第2章 第1节 二 植物细胞工程的应用-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册（人教版）

这是一份高中生物学同步教学课件，聚焦“植物细胞工程的应用”，包含课前自主预习、课堂合作探究、随堂效果检测三大模块，涵盖植物繁殖新途径、作物新品种培育、细胞产物工厂化生产等核心内容，辅以知识框架图、自查自纠及对点训练，构建完整学习支架。 资料特色突出，融合新课标核心素养：通过单倍体育种流程分析强化生命观念（细胞全能性），借助突变体利用对比培养科学思维（归纳演绎），结合红豆杉紫杉醇生产案例提升探究实践（流程设计），渗透资源保护意识培养态度责任。设合作探究材料、思维导图及典型例题，助力学生深化理解，为教师提供丰富教学资源。 高中学生在学习此内容时，高二需扎实掌握基础原理与技术流程，高三则需聚焦升学考试重点，强化知识迁移能力，将单倍体育种、细胞产物生产等高频考点与实际应用结合，提升综合解题能力。

二　植物细胞工程的应用 1 [课标内容] 1．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。 2．简述植物组织培养过程中，细胞容易获得突变体的原因。 返回导航 课前 自主预习 1 课堂 合作探究 2 随堂 效果检测 3 内容 索引 课前 自主预习 PART 01 第一部分 4 一、植物繁殖的新途径 植物组织培养　 高效、快速　 优良品种　 顶端分生区　 组织培养　 课前 自主预习 返回导航 二、作物新品种的培育 1．单倍体育种 (1)原理：细胞的_____________和_________________。 (3)优点：极大地缩短了_______________，为体细胞诱变育种和研究___________提供理想材料。 全能性　 染色体变异　 单倍体　 纯合二倍体　 育种的年限　 遗传突变　 课前 自主预习 返回导航 课前 自主预习 返回导航 (2)利用：从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的_____________，进而培育成新品种。 (3)实例：已经筛选到抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。 突变体　 课前 自主预习 返回导航 三、细胞产物的工厂化生产 不是植物基本的生命活动所必需　 酚　 萜　 氮　 抗病　 色素　 低　 化学合成　 离体　 单个植物细胞　 细胞团　 季节　 天气 课前 自主预习 返回导航 (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。(　　) 提示：×　题述繁殖方式属于无性繁殖，不属于微型繁殖。微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (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。(　　) 提示：×　培育脱毒苗时通常选用的是茎尖等分生组织，原因是该组织附近的病毒极少，甚至无病毒。 课前 自主预习 返回导航 (3)单倍体育种和突变体育种的遗传学原理是一致的。(　　) 提示：×　单倍体育种的原理是染色体变异和植物细胞的全能性，突变体育种的原理是基因突变和植物细胞的全能性。 (4)突变体育种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。(　　) 提示：√ 课前 自主预习 返回导航 (5)工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。(　　) 提示：×　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。 课前 自主预习 返回导航 【知识框架】 课前 自主预习 返回导航 课堂 合作探究 PART 02 第二部分 14 核心点一　植物繁殖的新途径   材料Ⅰ：运用组织培养，一棵植株一年可以繁殖几万到几百万棵植株，而且可以保持优良品种的遗传特性。例如一棵葡萄一年可以繁殖三万多棵葡萄，一棵兰花一年可以繁殖四百万棵兰花。 材料Ⅱ：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，从而造成经济损失。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，分生区几乎不含病毒。 课堂 合作探究 返回导航 结合上述材料回答下列问题。 (1)快速繁殖技术为什么能保持亲本的优良性状？ 提示：在快速繁殖过程中，细胞进行有丝分裂，亲子代细胞内的遗传物质不变，因此能保持亲本的优良性状。 (2)从所需条件上来看，快速繁殖与传统育种方法相比优点有哪些？ 提示：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性；②使用材料少，培养周期短，繁殖率高；③不受季节、气候、自然灾害等因素的影响；④便于自动化管理，可实现工厂化生产。 课堂 合作探究 返回导航 (3)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。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。 课堂 合作探究 返回导航 快速繁殖与作物脱毒的比较 项目 概念(或原理) 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 作物 脱毒 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形成脱毒苗 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 课堂 合作探究 返回导航 √ 1．下列属于植物的快速繁殖技术的是(　　) A．兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗 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 课堂 合作探究 返回导航 解析：兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗，属于植物的快速繁殖技术，A符合题意； 水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育，B、D不符合题意； 扦插的葡萄枝长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖，C不符合题意。 