新教材高中生物选择性必修3课件：2 1 2 植物细胞工程的应用(人教版)

第2课时植物细胞工程的应用知识点1知识点2课时作业随堂检测///////1245/////////////////////网络构建·晨读必背3///////植物繁殖的新途径和作物

新品种的培育1联想质疑自主梳理1.植物繁殖的新途径高效快速保持顶端分生区茎尖2.作物新品种的培育单倍体诱导染色体加倍育种的年限不断增殖培养条件诱变因素对人们有用(1)快速繁殖不仅可以高效、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。()(2)作物脱毒后不再感染病毒。()(3)单倍体育种只是为了获得单倍体。(

)(4)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织。(

)(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖。(

)√××√√[典型例题]

(2021·河北邢台期末)下列属于植物的快速繁殖技术的是(

)A.用兰花的芽尖组织培育兰花幼苗

B.水稻种子萌发并长成新个体C.扦插的葡萄枝长成新个体

D.柳树芽发育成枝条解析将兰花的芽尖组织经植物组织培养技术培育成兰花幼苗，可以达到快速繁殖的目的，属于快速繁殖，A正确；水稻种子萌发并长成新个体、扦插的葡萄枝长成新个体均没有使用植物组织培养技术，不属于快速繁殖，B、C错误；柳树芽发育成枝条，没有发育成新植株，不属于快速繁殖，D错误。A[变式训练1]

(2021·江苏徐州检测)利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会因感染病毒而减产，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.在田间喷洒消毒剂 C.利用茎尖进行组织培养

D.人工诱导基因突变

解析

进行作物脱毒时常采用茎尖作为外植体，原因是茎尖病毒极少，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒，C符合题意。C[变式训练2]

下列关于植物组织培养及其应用的说法中，不正确的是(

)A.植物体任何部位的活细胞均可作为组织培养的外植体B.不同培养阶段的培养基中生长素与细胞分裂素的比例应不同C.单倍体育种和转基因植物的培育需要利用植物组织培养技术D.利用植物组织培养技术可实现某些重要细胞产物的工厂化生产解析用于组织培养的细胞必须具有完整的细胞核，但是植物体有些部位的细胞不含细胞核，如成熟的筛管细胞无核；组织培养过程中的脱分化和再分化阶段所需的生长素、细胞分裂素的比例不同；单倍体育种和转基因植物的培育都要经过植物细胞到植株的过程，需要用植物组织培养技术；利用某些细胞能得到特定的产物，故可通过组织培养使细胞数量增加，进而增加产物产量，实现工厂化生产。A★作物脱毒，能提高作物产量和品质。1.为什么植物微型繁殖技术可以保持优良品种的遗传特性？

提示：植物组织培养过程中细胞只进行有丝分裂，因此是一种无性繁殖的技术；无性繁殖的后代其遗传物质组成与亲代一致。2.为什么马铃薯、草莓和香蕉种植多年后，其产量会越来越低，品质会越来越差？

提示：①这些作物通常使用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代；②病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。★玉米单倍体育种流程图3.单倍体育种包括哪些主要步骤？提示：花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍。4.为什么单倍体育种能大大缩短育种的年限？提示：大多数单倍体植株的细胞只有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，进而缩短育种年限。(1)单倍体育种的流程不仅包括花药(花粉)离体培养，还包括人工诱导染色体加倍，所以单倍体育种得到的一般是纯合的二倍体植株，而不是单倍体植株。(2)花药(花粉)离体培养是以花药(花粉)作为外植体的植物组织培养；从技术层面上看，它是一种无性繁殖(组织培养)的技术；从生殖方式上来看，却是一种有性生殖(单性生殖)。(3)体细胞诱变育种的原理是突变，即基因突变和染色体变异。

细胞产物的工厂化生产2联想质疑自主梳理细胞产物的工厂化生产不是植物基本的生命活动所必需酚萜氮抗病色素低化学合成离体单个植物细胞细胞团季节天气人参皂苷(1)植物的次生代谢物主要是酚类、萜类和含氮化合物等小分子有机物，是其基本生命活动所必需的物质。()提示：一般认为次生代谢物是植物基本生命活动非必需的物质。(2)植物细胞培养的原理主要是植物细胞的全能性。(

)提示：细胞全能性不是植物细胞培养的原理，植物细胞培养的原理主要是细胞增殖。(3)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，现已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。()××√[典型例题]

将紫草细胞进行细胞培养，诱导其脱分化产生愈伤组织，再对愈伤组织进行悬浮培养使其大量增殖，以获取大量的紫草宁。下列关于紫草宁的工厂化生产的叙述，错误的是(

) 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.培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞 C.培养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.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分

