2017 2018版高中生物 第二章 细胞工程 22 植物细胞工程的应用 苏教版选修3

第一节植物细胞工程课标内容要求核心素养对接1.阐明植物组织培养技术是利用细胞全能性,在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等,在培养基上培养,使其发育成部分或完整植株的技术。

2.概述植物体细胞杂交是将不同植物体细胞在一定条件下融合成为杂种细胞,继而培育成新植物体的技术。

生命观念：通过植物组织培养技术理解细胞的全能性及原因。

科学思维：理解植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理,以流程图形式表示植物组织培养和植物细胞杂交的过程。

科学探究：尝试探究植物生长素和细胞分裂素的使用顺序及比例对植物组织培养的影响。

一、植物组织培养技术1．概念：利用细胞全能性,在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体等,在培养基上培养,使其发育成部分或完整植株的技术。

2．具体步骤选材：外植体：用于植物组织培养的材料如离体的植物器官、组织、细胞或原生质体。

植物的茎尖、根尖、幼嫩的叶片、花药是植物组织培养中常用的外植体。

↓消毒：用消毒剂除去外植体表面的微生物,消毒后的外植体需要用无菌水充分冲洗,以避免消毒剂对外植体的生长、分化过程产生不良影响。

↓接种：无菌条件下,将外植体置于适宜的培养基上的操作。

接种用的培养基一般都要含有适量的水分、无机盐、碳源、氮源、维生素以及植物激素等。

↓诱导脱分化：将已有特定结构和功能的植物组织,在一定条件下,诱导其细胞改变发育途径,逐步失去原有的分化状态,转变为具有分生能力的细胞的过程。

脱分化后形成愈伤组织。

↓诱导再分化：愈伤组织生长一段时间后,将其转移到新的培养基上继续培养,经诱导分化,形成芽和根等器官,或进一步发育成完整植株,也可以诱导形成胚状体。

↓炼苗移植：使分化形成的幼小植株逐渐适应自然环境,保证幼苗移植到大田能顺利成活。

二、植物体细胞杂交技术1．概念：将自发或人工融合的杂种细胞培育成新品种植物体的技术。

2．环节原生质体的制备：酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁→低速离心分离提纯↓原生质体融合的诱导：化学融合法[聚乙二醇法(PEG)]和物理融合法(电融合法) ↓杂种细胞筛选和培养：两两融合有AA、BB、AB三种类型；融合成功的标志：再生出细胞壁↓杂种细胞脱分化和再分化：技术是植物组织培养,原理是植物细胞的全能性↓杂种植株的再生和鉴定3．应用实例白菜—甘蓝、萝卜和甘蓝、烟草和番茄、马铃薯和番茄、水稻和稻稗。

第2章细胞工程第1节植物细胞工程一、植物细胞工程的基本技术[必备知识]1．细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。

(P31)2．细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。

(P34)3．诱导愈伤组织期间一般不需要光照，在后续的培养过程中，每日需要给予适当时间和强度的光照。

(P35“探究·实践”)5．在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体。

(P37)6．植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面展示出独特的优势。

(P38)[重要图解]1．植物组织培养流程图(P35)植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。

错误!“①错误!②错误!③―→试管苗错误!完整植株”，其中数字序号处填写内容依次为：①外植体、②愈伤组织③根、芽等。

①具体指的是离体培养的植物器官、组织或细胞；脱分化是指在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去特有结构和功能转变成未分化细胞的过程；经脱分化形成的是不定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。

再分化是指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程；植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、用量的比例等都会影响植物细胞的发育方向。

