第2章 第1节 第2课时 植物细胞工程的应用-【精讲精练】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套课件（人教版）

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程的应用，系统阐述植物繁殖新途径（快速繁殖、作物脱毒）、作物新品种培育（单倍体育种、突变体利用）及细胞产物工厂化生产（次生代谢物、植物细胞培养），通过生姜病毒感染、紫杉醇生产等真实情境导入，衔接前序植物组织培养技术，搭建“技术原理-实际应用”的学习支架。 其亮点在于以情境探究驱动科学思维，如通过甘薯茎尖培养实验数据对比快速繁殖与脱毒差异，结合单倍体育种流程归纳染色体变异规律，依托红豆杉细胞培养案例渗透社会责任。采用表格对比（如脱毒苗与抗病毒苗区别）、正误判断等总结方法，强化生命观念（细胞全能性）与科学思维（证据分析）。学生能深化知识理解并提升解决实际问题能力，教师可直接利用结构化资料高效实施教学。

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 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 目 录 课前新知导学 01 02 CONTENTS 04 课堂互动探究 知能达标训练 03 随堂巩固演练 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 课前新知导学 01 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 高效 快速 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 √ × × 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 × √ 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 课堂互动探究 02 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 生物学•选择性必修3　生物技术与工程(配RJ版) 1 返回目录 第2章　细胞工程 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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。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。而植物组织培养技术就能达到快速繁殖和作物脱毒的目的。 探究下列问题： (1)为什么植物微型繁殖技术可以保持优良品种的遗传特性？ 提示　植物组织培养过程中细胞只进行有丝分裂，因此是一种无性繁殖的技术；无性繁殖的后代其遗传物质组成与亲代一致。 (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。 比较快速繁殖与作物脱毒 繁殖新途径 快速繁殖(微型繁殖) 作物脱毒 取材 取材广泛 顶端分生区附近 优点 高效、快速地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性 获得高产、优质的无病毒植物 技术 植物组织培养 1．下列属于植物快速繁殖技术的是(　　) A．用兰花的芽尖组织培育兰花幼苗 B．水稻种子萌发并长成新个体 C．扦插的葡萄枝长成新个体 D．柳树芽发育成枝条 解析　将兰花的芽尖组织经植物组织培养技术培育成兰花幼苗，可以达到快速繁殖的目的，属于快速繁殖，A正确；水稻种子萌发并长成新个体、扦插的葡萄枝长成新个体均没有使用植物组织培养技术，不属于快速繁殖，B、C错误；柳树芽发育成枝条，没有发育成新植株，不属于快速繁殖，D错误。 答案　A 2．为给工厂化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/苗 脱毒苗数/苗 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，培养基中生长素和细胞分裂素的比例不同 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，培养基中激素种类和比例不同，生长素和细胞分裂素的比例高时，利于根的分化，比例低时，利于芽的分化，A正确；脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；培育脱毒苗时依据的原理是细胞的全能性，C错误；0.3～0.5 mm的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。 答案　A 探究点二　作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产 1．下图为植物细胞工程中突变体的利用过程，探究下列问题： (1)花药离体培养获得的单倍体幼苗如何诱导染色体加倍？原理是什么？ 提示　可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导其染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。 (2)为什么用物理或化学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？ 提示　因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。 2．紫杉醇是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物，在临床上已经广泛应用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和肺癌的治疗，如图是通过植物细胞工程技术工厂化生产紫杉醇的途径。探究下列问题。 eq \x(\a\al(紫杉,外植,体)) eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(①))) eq \x(\a\al(愈伤,组织)) eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(②))) eq \x(\a\al(单个,细胞)) eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(③))) eq \x(\a\al(高产,细胞,群)) eq \a\vs4\al(―→) eq \x(\a\al(细胞,分泌,物)) eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(提),\s\do15(取))) eq \x(\a\al(紫,杉,醇)) (1)图中①过程为________，该过程需控制好培养基中___________________ _______________的比例。 (2)②过程为将愈伤组织分散成单个细胞，同时需要筛选出_____________的细胞。 (3)③过程为_______________，其所依据的原理是__________。 (4)生产紫杉醇的过程能否体现植物细胞的全能性？说出你的理由。 提示　不能。获得紫杉醇的过程中离体的外植体并未发育成完整个体或分化成其他各种细胞，故并未体现细胞的全能性。 1．初生代谢与次生代谢的区别 2．植物组织培养与植物细胞培养的比较 项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 获得植物体 获得细胞产物 培养基 固体培养基 液体培养基 过程 实例 各种转基因植物、脱毒苗 人参皂苷的生产 3．(2025·河南郑州期中)萝卜(2N＝18)和甘蓝(2N＝18)均是十字花科植物。科学家欲通过杂交育种获得根像萝卜、叶像甘蓝的蔬菜新品种。杂交后发现所得到的植株甲不育，用秋水仙素处理植株甲获得的植株乙可育。下列叙述正确的是(　　) A．植株甲不育的原因是减数分裂Ⅱ后期着丝粒不能正常分裂 B．