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1、21.2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用返回返回课标领航课标领航1列举植物细胞工程的实际应用。列举植物细胞工程的实际应用。2举例说明植物繁殖的新途径、作物新品种的培举例说明植物繁殖的新途径、作物新品种的培育方法以及细胞产物的工厂化生产的实例。育方法以及细胞产物的工厂化生产的实例。【重点】【重点】微型繁殖技术的概念、特点及意义。微型繁殖技术的概念、特点及意义。【难点】【难点】人工种子的结构与获取。人工种子的结构与获取。返回返回情景导航情景导航你是否吃过脱毒草莓、你是否吃过脱毒草莓、“纳米纳米”西西瓜等植物细胞工程产品？目前，除瓜等植物细胞工程产品？目前，除了这些水果新品种，植物细胞工
2、程了这些水果新品种，植物细胞工程的实际应用还体现在微型繁殖、作物脱毒、制造人的实际应用还体现在微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子等方面。相信通过植物基因工程和细胞工程工种子等方面。相信通过植物基因工程和细胞工程的进一步发展，会给人类带来更多、更大的惊喜。的进一步发展，会给人类带来更多、更大的惊喜。核心要点突破核心要点突破基础自主梳理基础自主梳理知能过关演练知能过关演练2.1.2植物植物细胞细胞工程工程的的实际实际应用应用返回返回基础自主梳理基础自主梳理一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径1植物微型繁殖技术的概念、特点、意义植物微型繁殖技术的概念、特点、意义(1)概念：快速概念：快速_优良品种
3、的植物组织培养技术。优良品种的植物组织培养技术。(2)特点：保持优良品种的遗传特性。特点：保持优良品种的遗传特性。(3)意义：高效快速地实现种苗的意义：高效快速地实现种苗的_。2作物脱毒作物脱毒(1)选材：无病毒的选材：无病毒的_。(2)结果：高产优质的无病毒植物。结果：高产优质的无病毒植物。繁殖繁殖大量繁殖大量繁殖茎尖茎尖返回返回3人工种子人工种子(1)特点特点后代无后代无_分离。分离。不受季节气候和地域限制。不受季节气候和地域限制。(2)结构：人工结构：人工_ _或不定芽或腋芽。或不定芽或腋芽。(3)获得方法：植物获得方法：植物_。二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育1单倍体育种单倍体
4、育种(1)方法：方法：_离体培养；然后染色体加倍。离体培养；然后染色体加倍。性状性状薄膜薄膜胚状体胚状体组织培养组织培养花药花药返回返回(2)优点优点后代稳定遗传，都是后代稳定遗传，都是_。明显明显_育种年限育种年限(当年当年)。2突变体的利用突变体的利用(1)产生：植物组织培养过程中，培养细胞一直处产生：植物组织培养过程中，培养细胞一直处于不断分生状态，容易受到培养条件和外界压力于不断分生状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。的影响而发生突变。(2)利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新品种。品种。纯合子纯合子缩短缩短返回返回三、细胞产物
5、的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产1产物种类：产物种类：_、_、_、药物、药物、香料、生物碱等。香料、生物碱等。2生产技术：生产技术：_技术。技术。蛋白质蛋白质脂肪脂肪糖类糖类组织培养组织培养返回返回核心要点突破核心要点突破微型繁殖与无性繁殖、作物脱毒、单微型繁殖与无性繁殖、作物脱毒、单倍体育种的比较倍体育种的比较1微型繁殖与无性繁殖微型繁殖与无性繁殖微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分
6、裂，亲、子代细胞内子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。这种技术可以高效快速地实现种苗传特性不变。这种技术可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。的大量繁殖。返回返回2微型繁殖与作物脱毒微型繁殖与作物脱毒微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、矿质养料和小分子有机物，还有植物激素，的水、矿质养料和小分子有机物，还有植物激素，更重要的是所有加入物质必须是无菌的，操作过程更重要的是所有加入物质必须是无菌的，操作过程必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。
7、的。作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒，采作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的，如茎尖、根尖。的，如茎尖、根尖。返回返回3单倍体育种与微型繁殖单倍体育种与微型繁殖单倍体育种的优点是后代无性状分离，能够稳定遗单倍体育种的优点是后代无性状分离，能够稳定遗传，即后代都是纯合子；明显缩短育种年限，只需传，即后代都是纯合子；明显缩短育种年限，只需一年就可获得纯种。采用的技术是微型繁殖技术，一年就可获得纯种。采用的技术是微型繁殖技术，单倍体育种的方法是花药离体培养，获得单倍体，单倍体育种的方法是花药离体
8、培养，获得单倍体，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。然后用秋水仙素处理，获得纯合子。返回返回 (2011年湖北宜昌高二检测年湖北宜昌高二检测)如图列举了几种植如图列举了几种植物的育种方式，请据图回答相关问题。物的育种方式，请据图回答相关问题。(1)甲育种方式称为甲育种方式称为_。(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中c常常常取用茎尖的原因是常取用茎尖的原因是_。返回返回(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原因是因是_。(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞，最常丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞
