第2章 1.2 植物细胞工程的应用(Word教参)-【优化指导】2020-2021学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程(人教版)

二　植物细胞工程的应用 课程内容标准 核心素养对接 举例说明植物细胞工程利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产、育种等方式有效提高了生产效率。 1．理解掌握利用植物组织培养的技术在快速繁殖，培养脱毒苗和作物新品种上的培育的作用。(生命观念) 2．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。(社会责任) 一、植物繁殖的新途径 1．快速繁殖 (1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (2)特点 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。 二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)过程：花药离体培养―→单倍体植株纯合子植株。 (2)优点 ①后代是纯合子，能稳定遗传。 ②明显缩短了育种的年限。 2．突变体的利用 (1)产生原因：在植物的组织培养过程中，易受培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。 (2)利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 三、细胞产物的工厂化生产 1．概念：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)，在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 2．优点：植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用细胞产物的工厂化生产获得次生代谢物。植物细胞培养是指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。它不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 3．实例：紫草宁、紫衫醇、人参皂苷的生产 1．判正误 (1)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。(　×　) (2)天然种子萌发后长成的植株容易发生性状分离，人工种子长成的植株性状不分离。(　√　) (3)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(　×　) (4)工厂化生产的细胞产物，其化学成分都是蛋白质。(　×　) 2．微思考 (1)植物的种子发育成完整植株是否体现了全能性？为什么？ 提示　否。因为种子中的胚已经完成早期发育，相当于新植株的幼体，并没有体现出细胞的全能性。 (2)在植物组织培养过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？ 提示　避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。 任务驱动一　植物繁殖的新途径 草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用快速繁殖技术可以培育岀无病毒植株。请回答有关问题： 1．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。 2．从所需条件上来看，微型繁殖与传统育种方法相比的优点有那些？ 提示　微型繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、气候等自然条件的限制。 1．快速繁殖 (1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用植物组织培养的方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导其分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖或微型繁殖。 (2)实质：植物组织培养。 (3)原理：植物细胞的全能性。 (4)微型繁殖技术的优点及应用范围 ①能保持亲本的一切优良性状(高保真)，子代个体具有的遗传物质与亲本的遗传物质相同。 ②选材少，培养周期短，繁殖率高。 ③不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。 ④作物脱毒。 (5)微型繁殖的条件 培养基中加入细胞生命活动所需要的水、矿质元素和小分子有机物，还有激素，更重要的是所有加入的物质都必须是无菌的，操作过程也必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。 [特别提醒]　微型繁殖实际上是一种无性繁殖。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内的遗传物质相同，所以能够保证亲、子代性状相同。 2．作物脱毒 (1)进行作物脱毒的原因：进行无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。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。因而需要进行作物脱毒。 (2)材料的选取：植物分生区附近(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。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。 (3)需要解决的问题：无性繁殖的作物，它