过程：花药稳定遗传的优良品种。优点①子代是能稳定遗传的纯合子。②明显缩短育种年限。2．突变体的利用(1)原理①基因突变(用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。②植物细胞的全能性(由突变细胞培育得到突变体植株)。(2)过程利用：筛选出有用的突变体，培育品种。如培育抗病、抗盐、含高蛋白、高产的品种植物。实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。3．细胞产物的工厂化生产(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。(2)技术：植物组织培育技术。过程脱分化 分散开 发酵归纳总结实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现工厂化生产。归纳总结工程植物组织培育工程植物组织培育植物细胞培育目的获得植物体获得细胞产物过程实例获得脱毒苗人参皂甙的生产几种育种方法的比较工程原理优点缺点成果植物体细胞杂交细胞的全能性和细胞膜的流淌性能抑制不同生物远缘杂交不亲和的障碍，扩大了可用于杂交的亲本组合的范围不能让杂种植株完全依据人们的要求表现出亲代的性状烟草—海岛烟草、胡萝卜—羊角芹、白菜—甘蓝等单倍体育种染色体变异和细胞全能性一般状况下，所得品种能稳定遗传，明显缩短育种年限技术简单，操作困难单育1号烟草品种8111基因突变具有不体细胞诱变育种基因突变和植物细胞的全能性可产生基因，大幅度改进某些性状定向性和多害少利性，需要处理大量的突变材料，才能筛选出抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等目标品种目的性强，育种周技术简单，转基基因工程育种基因重组期短，打破了物种界限，可以定向改因生物及其产物具有肯定的安全抗虫棉、产人胰岛素的大肠杆菌等造生物的遗传性状隐患例3以下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进展单倍体育种的示意图据图推断以下说法错误的选项是( )① ②过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期B．通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子C．过程①属于植物的组织培育，在此过程中必需使用肯定量的植物激素D．与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限答案B4以下生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是()解析该过程是单倍体育种过程，所以过程①是花药离体培育，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab4种，经染色体加倍后的植株B4以下生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是()①作物脱毒②细胞产物的工厂化生产③生产人工种子④转基因植物的培育A．①②③C．①③④答案D

B．①②④D．①②③④解析作物脱毒、细胞产物的工厂化生产、生产人工种子都是植物细胞工程的实际应用，其技术根底是植物的组织培育技术，都有脱分化形成愈伤组织的过程。转基因植物的培育利用的是基因工程技术和植物组织培育技术，该过程中也要形成愈伤组织。 微型生殖植物生殖的途径作物脱毒植物细胞工程的实际应用 制造人工种子植物细胞工程的实际应用作物品种的培育 作物品种的培育 突变体的利用细胞产物的工厂化生产植物的微型生殖技术是指( A．植物体细胞杂交技术C．养分生殖答案D

嫁接D．植物组织培育解析用于快速生殖优良品种的植物组织培育技术，叫植物的微型生殖技术，也叫快速生殖技术。人工种子是以植物组织培育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。以下与人工种子的形成过程无关的是( )A．细胞的脱分化和再分化B．细胞全能性C．细胞的有丝分裂D．细胞的减数分裂答案D解析人工种子的获得应用了植物组织培育技术，该技术不涉及细胞的减数分裂。3．以下属于植物细胞工程实际应用实例的是( )①制造人工种子②培育抗盐植物③培育抗病毒烟草④培育单倍体⑤生产脱毒植株A．①②③④C．①②④⑤答案C

B．①③④⑤D．②③④⑤解析培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。4．以下生物技术的应用实例中，运用的原理与其他各项不同的是( )A．利用生物反响器悬浮培育人参细胞，提取人参皂甙B．利用花药离体培育猎取植物单倍体植株C．将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株D．通过植物组织培育获得人工种子并发育成植株答案A解析利用生物反响器提取人参皂甙，其原理是植物细胞培育，单倍体育种、转基因育种和人工种子利用的原理是植物细胞的全能性，则A项利用的原理与其他选项不同。5．人工种子是人们仿照自然种子的构造制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能供给养分的胶质中，便成了所谓的“人工种子人工种子依据的原理是 培育胚状体利用了 技术。包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪局部构造？。假设外植体是植物的茎尖通过①过程的处理可使细胞彼此分别过程中可参加( )蛋白酶C．纤维素酶和果胶酶

