2.1植物细胞工程第二课时课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件围绕“植物细胞工程”这一核心主题，系统梳理了植物繁殖的新途径、作物新品种培育及细胞产物工厂化生产三大模块，通过问题链设计引导学生从细胞全能性概念出发，逐步构建起组织培养技术在快速繁殖、脱毒育苗、单倍体育种和次生代谢物生产中的应用逻辑，形成清晰的知识迁移路径。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践三大核心素养，以铁皮石斛快速繁殖实例强化结构与功能观，用草莓脱毒流程训练归纳推理能力，借助单倍体育种流程图发展建模思维，同时设置“诱变处理愈伤组织是否一定产生有益变异”等开放性问题激发批判质疑意识。教学中注重真实情境驱动，如紫杉醇工业化生产案例体现生态与社会责任，既帮助学生理解生物技术的社会价值，又为教师提供可直接使用的教学支架和活动设计范例。

细胞具有全能性的概念，原因（见学案答案整理） 在生物的生长发育过程中，是不是所有的细胞都能表现出全能性的？ 植物组织培养的概念，原理，流程？ 植物组织培养的过程中，消毒，灭菌，要求无菌操作的原因？ 植物组织培养的过程中，三种培养基成分有何不同？ 植物体细胞杂交技术的概念，原理，意义？ ①--⑤ a--f分别表示什么？图1的理论基础？C过程和哪种细胞器有关？植物细胞融合完成的标志？植物体细胞杂交完成的标志？ 植物体细胞杂交技术获得的杂种植株，表现出两个亲本的遗传特性，根本原因？ 课前背诵，提问 第2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程 ----植物细胞工程的应用 2 发酵工程 目录 /CONTENTS 植物繁殖的新途径 快速繁殖 作物脱毒 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的工厂化生产 植物细胞培养 3 学习目标 1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。 2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 3.尝试进行植物组织培养。 01 植物繁殖的新途径 20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。 我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。 蝴蝶兰 铁皮石斛 细胞工程 （一）植物繁殖的新途径 一、快速繁殖 1、利用的技术，过程，原理，优点？2、铁皮石斛的产业化育苗，利用了快速繁殖的哪个特点？3、为什么快速繁殖可以保持优良品种的遗传特性？4、扦插、嫁接是快速繁殖吗？ 二、作物脱毒 1、利用的技术，过程，原理，优点2、作物脱毒的作用对象？3、取材部位？原因？ 4、草莓培养过程中为什么要进行脱毒？如何培育草莓的脱毒幼苗？5、脱毒苗和抗毒苗一样吗？ （二）作物新品种的培育 一、单倍体育种 1、过程，具体流程，原理2、与传统育种相比，优点？3、生殖方式？ 课本42页拓展应用1，写出流程图； 二、突变体的利用1、利用的技术，过程，原理？2、产生突变体的原因？ 3、利用快速繁殖技术培育草莓植株时，为什么用诱变因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？ （三）细胞产物的工厂化生产 1、辨析初生代谢和次生代谢？2、可以从植物组织中提取、获得大量次生代谢物吗？ 3、利用什么技术？过程？4、利用该技术一定要培养出植物体吗？ 思 01 植物繁殖的新途径 （1）概念： 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。 1. 快速繁殖 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 试管苗 （2）优点： ①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ②保持优良品种的遗传特性。 （3）应用： 快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。 技术：植物组织培养；原理：植物细胞的全能性 快速繁殖实际上是一种 ，在繁殖的过程中，细胞分裂方式为 ，一般情况下，亲子代细胞内DNA ，所以能够保持优良品质的遗传特性不变。 无性繁殖 有丝分裂 相同 细胞工程 01 植物繁殖的新途径 （4）实例： 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 铁皮石斛的工厂化生产 1. 快速繁殖 注意：扦插、嫁接不是快速繁殖！！！ 细胞工程 01 植物繁殖的新途径 马铃薯 草莓 香蕉 组织培养 脱毒苗 顶端分生区（如茎尖）：病毒极少，甚至无毒 注：脱毒苗不等于抗毒苗。 2、作物脱毒 （3）适用对象： 感染的病毒很容易传给后代 无性繁殖 病毒在作物体内积累 作物产量降低品质变差 （1）脱毒原因 （2）脱毒方法 无性繁殖的植物 （4）所用技术： 植物组织培养技术 细胞工程 01 植物繁殖的新途径 （5）实例： 脱毒草莓 普通草莓 脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片 在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 2、作物脱毒 （4）优点： 明显提高农作物的产量和品质 细胞工程 02 作物新品种的培育 （1）单倍体： 枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。 