第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第2章　细胞工程 第1节　植物细胞工程 第2课时　植物细胞工程的应用 [学习目标] 1.举例说明植物细胞工程在生产实践中的应用。 2.认识到利用快速繁殖、脱毒、次生代谢产物生产，育种等方式有效提高了生产效率。 第2课时　植物细胞工程的应用 [对应学生用书第32页] 一、植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 （1）快速繁殖技术：快速繁殖优良品种的 　植物组织培养　⁠技术。 （2）特点 植物组织培养　 第2课时　植物细胞工程的应用 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　⁠培养技术来脱去病毒，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。 分生区附近　 分生区附近　 无病毒　 茎尖组织　 马铃薯　 第2课时　植物细胞工程的应用 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　⁠。 花药　 单倍体　 稳定遗传　 育种的年限　 第2课时　植物细胞工程的应用 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　⁠。 培养条件　 诱变因素　 化学物质　 产生突变　 突变体　 新品种　 第2课时　植物细胞工程的应用 三、细胞产物的工厂化生产 1.次生代谢物 （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。 （2）作用：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。 不是植物基本的生命活动所必需　 抗病　 抗虫　 药物　 香 料　 色素　 第2课时　植物细胞工程的应用 4.实例：利用紫草细胞的组织培养生产的 　紫草宁　⁠具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的 　紫杉醇　⁠具有高抗癌活性。 紫草宁　 紫杉醇　 2.生产技术手段： 　植物组织培养　⁠技术。 3.优点： 　生产速度快　⁠。 植物组织培养　 生产速度快　 第2课时　植物细胞工程的应用 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。（　×　） （2）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。（　×　） × × （3）单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。（　×　） （4）突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。（　√　） （5）工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。（　×　） × √ × 第2课时　植物细胞工程的应用 [对应学生用书第33页] 知识点一　植物繁殖的新途径 　　资料一　运用组织培养，一个植株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且可以保持优良品种的遗传特性。例如一株葡萄一年可以繁殖3万多株，一株兰花一年可以繁殖400万株。 第2课时　植物细胞工程的应用 资料二　生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%～50%。病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等，而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。 （1）从所需条件上来看，快速繁殖与传统育种方法相比的优点有哪些？ 提示：快速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；可以保持优良品种的遗传特性；高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 第2课时　植物细胞工程的应用 （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。而植物顶端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。 第2课时　植物细胞工程的应用 比较快速繁殖与作物脱毒 概念（原理） 特点 快速繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 ①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可实现工业化生产 作物脱毒 植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，取茎尖或根尖进行组织培养形成脱毒植株 ①获得高产、优质的脱毒植株 ②繁殖速度快，保持植株的遗传特性 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 2.某株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，可以利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。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 第2课时　植物细胞工程的应用 解析　茎尖一般没有病毒积累，分裂能力强，可作为植物组织培养的材料，A不符合题意；子房壁细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，B不符合题意；叶片细胞属于体细胞，可作为植物组织培养的材料，C不符合题意；花粉粒是经减数分裂形成的，在此过程中发生了基因重组，因而不一定能保持亲本的优良性状，D符合题意。 答案　D 第2课时　植物细胞工程的应用 知识点二　作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 1.如图为植物细胞工程中单倍体育种和突变体的利用过程，请据图分析回答： 第2课时　植物细胞工程的应用 （1）单倍体育种的优点有哪些？ 提示：后代都是纯合子，能稳定遗传；极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 （2）为什么培养至愈伤组织时才进行诱变处理？ 