2．植物体细胞杂交技术流程图(P37～38)：人工诱导原生质体融合，融合后得到的杂种细胞再经过诱导可形成愈伤组织，并可进一步发育成完整的杂种植株。

字母a～f表示相关过程，其中a为去除细胞壁的过程，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

b表示人工诱导原生质体融合的过程，诱导的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。

苏教版高中生物教材总目录必修一必修二第一章生命科学和我们第一章生物科学和我们1、身边的生物科学1、身边的生物科学2、生物科学的学习过程2、生物科学的学习过程第二章细胞的化学组成第二章减数分裂和有性生殖1、细胞中的原子和分子1、细胞的减数分裂2、细胞中的生物大分子2、有性生殖第三章细胞的结构和功能第三章遗传和染色体1、生命活动的基本单位——细胞1、基因的分离定律2、细胞的类型和结构2、基因的自由组合定律3、物质的跨膜运输3、染色体变异及其应用第四章光合作用和细胞呼吸第四章遗传的分子基础1、ATP和酶1、探索遗传物质的过程2、光合作用2、DNA的结构和DNA的复制3、细胞呼吸3、基因控制蛋白质的合成第五章细胞增殖、分化、衰老和凋4、基因突变和基因重组1、细胞增殖5、关注人类遗传病2、细胞的分化、衰老和凋亡第五章生物的进化3、关注癌症1、生物进化理论的发展2、生物进化和生物多样性必修三选修一第一章生物科学和我们第一章无茵操作技术实践1、身边的生物科学1、微生物的培养和应用2、生物科学的学习过程2、植物组织培养技术第二章内环境稳态的重要性第二章发酵技术实践1、人体的稳态1、运用发酵技术加工食品2、人体生命活动的调节2、测定发酵食品中的特定成分3、动物生命活动的调节第三章酶的应用技术实践4、植物生命活动的调节1、酶的制备和应用第三章生物群落的演替2、制备和应用固定化酶1、生物群落的基本单位——种群第四章生物化学与分子生物学技术2、生物群落的构成1、生物成分的分离与测定技术3、生物群落的演替2、分子生物学技术第四章生态系统的稳态1、生态系统和生物圈2、生态系统的稳态第五章人与环境1、人类影响环境2、创造人与自然和和谐选修二选修三第一章生物科学与现代农业第一章基因工程1、繁殖与育种技术1、基因工程概述2、植物病虫害和动物疾病的防治2、基因工程的应用3、现代农业3、蛋白质工程第二章生物科学与工业第二章细胞工程1、发酵工程与食品生产1、细胞工程概述2、酶工程2、植物细胞工程3、生物技术与生物工程制药3、动物细胞工程第三章生物科学与健康第三章胚胎工程1、人类辅助生殖技术1、动物的胚胎发育和胚胎工程2、基因诊断与基因治疗2、胚胎干细胞的研究及其应用3、人体器管移植第四章生态工程第四章生物科学与环境保护1、生态工程的原理及类型1、生物污染与生物净化2、关注生态工程的建设2、合理利用生物资源。

高中生物第二章细胞工程 2.1.2 植物细胞工程的实际应用学案新人教版选修32、1、2 植物细胞工程的实际应用学习目标1、举例说明植物细胞工程在植物繁殖方面的应用。

2、列举植物细胞工程在作物新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。

重点难点1、植物繁殖的新途径。

2、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产。

学习流程自主学习当堂检测布置作业学习活动二次备课一、自主学习一、植物繁殖的新途径(阅读P38－39)1、微型繁殖(1)概念：用于快速繁殖优良品种的技术。

(2)属于 (填有性、无性)繁殖，能够保持优良品种的遗传性状。

2、作物脱毒(1)选材部位：植物附近的部位，因，。

(2)优点：提高作物的产量和品质。

3、人工种子(1)组成：由、不定芽、顶芽和腋芽作为保护性外壳的、和提供胚状体进一步发育所需营养的。

如下图：(2)特点：后代无，不受季节、和的限制。

二、作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产(阅读P40－41)1、单倍体育种(1)过程：花药植株的优良品种。

(2)优点：①后代是纯合子，能。

②可明显缩短。

(3)实例：烟草、小麦等。

学习活动二次备课2、突变体的利用(1)过程：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于，因此容易受到培养条件和的影响而产生，从中筛选出对人们有用的，进而培育成新品种。

(2)优点：可以得到 (抗盐、抗病和抗除草剂等)品种和含有 ,的植株。

(3)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、、、生物碱等。

(2)技术：技术。

(3)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。

二、探究新知1、下列属于植物的微型繁殖技术的是()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新个体C、扦插的葡萄枝长成新个体D、柳树芽发育成枝条2、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、方便储藏和运输C、可以随意改变植物的遗传性状D、可快速、大量繁殖3、下列关于细胞产物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三、当堂检测4、下图所示为农作物新品种的育种方式，请据图回答下列问题：(1)图示育种方式涉及到的生物工程技术有：________、________________、________________。

二、作物新品种的培育1、单倍体育种2、突变体的利用3、转基因植物的培育4、植物体细胞杂交的品质和产量水平。

这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性学生思考后回答。

[答案]C二、作物新品种的培育1、单倍体育种单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。

单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。

但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。

2、突变体的利用在植物组织培养的过程中，由于培养细胞一直处于不断地分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。

从这些产生的突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

3、转基因植物的培育（复习旧知识）4、植物体细胞杂交（复习旧知识）【经典例题剖析】例2.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。

（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。

（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。

这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。

（4）试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。

（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。

[答案]（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物（2）细胞分裂素植物生长素（3）叶绿体（4）24 （5）AB、aB、Ab、ab讲练结合，提高学生分析问题能力。