9、，最常采用的方法是采用的方法是_。在通过丙方式。在通过丙方式获得转基因植株的过程中，核心步骤是获得转基因植株的过程中，核心步骤是_。(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比，甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比，其优点是其优点是_。返回返回【尝试解答】【尝试解答】(1)植物体细胞杂交植物体细胞杂交(2)茎尖不带病毒或很少被病毒感染茎尖不带病毒或很少被病毒感染(3)愈伤组织细胞处于不断分裂的状态，易受到培养愈伤组织细胞处于不断分裂的状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变条件和外界压力的影响而产生突变(4)农杆菌转化法基因表达载体的构建农杆菌转化法基因表达载体的构建(5)能克服不
10、同物种间远缘杂交不亲和的障碍能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍【解析】【解析】该题主要考查了杂交育种、诱变育种和该题主要考查了杂交育种、诱变育种和基因工程育种以及植物体细胞杂交，其中诱变育种基因工程育种以及植物体细胞杂交，其中诱变育种和基因工程育种都属于作物新品种的培育方法。和基因工程育种都属于作物新品种的培育方法。返回返回(1)由由a、b两种细胞通过一定的技术手段获得两种细胞通过一定的技术手段获得c，属，属于植物体细胞杂交，能克服远缘杂交不亲和的障于植物体细胞杂交，能克服远缘杂交不亲和的障碍。碍。(2)植物分生区附近植物分生区附近(如茎尖如茎尖)的病毒极少，甚至没有的病毒极少，甚至没有病毒
11、，因此常用茎尖进行组织培养获得脱毒苗。病毒，因此常用茎尖进行组织培养获得脱毒苗。(3)由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态，容易由于愈伤组织一直处于不断分裂的状态，容易受到培养条件和外界压力受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等如射线、化学物质等)的的影响而发生突变。影响而发生突变。返回返回(4)将外源基因导入受体植物细胞的方法，最常用将外源基因导入受体植物细胞的方法，最常用的是农杆菌转化法。的是农杆菌转化法。(5)植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种植物体细胞杂交和基因工程都能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍，而传统杂交育种由于间远缘杂交不亲和的障碍，而传统杂交育种由于生殖隔离而不能
12、实现种间杂交。生殖隔离而不能实现种间杂交。【互动探究】【互动探究】(1)要提取大量的细胞产物，一般要提取大量的细胞产物，一般从愈伤组织阶段还是从新植物中获取？从愈伤组织阶段还是从新植物中获取？(2)丁过程存在基因重组吗？丁过程存在基因重组吗？返回返回【提示】【提示】(1)愈伤组织。愈伤组织。(2)不存在。不存在。【探规寻律】【探规寻律】(1)培养无病毒作物时，取材一定是培养无病毒作物时，取材一定是植物的分生区附近，因为此组织很少被病毒感染，植物的分生区附近，因为此组织很少被病毒感染，甚至无病毒。甚至无病毒。(2)微型繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、子代微型繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、子
13、代细胞内的遗传物质不变。细胞内的遗传物质不变。返回返回人工种子的制备人工种子的制备1人工种子的制备人工种子的制备人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所产生的体细胞胚或具有发育成完整植株的分生组织产生的体细胞胚或具有发育成完整植株的分生组织(如胚状体、芽和茎段等如胚状体、芽和茎段等)，包裹在一层含有营养物，包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒。制备的人工种子具能够发育成完整植株的小颗粒。制备的人工种子具备类似天然种子的基本结构和功能，主要由三部分备类
14、似天然种子的基本结构和功能，主要由三部分组成组成(如右下图如右下图)：返回返回一是胚状体一是胚状体(分生组织分生组织)，它相当于，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是供胚状体维持生命力结构；二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的乳；三是具有保护作用的“人工种皮人工种皮”。返回返回2人工种子与天然种子相比，突出的优点人工种子与天然种子相比，突出的优点(1)可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。繁殖。(2)固定杂种优势。
15、天然种子是有性繁殖，往往杂种固定杂种优势。天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第优势只能体现在第1代，第代，第2代便参差不齐了。而人代便参差不齐了。而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种,即可保持杂种优势。即可保持杂种优势。(3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1个体积个体积为为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百万粒人工种子，可供种植几百km2地地,这样也就节约了大量留种地。这样也就节约了大量留种地。
16、返回返回(4)可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚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、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、减较，人工种子技术具有
