2.1植物细胞工程的应用（第2课时）

第二章细胞工程第1节第2课时植物细胞工程的应用（课前+课中+课后，三案一体）课前案【预习新知】一、植物繁殖的新途径1.快速繁殖2.作物脱毒二、作物新品种的培育1.单倍体育种（1）方法：花药离体培养→单倍体植株→用秋水仙素处理→纯合子植株→选择符合生产要求的植株。（2）优点①后代是纯合子（填“纯合子”或“杂合子”），能稳定遗传。②明显缩短了育种年限。2.突变体的利用（1）产生原因：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖状态而易受培养条件和诱变因素的影响而产生突变。（2）利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培养成新品种。三、细胞产物的工厂化生产1.依据的技术：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术，即植物细胞培养。2目的：利用植物细胞培养获得目标产物。3.案例：我国利用植物细胞培养技术实现了大量生产人参皂苷；另外，三七、紫草等植物的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。【预习自测】1.葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于快速繁殖。（X）2.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。（X）3.单倍体育种需经过花药离体培养和秋水仙素的小狐狸。（√）4.单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。（X）5.突变体的培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。（√）第2课时植物细胞工程的应用课中案【导】“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。【思】1.植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？2.植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？【议】一、植物繁殖的新途径1.植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。2.培育脱毒苗的原因是什么？无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。3.作物脱毒培育的过程中选材部位和方法是什么？植物顶端分生区附近（如茎尖）；植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术）4.作物脱毒繁殖技术有什么优点？脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物二、单倍体育种1.单倍体育种得到的一定是纯合子吗？单倍体育种得到的不一定是纯合子，但二倍体植株单倍体育种得到的一定是纯合子。2.细胞产物的工厂化生产利用的是植物组织培养过程中的什么结构？其优点是什么？愈伤组织。可以大量生产细胞产物，工厂化、规模化程度高。【展】学生展示讨论结果【评】【检】引导学生总结本节课内容【练】完成课后案第2课时植物细胞工程的应用课后案1．超低温冷冻脱毒法是先用超低温对细胞进行选择性破坏，再用组织培养技术获得脱毒植株的方法。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。下列叙述错误的是（）A．用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少或无病毒B．经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强C．该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性D．超低温处理使大多数细胞都受到了损伤而死亡，存活下来的仅有生长点的分生组织细胞【答案】B【分析】植物组织培养的应用：微型繁殖、作物脱毒(选材应该选择茎尖组织)、制造人工种子、单倍体育种(最大的优点是明显缩短育种年限，得到的全为纯种)、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产。【详解】A、植物的分生区病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，经过人工培养可获得脱毒苗，A正确；B、经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯只是脱毒，并没有获得抗病毒的能力，B错误；C、茎尖分生组织无成熟液泡，不易形成冰晶，C正确；D、与传统茎尖培养脱毒相比，该方法取材不受茎尖长度限制，传统茎尖脱毒法切取茎尖的大小与脱毒效果直接相关，茎尖越小，去病毒机会越大，而超低温冷冻脱毒法是通过超低温处理，大多数细胞都受到了损伤而死亡，存活下来的仅有生长点的分生组织细胞，D正确。故选B。2．下图是培育玉米新品种的过程示意图，相关叙述正确的是（）A．花粉离体培养所用的培养基为固体培养基，培养过程中需要保持黑暗B．植株甲和植株乙都是二倍体，能形成正常的生殖细胞，自交后代不分离C．秋水仙素的作用原理是抑制纺锤丝的形成，也可能导致基因突变D．植株乙与植株丙进行杂交，可以获得三倍体玉米，三倍体玉米是不育的【答案】C【分析】1、据图分析：取植株甲的花粉进行花药离体培养获得幼苗1（单倍体幼苗），然后经秋水仙素处理染色体加倍获得植株乙（一般为二倍体纯合子），幼苗1正常培养获得植株丙（单倍体植株）。2、杂交育种的原理是基因重组；诱变育种的原理是基因突变；单倍体育种和多倍体育种的原理是染色体数目变异。【详解】A、花粉离体培养所用的培养基为固体培养基，培养过程中一般需要保持适宜强度的光照，A错误；B、植株甲的基因型未知，自交后代可能会发生性状分离，植株乙是二倍体纯合子，自交不发生性状分离，B错误；C、秋水仙素的作用原理是抑制纺锤丝的形成，秋水仙素也可能诱导基因发生突变，C正确；D、植株丙是单倍体植株，不能产生配子，因此植株乙与植株丙进行杂交不能产生子代，D错误。故选C。3．下列关于单倍体的叙述错误的是（

）A．只有一个染色体组B．.有的单倍体是可育的C．一定是由配子发育而来的D．利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限【答案】A【分析】在生物的体细胞中，染色体数目不仅可以成倍地增加，还可以成套地减少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的体细胞中有32条染色体，而雄蜂的体细胞中只有16条染色体。像蜜蜂的雄蜂这样，体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，叫作单倍体。【详解】A、体细胞中的染色体数目与本物种配子染色体数目相同的个体，即由配子直接发育而来的个体，叫作单倍体；若配子含有两个染色体组，其直接发育而形成的个体叫做单倍体，但是该单倍体含有2个染色体组，A错误；B、四倍体的配子含有2个染色体组，由四倍体的配子直接发育而形成的个体属于单倍体，但该单倍体含有2个染色体组可育，故有的单倍体是可育的，B正确；C、由配子不经受精，直接发育而来，其体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体称为单倍体，故单倍体一定是由配子发育而来的，C正确；D、单倍体育种是利用单倍体作为中间环节产生具有优良性状的可育纯合子的育种方法；利用单倍体植株培育新品种能明显缩短育种年限，D正确。故选A。4．高山红景天在清朝时期曾被康熙钦封为“仙赐草”，由于人类的过度采摘，现仅分布于我国少部分地区，为濒危物种。其植株中含有红景天苷(一种次生代谢产物)等物质，具有抗衰老、抗肿瘤等作用，研究人员拟利用植物细胞工程技术有效繁殖和保存红景天资源，并有望将其次生代谢产物红景天苷产业化生产。下列有关叙述正确的是（

）A．红景天苷是红景天生命活动必需的化合物B．生长素和细胞分裂素是植物组织培养中影响植物细胞发育方向的关键激素C．红景天的花梗必须要经过高压蒸汽灭菌处理后才可以进行接种培养D．红景天不同细胞经植物组织培养技术获得的新个体基因型相同【答案】B【分析】植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能