淀粉酶D．胰蛋白酶②过程表示脱分化过程其实质是 ；③表示再分化过程其实质是 。由人工种子萌发成的植株是否可育？。答案(1)植物细胞的全能性植物组织培育(2)种皮及供给养分的胚乳或子叶(3)C(4)使细胞恢复分裂力量基因的选择性表达(5)不肯定解析(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物(2)包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体供给养分物质，所以可看作种皮及胚(3(4表达。(5)人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料。[对点训练]题组一植物生殖的途径以下属于植物的微型生殖技术的是( 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个体C．扦插的葡萄枝长成个体D．柳树芽发育成枝条答案A解析水稻种子萌发并长成个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育局部；扦插的葡萄枝长成个体属于无性生殖中的养分生殖。胚状体是在植物组织培育的哪一阶段上获得的( )愈伤组织的形成中C．形成完整植株答案B

再分化D．脱分化解析植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在肯定的养分和激素条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培育基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，所以胚状体是在植物组织培育的再分化阶段形成的。3．人工种子比自然种子有很多优越性，以下对其优越性的表达不正确的选项是( )A．可使自然状态下不结实的植物得以生殖B．便利贮存和运输C．可随便转变植物的遗传性状D．可快速、大量生殖答案C解析人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或结实困难的植物得以生殖；自然种子的大量贮存和运输也是相当困难的，人工种子则抑制了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似自然种子的种皮，因此，可以很便利地贮存和运输；人工种子是经组织培育获得的，与供给组织细胞的亲代的遗传特性一样；人工种子的生产则不受季节限制，可快速、大量生殖。以下哪一项不是植物生殖的途径()微型生殖C．人工种子答案B

细胞核移植D．作物脱毒解析植物组织培育是指利用特定的培育基将离体的植物细胞、组织或器官培育成完整植株的过程。花药的离体培育、基因工程中的受体细胞的培育、植物体细胞杂交后杂种细胞的培育以及植物的大量快速生殖都要用到植物组织培育技术，植物生殖的途径包括微型生殖、作物脱毒、人工种子，而细胞核移植不是植物生殖的途径。题组二作物品种的培育和细胞产物的工厂化生产5．以下哪一项不是单倍体育种的优点()缩短育种年限C．突变率高答案C