提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，不断进行DNA分子的复制，易发生基因突变。 （3）诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？ 提示：不都可以利用。因为基因突变具有多害少利性，即得到的突变体大多是有害的。 第2课时　植物细胞工程的应用 2.阅读教材第41页“细胞产物的工厂化生产”的内容，回答下列问题： （1）什么是植物细胞培养？ 提示：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。 （2）细胞产物的工厂化生产具有哪些优势？ 提示：细胞产物的工厂化生产对植物资源的破坏小，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。 提示：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。 第2课时　植物细胞工程的应用 （3）我国在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果？ 提示：利用植物细胞培养生产紫草宁，筛选出了高产紫杉醇的细胞，我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。 第2课时　植物细胞工程的应用 1.单倍体育种和突变体的利用 项目 单倍体育种 突变体的利用 原理 整个单倍体育种过程的原理是染色体变异，其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性 基因突变和植物细胞的全能性 优点 明显缩短育种年限，后代不发生性状分离 提高愈伤组织的突变率，可以获得抗病、高产、优质、抗逆的新品种，加快育种进程 实例 水稻、玉米、油菜等育种 抗病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草 第2课时　植物细胞工程的应用 2.初生代谢和次生代谢的区别 比较内容 初生代谢 次生代谢 生长是否所需 生长和生存所必需的代谢活动 不是生物生长所必需的 存在时期 整个生命过程 一般在特定的组织或器官中，并在一定环境和时间条件下才进行 代谢产物 糖类、脂质、蛋白质和 核酸等 酚类、萜类和含氮化合物等 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 　　　　　　　　　　　　　⁠素养发展　探究应用 　　　　　　　　　　　　　  [情境] 如图表示利用高秆抗锈病玉米（基因型为AaBb，两对基因独立遗传）的花粉细胞生产人工种子的过程。 第2课时　植物细胞工程的应用 （1）通过①过程两两融合得到的细胞基因型有几种？为什么？ 提示：9种。高秆抗锈病玉米的基因型为AaBb，能产生四种配子，即AB、Ab、aB、ab，通过①过程两两融合得到的细胞基因型有9种。 （2）④过程是否需用秋水仙素处理才能获得可育的人工种子？为什么？ 提示：不需要。花粉细胞杂交形成的植物可育，不需要用秋水仙素处理。 [探究] 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 [对应学生用书第36页] 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×” （1）快速繁殖只能保持亲本的优良性状。（　×　） （2）作物脱毒所选的组织可以来自植物的任何部位。（　×　） （3）突变体的利用通常对愈伤组织进行诱变处理。（　√　） × × √ 第2课时　植物细胞工程的应用 （4）单倍体育种过程中花药离体培养获得单倍体植株需要用到植物组织培养。 （　√　） （5）细胞产物的工厂化生产是利用细胞培养技术获取大量植物细胞并提取细胞产物的技术。（　√　） √ √ 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 3.通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括 （　　） A.加快繁育速度 B.保持亲本优良性状 C.培育出无病毒植株 D.改变植物的基因型 第2课时　植物细胞工程的应用 解析　植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，A、B均正确；利用该技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物分生区附近的新生组织，没有或极少感染病毒，所以由培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株，C正确；经该技术培育的植株跟亲本基因型相同，D错误。 答案　D 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 第2课时　植物细胞工程的应用 5.美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式砍伐。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如图所示的实验流程。请回答下列问题： （1）选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗，原因是茎尖分生组织细胞 　　　　　　　　　　⁠。  （2）紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的 　　　　⁠（细胞器）。  第2课时　植物细胞工程的应用 （3）现有植物甲中提取的物质X，能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株，可利用 　　　　　　　　⁠技术获得杂种植株。该方法首先要利用 　　　　　　　　⁠（物质）除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经 　　　　⁠（试剂）诱导融合形成杂种细胞。该技术的优点是 　 。  解析　（1）茎尖分生组织细胞病毒极少，甚至无病毒，因此选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗。 （2）紫杉醇是从红豆杉树皮中分离出来的高抗癌活性的物质，作为常见的细胞产物，通常取自愈伤组织的液泡。 第2课时　植物细胞工程的应用 解析　（3）植物甲可以产生物质X，红豆杉可以产生紫杉醇，利用植物体细胞杂交技术将两种植物的体细胞融合获得杂种细胞，再将获得的杂种细胞培养成杂种植株，则该杂种植株的细胞既能产生紫杉醇又能产生物质X。