解析细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一，A正确；培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞，B正确；培养的愈伤组织不需要再分化就能产生特定的细胞产物，C错误；培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分，D正确。C(1)初生代谢与次生代谢的区别(2)植物组织培养与植物细胞培养的区别★红豆杉★人参皂苷的分子结构1.什么是紫草宁？其有何药用价值？

提示：紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。2.植物次生代谢物有何主要特点？

提示：①一般不是植物基本生命活动所必需的物质；②含量很低；③有些不能或难以通过化学合成途径得到。细胞产物的工厂化生产往往需要将组织培养进行到愈伤组织阶段，然后对愈伤组织细胞进行悬浮培养。网络构建·晨读必背3思维导图微型单倍体育种次生晨读必背1.这种用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象的称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。它不仅可以高效、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。2.科学家发现植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。3.单倍体育种可以先通过花药(或花粉)培养得到单倍体植株，然后经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。4.植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。次生代谢物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)。随堂检测41.(2021·河北九校联考)甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。为保证甘薯的品质和产量，目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒种苗。通常情况下与这一过程无关的是(

) ①有丝分裂②减数分裂③全能性④分化⑤基因突变⑥染色体变异 A.①②③ B.④⑤⑥

C.①③④ D.②⑤⑥

解析分生组织离体培养获得种苗的过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，不会发生减数分裂，①正确、②错误；该过程采用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性，③正确；再分化过程涉及细胞的分化，④正确；通常情况下培育脱毒苗的过程没有涉及基因突变和染色体变异，⑤⑥错误。DC2.(2021·山西太原期末)下列过程中不需要采用植物组织培养技术的一项是(

) A.植物体细胞杂交得到番茄马铃薯杂种植株 B.切取草莓幼苗的茎尖，获得脱毒的草莓苗 C.秋水仙素处理萌发的种子得到多倍体植株 D.菊花的组织培养

解析植物体细胞杂交过程中，需要利用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株，A错误；切取草莓幼苗的茎尖，获得脱毒的草莓苗，需要采用植物组织培养技术，B错误；用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗后，由植株正常生长、发育就可获得多倍体植株，不需要采用植物组织培养技术，C正确；菊花的组织培养需要利用植物组织培养技术将植物体细胞培养成植株，D错误。B3.(2021·济南调研)如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是(

)A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例C.经过程①细胞的形态和结构未发生变化D.过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖解析细胞全能性以细胞发育成个体或分化成其他各种细胞为标志，A错误；过程①是脱分化，而决定植物脱分化和再分化的关键因素是培养基中植物激素的种类和比例，因此该过程需控制好培养基中植物激素的比例，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，形成不定形的薄壁组织团块，B正确、C错误；过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖，D错误。4.(2021·河北唐山调研)科研人员用甲基磺酸乙酯处理野生烟草的愈伤组织后，培育出了抗盐碱的烟草。甲基磺酸乙酯的作用是(

) A.诱发愈伤组织细胞发生突变 B.诱导愈伤组织细胞中染色体数目加倍 C.对愈伤组织进行消毒 D.诱导愈伤组织再分化出芽和根

解析甲基磺酸乙酯是一种化学物质，能有效诱发愈伤组织细胞发生突变，从而形成符合生产要求的突变新品种，A正确。A5.请回答下列问题：(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的________________，繁殖种苗的速度________________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部_____________________________________________________________。(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免________________的污染。(3)二倍体植物(基因型为Aa)的花粉离体培养获得的植株进行________________才能使其结实产生后代(甲)，否则该植株只有通过________________的方式才能产生后代(乙)。甲、乙两种植株中，能产生可育花粉的是________________植株，该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为________________种。花药离体培养在育种上的特殊意义是________________，从而开辟育种新途径。(4)将某种植物的试管苗在含不同浓度蔗糖的培养基上培养一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图所示。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是________________，单株鲜重的变化趋势是________________。(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖的浓度，以便提高试管苗的自养能力。答案(1)遗传特性快遗传信息(2)微生物(3)染色体数目加倍无性繁殖甲1可明显缩短育种年限(4)逐渐减小先增大后减小(5)降低解析(1)叶肉细胞具有全能性，具有该植物的全部遗传信息，可经植物组织培养形成完整个体。该技术属于无性繁殖，能保持亲本优良性状且繁殖速度快。(2)植物组织培养全过程需要无菌操作，防止微生物污染。(3)二倍体植物的花粉离体培养获得的植株是单倍体，无法产生配子，只有将其染色体数目加倍才能结实产生二倍体后代(甲)，否则只能通过无性繁殖的方式继续产生单倍体的后代(乙)。甲植株是二倍体，能通过减数分裂产生可育花粉，乙植株是单倍体，无法通过减数分裂产生花粉。原二倍体植株的基因型是Aa，其花粉的基因组成是A或a，所以甲植株的基因型是AA或aa，其产生的可育花粉的基因组成为A或a一种。花药离体培养在育种上的特殊意义是可明显缩短育种年限。(4)据题图可知，随着培养液中蔗糖浓度的增加，光合作用强度(虚线)逐渐减小，而单株鲜重(实线)则是先增大后减小。(5)随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度逐渐减小，所以要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应降低培养基中蔗糖的浓度，以提高试管苗的自养能力。课时作业5知识点1植物繁殖的新途径1.(2021·沭阳高二月考)在上海世博会上，荷兰馆展出该国的国花郁金香，鲜艳夺目，它是用名贵的郁金香品种的茎尖细胞人工培育而成的。这一培育技术反映了(