课堂 合作探究 返回导航 √ 2．研究发现，甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是(　　)   A．甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低 B．推测过程②的温度导致部分病毒失去活性 C．过程③④均属于再分化，培养基A和B的激素比例不同 D．获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比，细胞核遗传物质发生了改变 课堂 合作探究 返回导航 解析：茎尖细胞含有的病毒极少甚至没有病毒，A正确； 经过热水处理脱毒效果更好，推测其原因可能是过程②的温度导致病毒部分失活，B正确； 过程③④是诱导生芽、生根，属于再分化，所用的培养基中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同，C正确； 题图中获得脱毒苗采用的是植物组织培养技术，该技术不改变生物的细胞核遗传物质，D错误。 课堂 合作探究 返回导航 核心点二　作物新品种的培育   [探究1] 根据玉米单倍体育种流程示意图，回答下列问题： 课堂 合作探究 返回导航 (1)①过程是指______________________，②过程要经过_______________形成A植株。 (2)③过程表示_____________________________。 (3)A、B植株分别是_____________________________。 (4)单倍体育种为什么能为体细胞诱变育种和研究遗传突变提供理想材料？ 提示：因为大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。 花药(花粉)离体培养 脱分化和再分化 人工诱导染色体加倍 单倍体、纯合二倍体 课堂 合作探究 返回导航 [探究2] 下图表示植物细胞工程中突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题： 课堂 合作探究 返回导航 (1)上述育种的原理是什么？ 提示：基因突变和植物细胞的全能性。 (2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？ 提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，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：大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。 课堂 合作探究 返回导航 两种育种方法的比较 育种方法 原理 过程 优点 单倍体 育种 植物细胞的全能性、染色体变异 花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍 明显缩短育种年限 诱变育种 基因突变、植物细胞的全能性 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高突变率，获得优良性状 课堂 合作探究 返回导航 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：题图中X和Y分别表示愈伤组织和单倍体幼苗，A正确； 需要对培养基及操作工具进行灭菌处理，但不能对麦冬花药进行灭菌处理，B错误； 题图中①和②过程所用培养基中激素的比例不同，C正确； 麦冬花药离体培养的过程体现了生殖细胞具有全能性，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 2．(2024·天津高二期末)下图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述错误的是(　　)   A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性 B．过程①②对光照条件的要求不同 C．白三叶草组织细胞和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同 D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：题图中诱变过程依据的原理是基因突变，植物组织培养过程依据的原理是植物细胞具有全能性，A正确； 过程①(脱分化)一般不需要光照，过程②(再分化)需要适宜的光照，B正确； 因为愈伤组织经γ射线照射后发生了基因突变，再分化为胚状体，因此白三叶草组织细胞和胚状体的细胞中DNA和RNA的种类不完全相同，C错误； 过程③是在个体水平上进行筛选的，方法是用除草剂喷洒白三叶草幼苗，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 核心点三　细胞产物的工厂化生产   1971年，美国化学家从红豆杉树皮中分离出具有高抗癌活性的紫杉醇。药物紫杉醇虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来了一场灭顶之灾。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如下图所示的实验流程。 课堂 合作探究 返回导航 结合材料分析讨论下列问题。 (1)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。 (2)紫杉醇属于细胞的哪一类代谢物？ 提示：次生代谢物。 课堂 合作探究 返回导航 (3)根据生产的目的不同，植物组织培养的阶段也不同。若要培养新个体和提取细胞产物，应分别培养到什么阶段？ 提示：若要培养新个体，应培育到试管苗阶段；若要提取细胞产物，则应培养到愈伤组织阶段。 (4)用文字和箭头概述细胞产物工厂化生产紫杉醇的简易流程。 课堂 合作探究 返回导航 植物组织培养和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 脱毒苗 人参皂苷的生产 课堂 合作探究 返回导航 1．