新课标三维人教生物选修专题植物细胞工程的实际应用

1、21.2植物细胞工程的实际应用1.植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。2植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，因此用分生区组织进行组织培养，再生的植株就不会或极少感染病毒。3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。4单倍体育种是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。5植物微型繁殖和用人工种子繁殖属于无性繁殖，细胞产物的工厂化生产培养到愈伤组织阶段即可。一、植物繁殖的新途径1微型繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养

2、技术。(2)优点：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。2作物脱毒(1)取材：分生区附近(如茎尖)，因为此处细胞内的病毒极少，甚至无病毒。(2)优点：提高作物的产量和品质。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)优点：繁殖周期短；后代不发生性状分离，能够保持亲本的优良性状；不受季节、气候和地域的限制，并可节约土地。二、作物新品种的培育1单倍体育种(1)方法：花药的离体培养。(2)过程：(3)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)原理：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直

3、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。(2)利用：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。三、细胞产物的工厂化生产1细胞产物的种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。2技术基础：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。1植物的微型繁殖技术是指()A基因工程育种B植物体细胞杂交技术C嫁接D通过植物组织培养快速繁殖的技术解析：选D微型繁殖技术即快速繁殖技术，是通过植物组织培养技术实现的。2若要获得脱毒苗，培养时一般选取植物

4、体的哪一部分组织()A叶B花粉C根 D茎尖解析：选D茎尖位于植物分生区附近，病毒极少，甚至无病毒。因此，若要获得脱毒苗，一般选取植物体的茎尖组织进行培养。3胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的()A愈伤组织的形成中 B再分化C形成完整植株 D脱分化解析：选B植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素条件下，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养基上，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养的再分化阶段形成的。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、物力解析：选C由于单倍

5、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。5人参皂甙干粉工厂化生产所采用的技术为()A杂交育种 B植物组织培养C多倍体育种 D单倍体育种解析：选B人参皂甙等细胞产物的工厂化生产是通过利用植物组织培养技术来实现的。1微型繁殖(1)实质：植物组织培养。(2)原理：植物细胞的全能性。(3)优点：能保持亲本的一切优良性状，子代个体的遗传物质与亲本相同；选材少，培养周期短，繁殖率高；不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化生产。2作物脱毒(1)进行作物脱毒的原因：长期进行无性繁殖的作物(如马铃薯和草莓)，它们感染的病毒很容易传播

6、给后代。病毒在作物体内逐年积累，从而导致作物产量降低，品质变差。(2)材料的选取：在植物分生区附近(如茎尖和根尖)，由于代谢十分旺盛、细胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至无病毒。因此，利用植物的分生组织进行组织培养，可以使新长成的植株不带病毒，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。3人工种子(1)结构(如图)：(2)制备流程：诱导植物愈伤组织的形成体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟机械化包装储藏或种植。(3)优点：解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。不发生性状分离。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变，而

7、人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。繁殖周期短。天然种子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子生产不受季节限制，且快捷高效。可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等，可控制植物的生长发育和增强抗逆性。便于贮藏和运输。试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。不受季节、气候和地域等条件的限制。用人工种子播种可以节约粮食。题组冲关1利用根尖、叶片、茎

8、段、花粉粒在无菌条件下，培养在人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株，此法可用来培养植物新品种，可在短期内大量繁殖植物，还可以防止病毒侵染。下列关于这种技术的叙述，正确的是()此技术利用了植物细胞的全能性此技术利用了植物组织培养，可快速繁殖生物体此技术属于细胞工程的应用领域之一此技术是一种无性繁殖方式A BC D解析：选D对根尖、叶片、茎段、花粉粒等进行培养利用了植物组织培养技术，该技术的原理是植物细胞具有全能性；该技术可快速大量繁殖具有某性状的植物个体；植物组织培养属于细胞工程的一项重要技术；植物组织培养若培养根尖、叶片、茎段等，则属于无性繁殖，若培养花粉粒，则属于有性生殖。2下图是人工种

9、子的结构简图，对其叙述不正确的是()A人工种子的人工胚乳中除含有胚状体发育所需要的营养物质外，还可以添加农药和植物激素B人工种子可以工业化生产，播种人工种子可节省大量粮食C人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题D人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构解析：选D人工种子较普通种子有很多优点，可以添加农药及植物激素，节省了大量种子、克服了结子困难等问题，而胚状体已分化出胚芽、胚根、胚轴等结构。1单倍体育种(1)原理：整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性。(2)过程： (3)优点：明显缩短育种年限，后代不发生性状分离。2突变体

10、的利用(1)原理：基因突变和植物细胞的全能性。(2)过程： (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，加快育种进程。3.细胞产物的工厂化生产(1)过程：(2)举例：工厂化生产人参皂甙干粉。 (3)优点：提高生产速度、便于操作管理。题组冲关3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的分生状态B培养基营养丰富，易于植物生长C纺锤丝的形成容易受到抑制DDNA的复制容易受到抑制解析：选A在植物组织培养过程中，培养的细胞一直处于不断的分生状态，容易受到一些条件的影响而产生突变。4用纯种的高杆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t