) A.细胞具有增殖的功能

B.细胞具有分化的功能 C.分化的细胞具有全能性

D.生物体具有顽强的生命力

解析茎尖发育成了完整个体，说明了分化的细胞具有全能性，C正确；细胞具有增殖的能力是形成子细胞，A错误；细胞分化是形成不同形态结构和功能的细胞，B错误；不能说明生物体具有顽强的生命力，D错误。CB2.(2021·广西南宁期末)下图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列叙述正确的是(

)A.带叶原基的芽与植物体其他组织中的病毒含量相同B.可推测②过程的温度处理有利于组织中的病毒失去活性C.过程③、④均属于再分化，所以培养基A和B各成分含量相同D.图中获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变解析带叶原基的芽几乎不含病毒，故与植物体其他组织中的病毒含量不同，A错误；经过热水处理脱毒效果好与阻碍病毒进入有关，其作用是使组织中的病毒在图中处理温度下部分或全部失活，B正确；过程③、④所用培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同，C错误；题图中脱毒苗的培育过程采用了植物组织培养技术，其体现了植物细胞的全能性，遗传物质不会改变，D错误。3.(2021·福建福州期末)如图是对基因型为Aabb的玉米所进行的处理，据图分析下列叙述错误的是(

)BA.过程a所采取的技术手段是花药离体培养B.过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因型的玉米C.c和d分别是脱分化和再分化过程D.图中过程a能够说明植物细胞具有全能性解析过程a要采用花药离体培养，A正确；基因型为Aabb的玉米能产生2种基因型的花粉：Ab和ab，经花药离体培养后可得到2种单倍体幼苗，幼苗再经秋水仙素处理后得到Aabb和aabb这2种基因型的玉米，B错误；c是脱分化过程，d是再分化过程，C正确；过程a是将植物细胞培育成植物个体，能够说明植物细胞具有全能性，D正确。4.(2021·周口市期末)下图是利用三倍体香蕉的茎尖培养脱毒香蕉植株的过程示意图，下列叙述正确的是(

)DA.①～③过程中发生了有丝分裂和减数分裂B.①阶段需要生长素而③阶段仅需要细胞分裂素C.①阶段细胞增殖能力强，细胞分化速度快D.X阶段的细胞高度液泡化，排列疏松而无规则解析①～③过程中发生了有丝分裂，但没有发生减数分裂，A错误；①、③阶段都需要生长素和细胞分裂素，只是两种激素的比例不同，B错误；①阶段细胞增殖能力强，细胞脱分化，C错误；X是经过①脱分化过程形成的愈伤组织，其细胞高度液泡化，排列疏松而无规则，D正确。知识点2作物新品种的培育5.下列关于植物细胞工程的叙述，错误的是(

)A.电融合法可以诱导植物原生质体的融合B.用花粉离体培养获得的抗病植株，其细胞仍具有全能性C.诱导离体胡萝卜韧皮部细胞形成幼苗的过程中没有出现基因重组D.通过体细胞杂交技术培育杂种植株的过程不涉及染色体数目变异解析诱导离体胡萝卜韧皮部细胞形成幼苗的过程是有丝分裂，基因重组发生在减数分裂过程中，C正确；通过体细胞杂交技术培育杂种植株的过程染色体数目变成了原来两种植物的染色体之和，涉及染色体数目变异，D错误。DC6.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。7.(2021·河北唐山调研)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新品种的方法如下：C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④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.③过程必须经过受精作用解析该育种方法为单倍体育种，可大大缩短育种年限，A错误，C正确；①是杂交，②是减数分裂，③是花药离体培养，④是用秋水仙素处理使单倍体的染色体数目加倍，B错误；③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。8.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抑制D.DNA复制容易受抑制解析在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的影响而产生突变。A知识点3细胞产物的工厂化生产9.(2021·山东日照调研)下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是(