用秋水仙素处理植株甲的幼苗或种子均能得到可育的植株乙 C．植株乙进行减数分裂的细胞中有些可形成18个四分体 D．获得植株乙的育种方法为多倍体育种，经多倍体育种得到的后代均为纯合子 解析　萝卜与甘蓝杂交产生的植株甲无同源染色体，为异源二倍体，在减数分裂时无法正常联会，所以不能形成可育的配子，A错误；植株甲不育，故无法形成种子，B错误；植株乙经秋水仙素处理染色体加倍后形成异源四倍体，共36条染色体，其进行减数分裂的细胞中处于减数分裂Ⅰ前期的细胞可形成18个四分体，C正确；获得植株乙的育种方法为多倍体育种，经多倍体育种得到的后代不一定为纯合子，如对基因型为Aa的植株进行多倍体育种，得到的基因型为AAaa的植株为杂合子，D错误。 答案　C 4．(2024·石家庄高二月考)如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有利突变 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错误。 答案　B 5．(2025·黑吉辽内蒙古卷)利用植物组织培养技术获得红豆杉试管苗，有助于解决紫杉醇药源短缺问题。下列叙述正确的是(　　) A．细胞分裂素和生长素的比例会影响愈伤组织的形成 B．培养基先分装到锥形瓶，封口后用干热灭菌法灭菌 C．芽原基细胞由于基因选择性表达，不能用作外植体 D．紫杉醇不能通过细胞产物的工厂化生产来获取，植物组织培养优势明显 解析　在植物组织培养中，生长素和细胞分裂素的比例直接影响细胞的分化方向。当二者比例适中时，促进愈伤组织的形成；比例过高时促进生根，比例过低时促进生芽，A正确；培养基含大量水分，需用高压蒸汽灭菌法灭菌(121 ℃，15～20分钟)；干热灭菌法适用于耐高温且干燥的物品(如玻璃器皿)，不能用于培养基灭菌，B错误；外植体可以是植物的任何活细胞、组织或器官，只要具有全能性。芽原基细胞是分生组织的一部分，全能性高，可作为外植体。基因选择性表达是细胞分化的基础，不影响其作为外植体的能力，C错误；细胞产物的工厂化生产正是通过植物组织培养技术实现的，如大量培养红豆杉细胞，从培养液中提取紫杉醇。因此，紫杉醇可通过此方法获取，植物组织培养的优势(如快速增殖、大量生产细胞产物)在此体现，D错误。 答案　A [构建课堂要点] [检测学习效果] 1．(2025·河北九校联考)甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。为保证甘薯的品质和产量，目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒种苗。通常情况下与这一过程无关的是(　　) ①有丝分裂　②减数分裂　③全能性　④分化 ⑤基因突变　⑥染色体变异 A．①②③ B．④⑤⑥ C．①③④ D．②⑤⑥ 解析　分生组织离体培养获得种苗的过程中细胞通过有丝分裂方式增殖，不会发生减数分裂，①正确，②错误；该过程采用了植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性，③正确；再分化过程涉及细胞的分化，④正确；通常情况下，培育脱毒苗的过程没有涉及基因突变和染色体变异，⑤、⑥错误。 答案　D 2．(2025·泰安高二检测)红豆杉的细胞提取物紫杉醇是重要的抗癌药物之一。红豆杉可通过播种的方法进行繁殖，但生长速度缓慢，而植物组织培养技术可实现其大规模培养。下列有关叙述正确的是(　　) A．培养红豆杉的愈伤组织可用于紫杉醇的工业化生产 B．红豆杉不同部位的细胞经植物组织培养获得的愈伤组织基因型相同 C．培养基需要用高压蒸汽灭菌，外植体需要用50%乙醇、5%次氯酸钠消毒处理 D．培养过程中采用的MS培养基中的微量元素和有机成分均可先配制成一定倍数的母液，用时稀释，而大量元素不需要配制母液 解析　培养红豆杉的愈伤组织，可以从中提取紫杉醇，用于紫杉醇的工业化生产，A正确；红豆杉体细胞和花粉经植物组织培养获得的愈伤组织基因型不相同，B错误；外植体需要用体积分数为70%的酒精、质量分数为5%左右的次氯酸钠消毒处理，C错误；MS培养基中的大量元素、微量元素和有机成分均可先配制成一定倍数的母液，D错误。 答案　A 3．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是(　　) A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗 C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上 D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养 解析　A项可以，即进行扦插繁殖；B项不能，花粉粒培养得到的是单倍体，单倍体生长瘦弱，可能会影响观赏品质；C项可以，即嫁接繁殖；D项可以，即快速繁殖。 答案　B 4．(多选)紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如表： 光照条件 接种干重/(g·L－1) 收获干重/(g·L－1) 紫杉醇含量/%(干重) 光照 4.33 9.13 0.007 0 黑暗 4.38 12.10 0.016 4 下列叙述错误的是　(　　) A．愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性 B．愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行 C．光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量 D．培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量 解析　愈伤组织生长的原理是细胞增殖，A错误；愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行，B正确；光照会抑制愈伤组织的形成，并降低紫杉醇含量，C错误；培养基中的有机物能为愈伤组织提供能量和营养，D错误。 答案　ACD 5．为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题。 (1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用________法除去细胞壁获得原生质体，诱导原生质体融合的化学试剂常用________。杂种细胞形成的标志是________，与该过程密切相关的单层膜细胞器为________。 (3)通过⑤获得“黄金大米”幼苗过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加________。 (4)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以________。 解析　(1)自然界中所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达。(2)在植物体细胞杂交前需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体；诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。杂种细胞形成的标志是再生出细胞壁，而植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(3)⑤过程中将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术，该过程除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素(或生长素和细胞分裂素)。(4)植物体细胞杂交的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍。 答案　(1)所有生物共用一套遗传密码　(2)酶解 聚乙二醇(或PEG)　再生出细胞壁　高尔基体　(3)植物激素(或生长素和细胞分裂素)　(4)克服远缘杂交不亲和的障碍 $