2020高中生物专题2细胞工程2.1第2课时植物细胞工程的实际应用教案新人教版选修3.docx

第2课时植物细胞工程的实际应用学习目标1.理解微型繁殖技术的应用。2.了解单倍体育种过程和优点。3.掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义。知识点一植物繁殖的新途径知识梳理1.微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术叫微型繁殖技术。(2)实质：植物的组织培养。(3)依据原理：细胞全能性。(4)完成该过程的细胞分裂方式：有丝分裂。(5)特点保持优良品种的遗传特性。高效快速地实现种苗的大量繁殖。(6)适用对象：一些优良观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等。(7)实例：兰花、生菜、杨树和无子西瓜等。2作物脱毒(1)选材部位：植物分生区附近(如茎尖)的部位，因为此区病毒极少，甚至无病毒。(2)脱毒苗常用方法：茎尖组织培养技术。结果：植株可能不带病毒，从而获得脱毒苗。(3)优点：用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒，从而提高作物产量和品质。(4)实例：马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等无病毒植株的培育。3人工种子(1)概念：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)(3)特点繁殖周期短。实现优良杂种的后代不发生性状分离，能够保持亲本的优良性状。不受气候、季节和地域限制，并可节约土地。(4)适用对象生长数年后才结种子的植物。某些作物的优良杂种。(5)实例：芹菜、花椰菜、桉树和水稻等。1.微型繁殖是无性生殖吗？提示：微型繁殖实际是一种无性生殖，繁殖过程中细胞的分裂方式是有丝分裂，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。2为何植物分生区附近病毒少？提示：在植物分生区附近，细胞分裂十分迅速，病毒来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。3脱毒苗与抗毒苗有何区别？提示：脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，病毒极少，甚至无病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病基因导入到受体细胞中，并通过一定的方法培育形成的，属于基因工程的范畴。4天然种子中种皮的基因型与胚的基因型一定相同吗？提示：不一定。天然种子中种皮的基因型与母本相同，而胚的基因型与父本和母本均有关。5胚状体的产生途径有哪些？提示：由脱分化的外植体直接产生；由愈伤组织产生；由悬浮细胞培养产生。典题分析题型一微型繁殖技术及作物脱毒例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()这种技术利用了植物细胞的全能性这种技术叫做植物组织培养，可以克隆生物体这种技术属于细胞工程的应用领域之一这种技术是一种无性繁殖的方式A BC D解题分析植物体细胞都含有该物种全套遗传信息，所以每个细胞理论上都具有全能性，都有发育成完整生物体的潜能，植物组织培养就是在体外通过人工方法，让植物细胞表现出全能性，是植物细胞工程的一个基础技术手段，正确；因为没有生殖细胞的结合，所以属于无性生殖方式，正确。答案D题型二人工种子的制备及特点例2下列关于人工种子的叙述，不科学的是()A人工种皮的制作材料有海藻酸钠、明胶、淀粉等B利用种子进行繁殖属于有性生殖，所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖C在人工种皮中可加入菌肥、农药等，所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高D人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的解题分析植物种子是通过有性生殖得到的，所以利用种子进行繁殖属于有性生殖，而人工种子是利用植物组织培养得到的，如果利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于无性生殖，如果利用花粉进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于有性生殖，B错误。答案B知识拓展人工种子中，只有胚状体(或不定芽、顶芽、腋芽)部分是植物组织培养的产物。人工种子可以固定杂种优势：天然种子会因有性生殖而引起基因重组，造成某些遗传性状的改变，而人工种子实际是无性繁殖，所以可以保持优良品种的遗传特性。知识点二作物新品种的培育知识梳理1.单倍体育种(1)原理：染色体变异、植物细胞全能性。(2)过程：配子单倍体幼苗正常植株。(3)优点：得到纯合子，能稳定遗传，明显缩短育种年限。(4)缺点技术复杂，需要与杂交育种相结合。多限于植物。(5)实例：我国在水稻、小麦、烟草等植物的单倍体育种上，处于世界领先地位。2突变体的利用(1)原理：基因突变和植物细胞的全能性。(2)过程：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。(3)优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程。(4)缺点：有利变异少，需大量处理实验材料。(5)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。1.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？