)A.快速繁殖能保持亲本的优良性状B.采用茎尖部位的组织进行组织培养容易获得抗病毒植株C.利用细胞培养技术获得紫草宁，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，克服了不同物种远缘杂交不亲和的障碍B解析快速繁殖技术属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状，A正确；在植物分生区如茎尖附近，病毒含量极少，甚至无病毒，采用茎尖部位的组织进行组织培养，可以获得脱毒植株，不能获得抗病毒植株，B错误；组织培养技术可广泛应用于细胞产物(如紫草宁)的工厂化生产，C正确；白菜和甘蓝属于不同物种，它们之间存在生殖隔离，因此利用植物体细胞杂交技术培育的白菜—甘蓝，能够克服不同物种远缘杂交不亲和的障碍，D正确。10.下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，相关叙述正确的是(

)BA.①过程是脱分化，②过程是再分化B.①过程中不需要光，但需控制好培养基中植物激素的比例C.②过程需用一定浓度的纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织，有利于细胞分散D.③过程是再分化，植物激素的比例一般是细胞分裂素高于生长素解析①是脱分化过程，但②不是再分化过程，A错误；①是脱分化过程，该过程不需要光，但需控制好培养基中植物激素的比例，B正确；③过程是分散细胞，纤维素酶和果胶酶是去除细胞壁，不是用来分散植物组织细胞的，C错误；③过程是细胞增殖，D错误。11.(2021·河北张家口调研)紫草宁是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞生产紫草宁，下列相关操作不合适的是(

) A.对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既可保证细胞活性也可减轻污染 B.培养基中要加入植物激素保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织 C.调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株 D.在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应

解析对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既可保证细胞活性也可减轻污染，A正确；培养基中要加入生长素和细胞分裂素类植物激素保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织，B正确；紫草宁可在愈伤组织时期获得，无需再分化得到完整的植株，C错误；在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应，D正确。C12.(2021·广西南宁调研)红豆杉因其次生代谢产物紫杉醇的显著治癌效果而备受关注。为了获得紫杉醇，可以先用植物外植体获得愈伤组织，然后在生物反应器中悬浮培养。请回答下列问题： (1)以该植物的幼茎、树皮、针叶作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是___________________________________________ _________________________________________________________________。

研究发现用幼嫩茎段比成年老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高，原因是幼嫩茎段细胞分化程度较________________________。(2)可采用________________(部位)进行植物组织培养获得脱除病毒的红豆杉。与从红豆杉树皮中直接提取相比，通过茎段组培获得的愈伤组织悬浮培养生产紫杉醇的优点是_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)二倍体愈伤组织细胞经________________处理，会产生染色体加倍的细胞。(4)不同有机溶剂及其组合作为浸提溶剂对紫杉醇的得率的影响如下图所示。注：1：甲醇；2：乙醇；3：丙酮；4：二氯甲烷；5：乙酸乙酯；6：甲醇－乙醇；7：甲醇－丙酮；8：甲醇－二氯甲烷；9：甲醇－乙酸乙酯；10：乙醇－丙酮；11：乙醇－二氯甲烷；12：乙醇－乙酸乙酯；13：丙酮－二氯甲烷；14：丙酮－乙酸乙酯；15：二氧甲烷－乙酸乙酯从溶剂单独和混合提取效果的角度分析，可得出的结论有：单一溶剂作为提取紫杉醇的浸提溶剂时，________________的提取效果最佳；溶剂混合浸提时，________________作为浸提溶剂提取紫杉醇效果最好。答案(1)幼茎、树皮、针叶的细胞都具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株低(2)茎尖可以在生物反应器中大规模培养细胞，并且通过控制培养条件使培养细胞合成大量紫杉醇(3)秋水仙素(或低温)(4)甲醇乙醇—二氯甲烷解析(1)植物的幼茎、树皮、针叶作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是利用了植物细胞的全能性。研究发现用幼嫩茎段比成年老枝更易产生愈伤组织，且时间早，诱导率高，原因是幼嫩茎段细胞分化程度较低，全能性高。(2)由于茎尖含病毒很少或没有，所以可采用茎尖进行植物组织培养获得脱除病毒的红豆杉。与从红豆杉树皮中直接提取相比，通过茎段组培获得的愈伤组织悬浮培养生产紫杉醇的优点是可以在生物反应器中大量培养植物细胞，并且通过控制培养条件使培养细胞合成大量的紫杉醇。(3)二倍体愈伤组织细胞经秋水仙素(低温)处理，会产生染色体加倍的细胞。(4)由柱形图分析可知，单一溶剂作为提取紫杉醇的浸提溶剂时，甲醇的提取效果最佳；