17、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。少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。返回返回 请根据以下材料回答：请根据以下材料回答：人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，是由非能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，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“体细胞胚体细
18、胞胚”或或“花粉胚花粉胚”。胚状体在一定的条件。胚状体在一定的条件下，可以生长发育形成植株。胚状体可从悬浮培养下，可以生长发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可以通过试管培养的茎尖、芽的单细胞中得到，也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在能提供营尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在能提供营返回返回养的胶质中，便成了所谓的养的胶质中，便成了所谓的“人工种子人工种子”。培育过。培育过程如图所示：程如图所示：(1)人工种子的制备是依据什么原理进行的？人工种子的制备是依据什么原理进行的？_。返回返回(2)包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分结构？包埋胚状体的胶质
19、可看做是种子的哪部分结构？ _。在植物的个体发育中这种结构来自。在植物的个体发育中这种结构来自_。(3)某二倍体植物基因型为某二倍体植物基因型为DdTt，利用这种生物技术，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚花粉胚”，也可制成人工种子。这种种子萌发形成的个体称为也可制成人工种子。这种种子萌发形成的个体称为_，基因型为，基因型为_，从生殖，从生殖类型看属于类型看属于_生殖。生殖。返回返回(4)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过如果获取的外植体为植物的茎尖，通过的处的处理可使细胞彼此分离，可加入理可使细胞彼此分离，可加入()A15%的盐酸的盐酸
20、B淀粉酶淀粉酶C果胶酶果胶酶 D胰蛋白酶胰蛋白酶(5)表示脱分化的过程，其实质是表示脱分化的过程，其实质是_。表示再分化的过程，其实质是表示再分化的过程，其实质是_。返回返回【尝试解答】【尝试解答】(1)细胞的全能性细胞的全能性(2)胚乳受精胚乳受精极核极核(3)单倍体单倍体DT、Dt、dT、dt有性有性(4)C(5)使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达，导使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变致了细胞形态、结构和功能的改变【解析】【解析】人工种子培育的原理是细胞的全能性，人工种子培育的原理是细胞的全能性，即生物的体细胞具有发育为完整个体的潜能。据此即生物的体细胞具
21、有发育为完整个体的潜能。据此原理，采用植物组织培养技术，可将单个细胞培育原理，采用植物组织培养技术，可将单个细胞培育成具有根、芽的胚状体，再将其用人工制造的胚乳成具有根、芽的胚状体，再将其用人工制造的胚乳包裹，就成为人工种子。在植物的个体发育中，胚包裹，就成为人工种子。在植物的个体发育中，胚乳是由受精极核发育成的。通过花药离体培养，形乳是由受精极核发育成的。通过花药离体培养，形返回返回成的植株是单倍体。基因型为成的植株是单倍体。基因型为DdTt的植物能产生的植物能产生DT、Dt、dT和和dt四种花粉。花粉是雄蕊的花药四种花粉。花粉是雄蕊的花药产生的，由花粉培育成单倍体的过程，可以看成产生的，由
22、花粉培育成单倍体的过程，可以看成是有性生殖。植物细胞之间的胞间层主要由果胶是有性生殖。植物细胞之间的胞间层主要由果胶质构成，用果胶酶就可以将细胞分离。脱分化的质构成，用果胶酶就可以将细胞分离。脱分化的实质是使不分裂的细胞恢复分裂能力，再分化的实质是使不分裂的细胞恢复分裂能力，再分化的实质是使分裂的细胞在形态、结构和功能上再次实质是使分裂的细胞在形态、结构和功能上再次发生变化，这种变化是基因选择性表达的结果。发生变化，这种变化是基因选择性表达的结果。返回返回【探规寻律】【探规寻律】(1)单倍体育种的过程需要进行花单倍体育种的过程需要进行花药离体培养，得到染色体减半的单倍体，所以属药离体培养，得到
23、染色体减半的单倍体，所以属于有性生殖。于有性生殖。(2)胚状体可以由三种途径产生：胚状体可以由三种途径产生：a.由已脱分化的由已脱分化的外植体直接产生；外植体直接产生；b.由愈伤组织产生；由愈伤组织产生；c.由悬浮细由悬浮细胞培养产生。胞培养产生。返回返回跟踪训练跟踪训练下图是人工种子的结构简图，对其叙述下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是不正确的是()返回返回A人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素养物质，还可以添加农药和植物激素B人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节
24、省大量的粮食省大量的粮食C人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结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、胚轴和胚人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构根等结构返回返回解析：解析：选选D。人工种子是经植物组织培养获得具有。人工种子是经植物组织培养获得具有生根发芽能力的胚状体后，包裹上人工种皮而形成生根发芽能力的胚状体后，包裹上人工种皮而形成的。在人工种子的胚乳中除了添加种子萌发所需的的。在人工种子的胚乳中除了添加种子萌发所需的营养物质外，还可以添加农药、植物激素、固氮菌营养物质外，还可以添加农药、植物激素、固氮菌等。等。返回返回知能过关演练知能过关演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用