11、)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下：F1雄配子幼苗下列有关此种育种方法的叙述，正确的是()A这种育种方法叫杂交育种B过程必须使用生长素处理C这种方法的最大优点是缩短育种年限D过程必须经过受精作用解析：选C该育种方法为单倍体育种，是杂交，是减数分裂；是花药离体培养，是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍。过程利用了植物组织培养技术，不需要受精，而是由雄配子直接发育成幼苗。随堂基础巩固1下列属于植物细胞工程实际应用实例的是()制造人工种子培育抗盐植物培育抗病毒烟草培育单倍体生产脱毒植株ABC D解析：选C培育抗病毒烟草是转基因技术的应用。2通过植物组织培养技术繁育农作物的优点不包括()A加

12、快繁育速度 B保持亲本优良性状C培育出无病毒植株 D改变植物的基因型解析：选D植物组织培养技术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，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质。3下列有关植物细胞工程在生产上的应用，叙述不正确的是()A利用植物茎尖进行组织培养，可以获得脱毒苗B用人工薄膜将愈伤组织包装可制成人工种子C利用细胞培养工业化生产人参皂甙，提高产量D对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中筛选新品种解析：选B所谓人工种子，就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。4人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋

13、芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。下列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细胞的减数分裂解析：选D人工种子的获得应用了植物组织培养技术，该技术不涉及细胞的减数分裂。5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利用芽体进行组织培养D人工诱导基因突变解析：选C无性繁殖的生物，感染病毒后很容易传播给后代，病毒在生物体内积累就会导致作物产量降低，品质变差。植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此，

14、切取一定大小的茎尖或芽体进行组织培养，再生植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒植株。6人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是()A可使自然状态下不结子的植物得以繁殖B防止性状分离C可以随意改变植物的遗传性状D可快速、大量繁殖解析：选C人工种子是无性繁殖得到的，能保持亲本的优良遗传特性。7下图是利用花药进行离体培养过程的示意图，请利用所学知识回答相关问题：(1)该过程利用的现代生物技术称为_，其原理是_；在培养过程中需要添加一些植物生长调节物质，主要是_。(2)若h中是纯合二倍体，则g中需要用_处理，该育种方法的优点是_；育种中若产生了变异，其可遗传的变异类型有_。(3)若

15、利用此项技术培育相关组织制造治疗烫伤、割伤的药物紫草素，培养将进行到_(填字母)；若想制作人工种子，应该选用_(填字母)。解析：(1)外植体离体培养，先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成完整植株的技术叫植物组织培养，该技术的原理是植物细胞的全能性，在培养过程中需要加入一定浓度的生长素和细胞分裂素，保证脱分化和再分化过程的进行。(2)由花药离体培养得到的单倍体植株，需经秋水仙素处理获得纯合二倍体，这样的育种方法叫单倍体育种，与杂交育种相比能明显缩短育种年限。培育过程中细胞进行有丝分裂，可以发生基因突变和染色体变异。(3)紫草素是紫草细胞的代谢产物，将紫草细胞培养至愈伤组织阶段(c)即可得到该代谢

16、产物，如果制备人工种子，只要将其培养至再分化出胚状体(d)即可。答案：(1)植物组织培养植物细胞的全能性生长素和细胞分裂素(2)一定浓度的秋水仙素快速大量得到纯合子，缩短育种年限基因突变和染色体变异(3)cd课时跟踪检测一、选择题1下列生物工程技术的实际应用过程中，能形成愈伤组织的是()作物脱毒细胞产物的工厂化生产生产人工种子转基因植物的培养A BC D解析：选D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，其技术基础是植物的组织培养技术，都有脱分化形成愈伤组织的过程。转基因植物的培养利用的是基因工程技术和植物组织培养技术，该过程中也要形成愈伤组织。2某种极具观赏价值

17、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，下列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采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养解析：选B为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适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行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。3下列过程中，需要采用植物组织培养技术的是()利用

18、花药离体培养得到单倍体植株利用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗，获得四倍体西瓜植株利用基因工程培育抗棉铃虫的植株利用细胞工程培育“白菜甘蓝”杂种植株马铃薯的脱毒ABC D解析：选D花药离体培养是单倍体育种的一项基础技术，其过程需要组织培养。基因工程培育抗虫棉的过程中，把目的基因导入受体细胞后，要诱导其分裂、分化，最后发育为一个植物体，必须经过组织培养才能实现。细胞工程培育“白菜甘蓝”杂种植株的过程中，对融合的杂种细胞，也必须经过组织培养才能形成杂种植株。利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株，不需要组织培养技术。4培育农作物新品种的过程中，常利用植物组织培养技术。下列叙述正确的是()A培育转

19、基因的外植体得到的新个体属于基因突变个体B在植物组织培养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养两个过程能获得纯合二倍体D在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液，可筛选出抗盐植株解析：选D培育转基因的外植体得到的新个体属于转基因植物。基因突变是不定向的，在植物组织培养过程中用理化因素诱导不一定获得大量有益突变体。单倍体育种中经组织培养和秋水仙素处理这两个过程才能获得纯合二倍体。5某优良品种水稻的基因型为AaBb，利用其花药通过组织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙述，不正确的是()A花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程B试管苗有四种基因型，其体细胞含有一