(2024·河北高二期中)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性，利用植物细胞培养技术可以实现紫草宁的工厂化生产，大大降低生产成本。下列相关叙述正确的是(　　) A．紫草宁是紫草生长和生存所必需的初生代谢物 B．细菌不能在培养紫草细胞所用的培养基中生长 C．紫草宁的工厂化生产受季节、天气影响较大 D．无须将紫草细胞培养成紫草植株来获得紫草宁 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：紫草宁是紫草细胞培养过程中产生的次生代谢物，不是紫草生长和生存所必需的，A错误； 细菌可以在培养紫草细胞所用的培养基中生长，B错误； 利用植物细胞培养技术生产紫草宁具有产量高、速度快、节约资源、不占用耕地、不受季节与天气等的限制的优点，C错误； 利用紫草外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中进行悬浮培养，以获得更多的紫草宁，无须将紫草细胞培养成紫草植株来获得紫草宁，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 2．辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途径如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．图中愈伤组织、脱毒苗和高产 细胞系的获得都体现了植物细胞的 全能性 B．图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程 C．②过程需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理 D．用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，题图中脱毒苗的获得体现了植物细胞的全能性，愈伤组织和高产细胞系的获得没有体现植物细胞的全能性，A错误； 题图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程，B正确； 再分化过程需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理，以诱导细胞定向分化，C正确； 用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶，D正确。 课堂 合作探究 返回导航 随堂 效果检测 PART 03 第三部分 40 √ 1．(2024·江苏扬州高二检测)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 随堂 效果检测 返回导航 解析：植物组织培养技术不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持亲本的优良性状，A、B不符合题意； 利用植物组织培养技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物顶端分生区附近的新生组织，此处病毒极少，甚至无病毒，所以由培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株，C不符合题意； 经植物组织培养技术培育的植株与亲本的基因型相同，D符合题意。 随堂 效果检测 返回导航 √ 2．(教材P42“概念检测”T2改编)生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是(　　) A．人工诱导基因突变 B．用不同品种香蕉进行杂交 C．取茎尖分生组织进行组织培养 D．利用优良品种的花粉进行离体培养 随堂 效果检测 返回导航 √ 3．(教材P42“到社会中去”改编)近年来，花卉市场上出现了一种名为“手指植物”或“试管植物”的新型工艺品，它们经植物组织培养技术获得，并生长在无菌玻璃瓶内的培养基上，代谢缓慢，极具观赏价值。下列关于“手指植物”的说法，错误的是(　　) A．购买者不需要向“手指植物”额外补充水分或营养物质 B．“手指植物”的成功培育并未体现植物细胞的全能性 C．“手指植物”在培育过程中要经历脱分化和再分化 D．“手指植物”的培育方式属于无性生殖2 随堂 效果检测 返回导航 解析：“手指植物”是人们通过植物组织培养技术培养获得的，培养基能够满足它生长发育的需求，不需要再额外补充水分或营养物质，A正确； “手指植物”为个体水平，其培育过程体现了植物细胞的全能性，B错误； 植物组织培养过程中，需要先经历脱分化形成愈伤组织，再经历再分化形成完整植株，C正确； 植物组织培养过程中，没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，D正确。 随堂 效果检测 返回导航 √ 4．(2024·广东茂名高二期中)下图表示植株A(杂合子Aa)和植株B培育植株①②③④⑤的过程，下列说法错误的是(　　) A．培育植株①的过程为单倍体育种 B．为获得符合需要的植株③，需进行相应的 筛选 C．需要通过植物组织培养技术获得的植株是 ①③④⑤ D．植株①②④⑤与植株A基因型相同的概率分别是0、0、1、0 解析：培育植株①的过程为花药离体培养，A错误。 随堂 效果检测 返回导航 5．(2024·天津高二期中)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，下图是利用植物细胞工程技术获得紫杉醇的工厂化生产途径。下列相关叙述错误的是(　　)  A．③过程中细胞进行的是有丝分裂 B．紫杉醇不是红豆杉生长和生存所必需的代谢物 C．①③过程所用的培养基物理性质不同 D．可将高产细胞群直接置于低渗溶液中，使其涨破后提取紫杉醇 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：③过程是由单个细胞经培养获得细胞群的过程，该过程中细胞进行的是有丝分裂，A正确； 紫杉醇属于次生代谢物，次生代谢物不是生物生长和生存所必需的，B正确； ①过程获得愈伤组织所用培养基为固体培养基，③过程获得高产细胞群所用培养基为液体培养基，C正确； 植物细胞有细胞壁，放到低渗溶液中会吸水略膨胀但不会涨破，可通过研磨使细胞破碎再提取紫杉醇，D错误。 随堂 效果检测 返回导航 $