得到稳定遗传的优良品种D．节约人力、物力解析由于单倍体育种通过染色体加倍后当年就可获得纯合的、能稳定遗传的正常植株，所以缩短了育种年限，节约了人力和物力。用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦品种的方法如下：以下有关此种育种方法的表达，正确的选项是( )这种育种方法叫杂交育种B．过程④必需使用生长素处理C．这种方法的最大优点是缩短育种年限D．③过程必需经过受精作用答案C解析该育种方法为单倍体育种，可大大缩短育种年限，①是杂交，②是减数分裂；③是花药离体培育，④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍。③过程利用了植物组织培育技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。的是()该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性B．过程①②培育基中，不同植物生长调整剂的浓度比例不同C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNARNAD．过程③通常承受的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂答案CDNARNA蛋白质的种类是有差异的。以下关于细胞产物的工厂化生产的表达中，错误的选项是( )A．细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一B．培育过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培育愈伤组织细胞C．培育的愈伤组织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．培育的细胞收集后一般要裂开提取有效成分答案C解析在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培育愈伤组织细胞，利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可，不需要再分化。[综合强化]辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健医药工业等领域，其获得途径如下图下列表达错误的选项是( )图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都表达了植物细胞的全能性B．图中①和②分别表示辣椒组织培育中细胞的脱分化和再分化过程C．②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理D．用酶解法将愈伤组织分别成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶答案A解析细胞的全能性是指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图中脱毒苗的获得表达了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得都没有表达植物细胞的全能性，A错误；图中①和②分别表示辣椒组织培育中细胞的脱分化和再分化过程，B正确；再分化过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞分化的方向，C正确；用酶解法将愈伤组织分别成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，以分解植物细胞之间的成分，D以下图表示利用高秆抗锈病玉米(基因型为AaBb，两对基因独立遗传)的花粉细胞生产人工种子的过程。以下表达不正确的选项是()A．通过①过程两两融合得到的细胞基因型有9种B．②③过程培育基中植物激素的配比不同C．过程④需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子D．人工种子的种皮中参加植物生长调整剂可促进丛芽的发育答案C解析依据自由组合定律，亲代产生4种基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉细胞融合(类似于AaBb个体自交)可产生9种基因型的融合细胞图中②③分别代表植物组织培育的脱分化和再分化阶段，这两个阶段目的不同，培育基中生长素、细胞分裂素的含量和比例不同；融合细胞中染色体组与正常植株一样，过程④直接培育的人工种子是可育的；人工种子的种皮中参加植物生长调整剂可促进丛芽的发育。11．培育农作物品种的过程中，常利用植物组织培育技术。以下表达正确的选项是( )A．培育转基因的外植体得到的个体属于基因突变个体B．在植物组织培育过程中用理化因素诱导可获得大量有益突变体C．单倍体育种中经减数分裂和组织培育两个过程能获得纯合二倍体D．在培育基中参加不同浓度的氯化钠溶液，可筛选出抗盐植株答案D解析培育转基因的外植体得到的个体属于转基因植物；基因突变是不定向的，在植物组织培育过程中用理化因素诱导不肯定获得大量有益突变体；单倍体育种中经组织培育和秋水仙素处理这两个过程才能获得纯合二倍体。12．以下有关植物细胞工程应用的表达，不正确的选项是( )A．利用组织培育技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的品种B．利用组织培育技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状C．利用细胞培育技术获得紫草素，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“白菜—甘蓝，抑制不同生物远缘杂交不亲和的障答案A解析脱毒苗是用含病毒极少、甚至无病毒的茎尖等植物分生组织培育而成的，再生的植株可能不带病毒，但并非它具备了抗病毒的力量。13．以下图所示为植株生殖的四种人工方式示意图，请据图答复以下问题：图中单倍体植株通常的猎取方式是 。假设图中单倍体细胞含有2个染色体组，A有4个染色体组，则③过程所用化学试剂的作用是 。图中B和C过程的不同点是 这种不同的主要打算因素是 。假设想在C过程中获得突变体进而培育成品种植株应用物理诱变或化学诱变的方法处理 。假设要获得水稻的“人工种子，则应选用图中 构造，该构造与正常受精卵形的 有类似的构造和发育过程。假设D过程获得的是胡萝卜—羊角芹，②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(假设融合的细胞只考虑两两融合)。答案(1)花药离体培育抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成(2)B过程中形成的是胚状体，而C过程中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解析(1)图中A体的染色体数目加倍，变成A植株，则需要在③过程中用秋水仙素处理幼苗，以抑制细胞有(2BCB中形成的是胚状体，而C过程中形成的是丛芽，这种不同的主要打算因素是细胞分裂素与生(3(4(5)D3角芹融合细胞和胡萝卜—羊角芹融合细胞。14．(2023·江苏，29节选)为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培育基中悬浮培育。请答复以下问题：外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 。在愈伤组织悬浮培育时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如以下图所示。细胞干重在12d后下降的缘由有 ；培育液中蔗糖的作用是 、 。多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经处理，会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和 酶解离愈伤组织。假设愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后，观看到染色体数为8n的细胞，合理的解释是 、 。答