20、个染色体组C通过该过程培育出的试管苗还不能直接用于生产D这些试管苗自交，后代性状不发生分离解析：选D花药通过组织培养形成试管苗要采用组织培养技术，该过程要先经过脱分化形成愈伤组织，再通过再分化形成试管苗；由水稻的基因型为AaBb可知水稻为二倍体，其配子含一个染色体组，由配子发育成的试管苗的体细胞中含有一个染色体组；试管苗为单倍体，是高度不育的，不能通过有性生殖繁殖后代，不能直接用于生产。6下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是()A利用组织培养技术培育脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种B利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状C利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产D

21、利用植物体细胞杂交技术获得“白菜甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍解析：选A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养而成的，再生的植株可能不带病毒，但并非它具备了抗病毒的能力。7下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是()A若是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则可能出现不同植物的遗传特性B若是二倍体植物的花粉，则是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种C若是人参细胞，对进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量D若是具有杂种优势的农作物体细胞，则利用进行繁育会发生性状分离解析：选D杂种细胞发育成的杂种植株具有两种植物体的遗传物质，因而可能表现出两种

22、植物的遗传特性。若是二倍体植物的花粉，则是通过离体培养获得的单倍体植株，经染色体加倍后获得的一定是纯合子，因而一定会稳定遗传。若是人参细胞，是脱分化获得的愈伤组织，对愈伤组织进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量。是再分化出的胚状体或丛芽，用其进行繁育属于无性繁殖，后代会保持亲本的性状，所以，若是具有杂种优势的农作物细胞，则利用进行繁育不会发生性状分离。8如图表示一人工种子，下列与人工种子培育生产过程有关的叙述，不正确的是()A人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得B胚状体是由愈伤组织分化而成的C同一批次的人工种子具有相同的基因型D胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的解析：

23、选D胚状体是由愈伤组织分化而成的，一般具有芽、根的明显分化。植物组织培养过程进行的是有丝分裂，所以每个细胞所含的遗传物质是相同的，因此同一批次的种子具有相同的基因型。9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。下列叙述不正确的是()A通过过程两两融合得到的细胞基因型有9种B过程培养基中植物激素的配比不同C过程需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子D人工种子的种皮中加入植物生长调节剂可促进丛芽的发育解析：选C根据自由组合定律，亲代产生的4种基因型花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉细胞融合(类似于AaBb个体自交)产生9种基因型的融合细胞。

24、图中分别代表植物组织培养的脱分化和再分化阶段，这两阶段目的不同，培养基中生长素、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相同，过程直接培育的人工种子是可育的。10下图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述不正确的是()A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过程培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同C白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同D过程通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂解析：选C当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；而当细胞分裂素的含量高于生长素时，则主要诱导植物组织再

25、分化和芽原基的形成。白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，因为基因的选择性表达，RNA和蛋白质的种类是有差异的。二、非选择题11红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对抗癌症有一定的疗效。下图是红豆杉植株组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：(1)图中为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为_。其中B过程的实质是_。(2)对的培养一般要采用_培养基，并要不断通入无菌空气并进行搅拌，其目的是_。(3)对的培养可获得代谢产物紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括_等。(4)若是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，可选

26、用_(填编号)制成人工种子，该“种子”萌发的幼苗用_处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为_。解析：(1)图中为红豆杉离体的植物器官、组织或细胞(外植体)，为愈伤组织，为试管苗(胚状体), 为植物体，为大量的红豆杉细胞；再分化的实质是细胞内基因的选择性表达。(2)对的培养目的是快速增殖细胞，一般采用液体培养基进行培养。在培养过程中通入空气是为了保证细胞生长过程中氧气的供应，不断搅拌的目的是让细胞和培养液充分接触。(3)培养的后期，由于细胞代谢产物的积累，以及营养物质的消耗等，导致细胞数量减少，其代谢产物减少。(4)红豆杉的花药经培养可获得单倍体，再经秋水仙素处理，可使染色体数目加倍，快速获

27、得纯种植株。如果亲本的基因型为DdTt，则获得纯种植株的基因型有DDTT、DDtt、ddTT、ddtt四种。答案：(1)脱分化、再分化、有丝分裂基因的选择性表达(2)液体保证氧气的供应、使细胞和培养液充分接触(3)活细胞数量减少，某些代谢产物积累(4)秋水仙素DDTT、DDtt、ddTT、ddtt12人工种子是人们模仿天然种子结构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。人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。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，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以通过胚的发育过程形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。“人工种子”的培育过程如图所示，请根据以上材料回答：(1)制造人工种子依据的原理是_，它是经过_技术培育而成的。植物的胚状体是_的产物。(2)包埋胚状体的胶质可以看作种子的哪部分结构？_。(3)某二倍体植物的基因型为DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子，这种种子萌发形成的个体为_，基因型为_。(4)如果外植体为植物的茎尖，通过的处理可使细胞彼此分离，可加入()A15%的盐酸 B淀粉酶C