联系生活，列举一些实例，激发学生兴趣。

讲练结合，提高学生分析问题能力。

必修一第一章生命科学和我们1、身边的生物科学2、生物科学的学习过程第二章细胞的化学组成1、细胞中的原子和分子2、细胞中的生物大分子第三章细胞的结构和功能1、生命活动的基本单位——细胞2、细胞的类型和结构3、物质的跨膜运输第四章光合作用和细胞呼吸1、A TP和酶2、光合作用3、细胞呼吸第五章细胞增殖、分化、衰老和凋1、细胞增殖2、细胞的分化、衰老和凋亡3、关注癌症必修二第一章生物科学和我们1、身边的生物科学2、生物科学的学习过程第二章减数分裂和有性生殖1、细胞的减数分裂2、有性生殖第三章遗传和染色体1、基因的分离定律2、基因的自由组合定律3、染色体变异及其应用第四章遗传的分子基础1、探索遗传物质的过程2、DNA的结构和DNA的复制3、基因控制蛋白质的合成4、基因突变和基因重组5、关注人类遗传病第五章生物的进化1、生物进化理论的发展2、生物进化和生物多样性必修三第一章生物科学和我们1、身边的生物科学2、生物科学的学习过程第二章内环境稳态的重要性1、人体的稳态第2节人体生命活动的调节3、动物生命活动的调节4、植物生命活动的调节第三章生物群落的演替1、生物群落的基本单位——种群2、生物群落的构成3、生物群落的演替第四章生态系统的稳态1、生态系统和生物圈2、生态系统的稳态第五章人与环境1、人类影响环境2、创造人与自然和和谐选修一第一章无茵操作技术实践1、微生物的培养和应用2、植物组织培养技术第二章发酵技术实践1、运用发酵技术加工食品2、测定发酵食品中的特定成分第三章酶的应用技术实践1、酶的制备和应用2、制备和应用固定化酶第四章生物化学与分子生物学技术1、生物成分的分离与测定技术2、分子生物学技术选修二第一章生物科学与现代农业1、繁殖与育种技术2、植物病虫害和动物疾病的防治3、现代农业第二章生物科学与工业1、发酵工程与食品生产2、酶工程3、生物技术与生物工程制药第三章生物科学与健康1、人类辅助生殖技术2、基因诊断与基因治疗3、人体器管移植第四章生物科学与环境保护1、生物污染与生物净化2、合理利用生物资源选修三第一章基因工程1、基因工程概述2、基因工程的应用3、蛋白质工程第二章细胞工程1、细胞工程概述2、植物细胞工程3、动物细胞工程第三章胚胎工程1、动物的胚胎发育和胚胎工程2、胚胎干细胞的研究及其应用第四章生态工程1、生态工程的原理及类型2、关注生态工程的建设。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用课下提能一、选择题1．科学家通过植物组织培养可获得人工种子，有关人工种子的说法不正确的是( ) A．可解决有些作物繁殖能力差、结子困难等问题B．属于无性生殖，后代能够保持亲本的优良性状C．经组织培养形成胚状结构，包裹上人造种皮即可D．属于有性生殖，后代具有更大的变异性解析：选D 人工种子属于无性繁殖，这可解决有些作物繁殖能力差、结子困难等问题，A正确；人工种子属于无性生殖，后代能够保持亲本的优良性状，不具有变异性，B正确，D 错误；经组织培养形成胚状结构，包裹上人造种皮即可，C正确。

2．下列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．悬浮培养人参细胞，提取人参皂甙B．利用花药离体培养获得单倍体植株C．将转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育成植株D．通过植物组织培养获得完整植株解析：选A 提取细胞产物人参皂甙运用的原理是细胞增殖；B、C、D项运用的原理都是植物细胞的全能性。

3．马铃薯利用它的块茎进行无性生殖，种植的世代多了以后往往因感染病毒而减产，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．进行远缘植物体细胞杂交C．利用茎尖进行组织培养D．人工诱导基因突变解析：选C 马铃薯种植世代多了以后往往因感染病毒而减产，而不是遗传物质发生变化造成的，因此不需要考虑根据遗传变异的原理进行育种。

其茎尖几乎不含病毒，可以通过组织培养获得脱毒苗。

4．在工业化大量培养植物试管苗的过程中，一般进行如下操作，则正确的操作顺序是( )①诱导形成芽②取合适外植体③诱导形成愈伤组织④诱导形成未分化状态的细胞⑤诱导形成根A．②①③④⑤B．②④③①⑤C．②③④①⑤D．②⑤①④③解析：选B 工业化大量培养植物试管苗的过程为植物组织培养过程，其操作顺序是取离体的器官、组织、细胞(外植体)→诱导形成未分化状态的细胞→诱导形成愈伤组织→诱导形成丛芽、根、胚状体→移栽成活。

2.1.2 植物细胞工程的实际应用1．简述微型繁殖技术。

(重点)2．理解掌握利用植物组织培养的技术培养脱毒苗和人工种子。

(重、难点)3．理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。

(重点)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。

(2)特点⎩⎪⎨⎪⎧ ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖③可实现工厂化生产2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。

(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。

(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。

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)特点①后代无性状分离。

②不受季节、气候和地域限制。

(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。

[合作探讨]探讨1：植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？提示：植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。

植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。

探讨2：作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？提示：对于无性繁殖的作物，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。

而植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

探讨3：根据种子发育所需的营养物质，分析人工种皮内应含有哪些有效成分？提示：适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。

[思维升华]1．微型繁殖(1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。