提示：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，诱导其染色体加倍。2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常用方法，该过程得到的植株是单倍体，表现高度不育；单倍体育种是在花药离体培养的基础上，用适当浓度的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。3单倍体幼苗经秋水仙素诱导处理后得到的都是纯合子吗？试分析原因。提示：不一定。对二倍体植物形成的单倍体，这句话是对的。对多倍体，这句话不对。例如，四倍体植物(AAaa)形成的单倍体幼苗(基因型有AA、Aa、aa三种)，经秋水仙素诱导后形成的仍然是四倍体，基因型分别为AAAA、AAaa、aaaa，其中AAaa是杂合子。4单倍体育种与多倍体育种的异同。提示：单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素或低温诱导染色体数目加倍。单倍体育种需要植物组织培养先形成单倍体幼苗，但多倍体育种一般不使用植物组织培养技术。典题分析题型三作物新品种的培育方法例3下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，据图判断错误的是()A过程通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期B通过过程得到的植株既有纯合子又有杂合子C过程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解题分析该过程是单倍体育种过程，所以是花药离体培养，获得的是单倍体，基因型为AB、Ab、aB、ab 4种，经染色体加倍后的植株B都为纯合子，B错误；过程使用秋水仙素使染色体数目加倍，作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，到后期染色单体分开后不能向细胞两极移动，A正确；过程属于植物组织培养，需要生长素和细胞分裂素的诱导，C正确；单倍体育种可以显著缩短育种年限，D正确。答案B例4下图为几种育种方法示意图，据图回答：(1)方向所示的途径表示_育种方法，过程所示的育种方法是_。(2)过程是_，过程中采用方法有_(填两项)。(3)过程发生在生物个体发育的_时期。经过的选育，得到具有新基因的种子或幼苗，由此培育出的新品种具有某一优良性状，若要将该性状稳定快速地遗传下去，运用生物技术的解决办法是_。(4)过程所代表的生物技术涉及两项重要步骤是_、_。假设甲种植物是四倍体，乙种植物是二倍体，则人工种子萌发长成的植物是几倍体？_。解题分析(1)据图分析，所示途径为杂交育种，途径为单倍体育种，途径为多倍体育种。(2)是花药离体培养过程，阶段是用秋水仙素处理或低温诱导单倍体幼苗，而属于多倍体育种，用秋水仙素处理或低温诱导萌发的种子或幼苗。(3)途径属于诱变育种，基因突变具有随机性，因而过程发生在生物个体发育的任何时期；通过植物组织培养技术可以将植物细胞的突变基因快速稳定地遗传下去。(4)属于植物体细胞杂交技术流程，需要经过植物细胞的融合、杂种细胞的组织培养等阶段。植物体细胞杂交得到的杂种细胞的染色体组数(N)甲植物染色体组数(n1)乙植物染色体组数(n2)，则杂种植株属于异源N倍体。答案(1)杂交多倍体育种(2)花药离体培养秋水仙素处理或低温诱导(3)任何植物组织培养技术(微型繁殖)(4)植物体细胞融合植物组织培养(异源)六倍体题后归纳五种生物技术的比较知识点三细胞产物的工厂化生产知识梳理1.过程2技术：植物组织培养技术。3产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。4实例：工厂化生产人参皂甙干粉。5优点：提高生产速度、便于操作管理。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：微型繁殖、脱毒苗、单倍体育种、突变体：到完整植株。人工种子：到胚状体阶段。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。典题分析题型四植物组织培养与植物细胞培养的比较例5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为了获得大量有生理活性的次级代谢产物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，提取人参皂甙，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解题分析植物细胞培养和植物组织培养一样，整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产物的获得，D错误；A项所述为植物细胞培养的目的，B项为特点，C项为应用，A、B、C正确。答案D例6如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径。(1)过程为_，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入_，获得的愈伤组织具有的特点是_。(2)过程_(填“是”或“不是”)再分化，该过程主要用_处理愈伤组织。(3)过程需要使用_(填“固体”“液体”或“半固体”)培养基，这样有利于细胞增殖，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证_，该途径是否体现了植物细胞具有全能性？_。解题分析(1)过程为脱分化，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入植物激素(生长素和细胞分裂素)。获得的愈伤组织细胞排列疏松无规则，是一种高度液泡化的呈不定形状态的薄壁细胞。(2)过程表示将愈伤组织