高中生物 2.1.2 植物细胞工程的实际应用学案新人教版选修3

2.1.2 植物细胞工程的实际应用【学习目标】通过阅读教材和补充资料，能够举例说出植物组织培养的应用实例【自主学习】一、植物繁殖的新途径1．植物微型繁殖(快速繁殖) ：（1）微型繁殖技术：繁殖优良品种的技术。

属于有性繁殖还是无性繁殖? 。

（2）优点：①保持优良品种的。

②快速地实现种苗的。

此项技术成本高，从经济效益的角度看，应通过选择高效益、名特优、珍稀等植物进行组培商品化生产，以取得更高的经济效益。

2．作物脱毒：培养材料：，培养方法：。

实例：已培育出脱毒苗。

【补充资料】病毒是农作物的严重病害之一，对于无性繁殖的作物，如薯类、甘蔗、花卉、林木和果树的危害甚尤，常可导致品种的退化甚至灭绝。

病毒在植物体的分布是不均一的，一般，从植物自然生长的顶端（茎尖）到茎干底部，病毒数量呈金字塔形，逐渐增加。

植物茎尖主要包含茎尖分生组织和数个叶原基，由于分生组织细胞分裂速度很快，生命活动非常活跃，病毒或因传播的速度远远比不上细胞的分裂速度，或因植物细胞旺盛的生命活动而受限制，使茎尖分生组织成为不带病毒的无毒区。

3．神奇的人工种子(1)与常规种子相比的优点：①后代无。

②不受和地域限制。

【补充资料：人工种子优点】①固定杂种优势：天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第1代，由于基因重组后代出现性状分离，第2代便参差不齐了。

而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种，可以保持杂种优势。

②快捷高效的繁殖方式：天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1——2次，有些甚至十几年才繁殖一次。

已有研究表明，用1个体积为12L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百平方千米土地，这样也就节约了大量留种地。

③可人为控制植物的生长发育与抗逆性：人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。

与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。

(2)什么是人工种子？指以得到的、、和等为材料，经过包装得到的种子。

(3)人工种子结构（三部分组成）：、和。

【补充资料】从理论上讲，产生体细胞胚是植物界的普遍现象，但目前已知能产生体细胞胚的植物只有200余种。

由于这方面的奥秘还未完全揭开，科学工作者们只得花费巨大的劳动，进行大量的筛选才能获得体细胞胚。

【补充资料】植物的种子繁殖属于有性生殖。

有性生殖过程遵循孟德尔遗传规律。

体细胞胚状体的人工种子繁殖遵循孟德尔遗传规律吗？。

二、作物新品种的培育1．单倍体育种(1)方法：。

(2)优点：①；②。

【补充资料】通过有性繁殖杂交育种的方式培育纯合的隐性性状品种时，隐性性状一旦出现一定是纯合个体，所以杂交育种是获得隐性纯合子的简便方法；但培育纯合的显性性状品种时，显性性状的出现不一定是纯合，还可能是杂合子，所以需要种植多代连续进行选择才可提纯，而用单倍体育种可以大大缩短育种年限。

2．突变体的利用(1)在组织培养中产生的突变来源：。

(2)利用：筛选突变体，进而培育新品种。

3．细胞产物的工厂化生产(1)种类：等。

(2)技术：植物技术。

实例。

※生物育种技术的比较：技术原理处理方法优点缺点诱变育种用物理化学因素处理生物、筛选提高生物变异的频率，使后代变异频率较快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育种进程盲目性大，需大量处理供试材料杂交育种杂交、筛选、纯化使位于不同个体的优良性状，集中于一个个体周期长，难以克服远缘杂交的障碍单倍体育种花药离体培养、秋水仙素处理获得个体均为纯种，明显缩短育种年限技术复杂，须与杂交育种配合多倍体育种秋水仙素处理萌发的种子或幼苗器官大，提高产量和营养成分适用于植物，动物方面难以开展基因工程育种四步骤定向改造生物性状细胞工程育种植物体细胞杂交定向改造生物性状不能按人们的需要表现出亲代的优良性状利用植物激素利用人工合成的一定浓度的生长素溶液处理没有受粉的番茄花蕾，获得无子果实不可遗传【针对训练】1.用植物组织培养技术，可以培养或生产出（）A．食品添加剂 B．无病毒植物 C.人工种子 D．前三项都是2.科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是（）A．彼此性状相似 B．变异频率较高 C．单倍体 D．都是纯合子3.水稻（基因型为AaBb）的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。

以下选项中正确的是（）A、a用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育不需要光照B、a用花药离体培养法获得二倍体植株； b通过减数分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育不需光照C．a用花药离体培养法获得单倍体植株；b 通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育需要光照D．a用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照4、下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A．花药离体培养得到单倍体植株 B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C．人工种子的培育 D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程5、对人工种子正确的解释是（）A．通过科学手段人工合成的种子 B．利用植物组织培养技术获得的种子C．种皮能自我生成的种子 D．人工种子发芽率低6、下列哪一项不是植物繁殖的新途径 ( )A．微型繁殖 B．作物脱毒 C．细胞核移植 D．人工种子7、某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。

为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。

进行离体培养时不应采用该植株的（）A、茎尖B、子房壁C、叶片D、花粉粒8、组织培养技术不能直接用于（）A、快速繁殖B、培育无病毒植株C、植物产品的工厂化生产D、培养抗病菌植株9、用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是（）A、基因重组B、基因突变C、染色体变异D、同源染色体分离10、甲植株开红花，乙植物开黄花。

若培养一植株上同时开红花和黄花，理论上有多种手段。

下列各项不可能的是（）A．取甲乙体细胞杂交再培养 B．把甲乙二植株相互嫁接B．把甲的叶绿体移入乙细胞再培养 D．把甲的细胞核移入乙再培养11、科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状结构(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，所以，又称“体细胞胚”或“花粉胚”。

胚状体在一定的条件下，可以通过个体发育过程形成植株。

将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，便制成了“人工种子”。

人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。

目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。

(1)简要归纳“离体的细胞”进行植物组织培养获得胚状体的过程。

(2)“人工种子”大体由胚状体，包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成。

包埋胚状体的胶质中富含营养物质，这是因为。

为了满足胚状体代谢的需求，“人造种皮”则必须具有良好的性能。

(3)由“人工种子”萌发出的植株是否可育？。

(4)写出“人工种子”商品化的意义(两项)。

(5)培育胚状体利用了这一项生物技术。

在该过程中培养基中需要添加和两种激素，还需要对培养基进行严格的。

(6)利用人工种子繁殖后代属于。

(7)该项技术的成功应用，反映了细胞的性。

传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被扩宽。

目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。

下图为水稻的几种不同的育种方法示意图。

请据图回答：（1）图中A、D方向所示的途径表示_____________育种方式，A→B→C的途径表示_____________育种方式。

两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的途径是__________。

这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在____________________________________。

（2）B方法为_______________________。

（3）E方法原理为________________________。

上述培育新品种的方法中原理相同的有______________。

（4）G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”的环节。

检测目的基因是否表达的方法有。

（5）科学家从悬浮培养的单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子。

目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日等国正着手将人工种子商品化。

离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过______________、____________过程。

人工种子中包埋胚状体的胶质可看作玉米种子的________结构。

（6）由人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株有何区别？。