在植物体细胞杂交过程中，首先要利用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得具有活力的原生质体，再经聚乙二醇诱导融合形成杂种细胞。植物体细胞杂交技术的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。 答案　（1）病毒极少，甚至无病毒　 （2）液泡　 （3）植物体细胞杂交　纤维素酶和果胶酶　聚乙二醇　克服了远缘杂交不亲和的障碍 第2课时　植物细胞工程的应用 1．兰花通过有性繁殖的速度很慢，目前可以应用植物组织培养技术进行快速繁殖。下列相关叙述正确的是(　　) A．兰花根细胞在不离体的情况下可以通过脱分化形成愈伤组织 B．组织培养过程中应给予适当光照以促进愈伤组织的光合作用 C．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化 D．以一株植物的叶片或花药为外植体培育的植株基因型相同 解析　正常情况下，细胞分化是不可逆的，因此兰花根细胞在不离体的情况下不能通过脱分化形成愈伤组织，A错误；脱分化形成愈伤组织的过程中应该避光处理，愈伤组织细胞没有叶绿体，不能进行光合作用，B错误；植物组织培养的培养基中的生长素和细胞分裂素的含量和比例会影响愈伤组织的生长和分化，在脱分化形成愈伤组织的过程中要求生长素和细胞分裂素的比例相当，而在再分化过程中生长素和细胞分裂素比例高有利于根的分化，比例低有利于芽的分化，C正确；同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因型不一定相同，如二倍体的花药离体培养得到的个体是单倍体植株，而体细胞组织培养形成的个体是二倍体，D错误。 答案　C 3．(河南南阳高二月考)植物组织培养技术可以实现优良品种的快速繁殖，下列有关叙述错误的是(　　) A．用药剂对外植体消毒时，要兼顾消毒效果和植物的耐受性 B．植物组织培养过程均需无菌、避光等条件，还需植物激素诱导 C．用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术 D．植物微型繁殖技术有保持植物原有遗传特性、繁殖速度快的特点 解析　通常使用酒精和次氯酸钠溶液对外植体进行消毒处理，消毒时要兼顾消毒效果和植物的耐受性，避免过度消毒对外植体造成损伤，A项正确；外植体脱分化形成愈伤组织的过程中需要避光，但再分化过程中需要给予光照，以利于叶绿素的形成，B项错误；利用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术，该技术的原理是植物细胞的全能性，C项正确；植物微型繁殖技术属于无性繁殖，有保持植物原有遗传特性、繁殖速度快的特点，D项正确。 答案　B 4．(河北石家庄高二月考)下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．①过程需用纤维素酶和果胶酶的混合物处理 B．②过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变 C．③过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能 D．④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理 解析　②表示人工诱变过程，但基因突变是不定向的，B项错误。 答案　B 5．(广东清远高二期末)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，主要存在于红豆杉的树皮和树叶中，具有高抗癌活性，现在已被广泛应用于乳腺癌等癌症的治疗。通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径如下图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A．③过程细胞进行的是有丝分裂 B．该过程发生了细胞的脱分化和再分化 C．①过程中生长素的用量要低于细胞分裂素的用量 D．紫杉醇可能不属于红豆杉基本生命活动所必需的物质 解析　图中的单个细胞属于体细胞，经过③过程即有丝分裂产生大量的子细胞群，A项正确；图中①表示脱分化过程，紫杉醇主要存在于红豆杉的树皮和树叶细胞中，说明愈伤组织形成紫杉醇需经过再分化，B项正确；愈伤组织的形成过程中，生长素的用量和细胞分裂素的用量比约为1或略高于1，C项错误；紫杉醇属于红豆杉的细胞代谢物，虽可用于治疗人类的乳腺癌等癌症，但可能不属于红豆杉基本生命活动所必需的物质，D项正确。 答案　C 2．(广东省实验中学高二期中)为给工厂繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如下表所示，下列相关叙述正确的是(　　) 茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/株 脱毒苗数/株 小于0.3 mm 20 1 1 0.3～0.5 mm 20 10 7 大于0.6 mm 20 13 4 A．在不同的培养阶段，培养基中激素的比例不同 B．脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用 C．培育脱毒苗时依据的原理有基因突变和细胞的全能性 D．0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性 解析　在不同的培养阶段，培养基中激素的比例不同，生长素和细胞分裂素的比值高有利于根的分化，比值低有利于芽的分化，A项正确；脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B项错误；培育脱毒苗时依据的原理是植物细胞的全能性，C项错误；0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D项错误。 答案　A 4．某学生实验小组应用植物组织培养的原理和技术，设计了一种“植物宝宝”(如图所示)。“植物宝宝”是生长在密闭容器中的微型植物，能生长开花，真可谓“缩灵动生命于微景之中”。“植物宝宝”制成后，要使其中的微型植物正常生长，容器外必须具备的条件是(　　) ①一定的光照 ②肥沃的土壤 ③充足的水分 ④适当的温度 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 解析　“植物宝宝”是生长在密闭容器中的微型植物，生长在玻璃或透明容器等封闭的无菌空间内，内部用基质栽培微型植物，其基质含植物生长需要的营养物质，并保持一定的湿度，即有水分，其材料还能产生氧气。可见这个密封的无菌空间能提供营养物质、水分、氧气和生存空间。因此，容器外必须具备的条件是一定的光照和适宜的温度，ACD错误，B正确。 答案　B $$