特点： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。 1、单倍体育种 （2）单倍体育种原理： 植物细胞的全能性、染色体（数目）变异。 秋水仙素处理，染色体数加倍 花药（或花粉） 单倍体植株 正常纯合体植株 脱分化 愈伤组织 再分化 离体培养 单倍体育种的过程：花药离体培养+人工诱导染色体数目加倍 秋水仙素的作用：抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，着丝粒分裂形成的子染色体不能分配到两极形成两个细胞，从而使染色体数目加倍。 细胞工程 P 紫色非甜 X 白色甜玉米 AASuSu aasusu F 1 紫色非甜 AaSusu 取F1自交 F2 A_Su_ aaSu_ A _susu aasusu F2 紫色甜玉米 X 白色甜玉米 A _susu aasusu 取F1花粉 不出现性状分离的 即基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米 ASu aSu Asu asu AASuSu saSuSu AAsusu assusu ASu aSu Asu asu 花药离体培养 人工诱导 染色体加倍 花粉 单倍体幼苗 纯合二倍体 筛选 纯种紫色甜玉米 AAsusu F3 紫色甜玉米 白色甜玉米 Aasusu aasusu 或 F3 紫色甜玉米 Aasusu 杂交育种（至少需要3年） 单倍体育种（当年） 二、拓展应用 优点：①极大地缩短了育种的年限 ②后代都是纯合子，能稳定遗传 ③可作为进行体细胞诱变育种 和研究遗传突变的理想材料。 技术相当复杂 (4)缺点： 02 作物新品种的培育 我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。 实例 我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。 1、单倍体育种 细胞工程 02 作物新品种的培育 （1）原理 外植体 愈伤组织 试管苗 脱分化 再分化 植株 诱变 筛选 有用的突变体 2、突变体的利用 抗病、抗盐、含高蛋白、高产 突变体 愈伤组织细胞处在分裂过程中，要进行DNA分子的复制，因此更易发生突变。 在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到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 为什么用诱变因素处理愈伤组织更易诱发突变？ 产生的变异一定符合需要吗？ 由于突变是不定向的，所以产生的变异不一定符合需要。 细胞工程 02 作物新品种的培育 （3）优点： 提高变异的频率，加速育种进程。 难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。 （4）缺点： 白三叶草 （5）实例： 抗除草剂的白三叶草 抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的野生烟草 2、突变体的利用 细胞工程 03 细胞产物的工厂化生产 植物代谢 初生代谢： 生物生长生存所必需的代谢活动，一直进行 非生物生长所必需，在特定条件下进行 次生代谢： 缺点：①植物细胞的次生代谢物含量很低。 ②有些产物不能或难以通过化学途径得到。 一类小分子有机化合物 (如酚类、萜类和含氮化合物等) 产物： 如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 产物： 应用多、产量低 细胞工程 03 细胞产物的工厂化生产 1.概念： 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。 外植体 愈伤组织 细胞悬液 脱分化 振荡分散 细胞悬浮培养 细胞产物 提取 2.优势 不占用耕地、不受季节、天气的限制， 对社会、经济、环保具有重要意义。 植物细胞培养 不一定培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段 细胞工程 03 细胞产物的工厂化生产 3、实例： 具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗。 红豆杉→紫杉醇 紫草→紫草宁 抗菌、消炎和抗肿瘤，世界首例药用植物细胞工程产品 人参→人参皂苷 用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上 10g左右 细胞工程 外植体 愈伤组织 试管苗 脱分化 再分化 植株 作物脱毒 选择顶端分生组织 快速繁殖 单倍体育种 选择花药 进行诱变 突变体的利用 分散后 悬浮培养 3.细胞产物的工厂化生产 2.植物新品质的培育 1.植物繁殖的新途径 筛选 课堂小结 育种方法 植物体细胞杂交 单倍体育种 体细胞诱变育种 原理 细胞的全能性和细胞膜具有一定的流动性 染色体变异和细胞全能性 基因突变和植物细胞的全能性 优点 能克服不同生物远缘杂交的障碍,扩大了可用于杂交的亲本组合的范围 一般情况下,所得品种能稳定遗传,明显缩短育种年限 可产生新基因,大幅度改良某些性状 缺点 不能让杂种植株完全按照人们的要求表现出亲本的性状 技术复杂,操作困难 基因突变具有不定向性和多害少利性,需要处理大量的突变材料,才能筛选出目标品种 成果 马铃薯—番茄、白菜—甘蓝等 单育1号烟草品种、中花8号水稻、中花11号水稻和京花1号小麦等 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等 $