2.1.2植物细胞工程的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1节：植物细胞工程 -----植物细胞工程的应用 第2章 细胞工程 实际问题：名贵花卉、珍稀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……，有没有一种能够快速，高保真的繁殖方法呢？ 微型繁殖 2 一、植物繁殖的新途径 1. 微型繁殖： 应用植物组织培养技术，快速繁殖植物的技术 无性繁殖 ①繁殖速度快； ②“高保真”（为什么？）； ③不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产） 微型繁殖是有性还是无性繁殖? 微型繁殖与传统繁殖技术相比，有何特点？ *扦插、压条、嫁接等属于微型繁殖技术吗？ 不属于 因为是无性繁殖 扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术； 3 例．甘薯由于能增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等越来越被人们喜爱。但甘薯属无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是 (　　) A．利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖 B．利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高 C．利用原生质体融合实现体细胞杂交，可以克服杂交不亲和，充分利用遗传资源 D．利用培养的愈伤组织容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变 B 【解析】利用组织培养进行快速繁殖，可以实现甘薯种苗的大量繁殖，A正确；茎尖等分裂旺盛部位无病毒感染，所以利用茎尖分生组织可以培养出无病毒且保持优良性状的幼苗，但这种幼苗不具有抗病毒的能力，脱毒≠抗病毒，B错误；原生质的融合原理是细胞膜的流动性，通过去壁、促融、细胞壁再生、组织培养技术可培育异源杂合体，C正确；愈伤组织具有分裂旺盛的特点，处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素的影响而发生突变，D正确。 5 2、作物脱毒 分生区细胞分裂十分迅速，形成大量新细胞，病毒来不及侵入，因此是无病毒的特殊区域。 马铃薯在种植过程中经常会受到病毒、细菌和真菌等病原体感染，导致品质和产量下降,有没有办法能获得脱毒苗呢？ 脱毒马铃薯田与被病毒感染的未脱毒马铃薯叶片 脱毒苗的产量和品质明显优于没有脱毒的农作物。 研究发现，植物分生区一般不会受到病毒侵染，把茎尖等分生组织从感染病毒的植株上剥离，在离体条件下进行组织培养，可获得不含病毒的脱毒苗,这一过程称为种苗脱毒（作物脱毒）。 分生区细胞为什么很少受到病毒侵染？ 脱毒苗具有哪些优势？ 脱毒苗具有抗毒特性吗？ 不具有 如果要培育作物新品种，我们可以采用哪些方法？ 如果要在短时间内培育出作物新品种，我们可以采用哪些方法？ 二、作物新品种的培育 1.单倍体育种 优点： 原理： 单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 雄蜂 雄蚁 秋水仙素处理幼苗 秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使细胞不能正常分裂，从而使染色体加倍 ①染色体（数目）变异、②植物细胞的全能性。 明显缩短育种时间 花药离体培养 杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。 而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。 8 C 【解析】通常用秋水仙素处理单倍体幼苗，通过抑制纺锤体的形成诱导染色体加倍，其作用的时期是有丝分裂前期，A错误；AaBb植株产生的花粉为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，故花药离体培养形成的单倍体A为1AB∶1Ab∶1ab∶1aB，它为aaBB的可能性为0，B错误；花粉细胞通过植物组织培养形成单倍体，需一定量的植物激素的诱导，C正确；花粉细胞经组织培养为单倍体植株，表明花粉细胞具有全能性，单倍体高度不育是由于其减数分裂过程中同源染色体联会紊乱，难以形成配子，D错误。 9 例2、科研工作者将基因型为Bb的某植物幼苗用秋水仙素处理，使其成为四倍体；再将该四倍体产生的配子进行离体培养成幼苗后再用秋水仙素处理使之染色体加倍。依据上述材料，你认为正确的判断组合是 (　) ①最终获得的后代有2种表型和3种基因型　 ②上述育种方式包含了多倍体育种和单倍体育种　 ③最终获得的后代都是纯合子　 ④第二次秋水仙素处理后得到的植株是可育的 A．①②③　　B．①②④ C．①③④ D．②③④ B 【解析】分析题干信息：某植物幼苗(Bb)→秋水仙素处理→四倍体(BBbb)→产生配子(BB、Bb、bb)→花药离体培养→单倍体幼苗(BB、Bb、bb)→秋水仙素处理→四倍体(B、BBbb、bbbb)。通过上述分析，最终获得的后代有2中表型、3种基因型，其中基因型为BBbb的个体为杂合子，①正确、③错误；由二倍体(Bb)经秋水仙素处理得到四倍体属于多倍体育种，由四倍体产生的配子经花药离体培养和秋水仙素处理后得到四倍体属于单倍体育种，该育种方法得到的后代由于减数分裂过程中同源染色体联会正常，所以是可育的，②④正确。 10 2.突变体的利用 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）的影响而产生突变，从而形成突变体。可不可以筛选有用的突变体，培育成新品种呢？ 基因突变、植物细胞的全能性。 原理： 过程： 实例： 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。 三、细胞产物的工厂化生产 1．细胞产物的工厂化生产 利用植物细胞培养来获得植物细胞的____________的过程。 2．植物细胞培养 在________条件下对__________细胞或细胞团进行培养使其______的技术。 3．优点 不占用耕地，几乎不受______、______等的限制。 4．实例 人参皂苷、紫草宁、紫杉醇等的生产。 次生代谢物　 离体　 单个植物　 增殖　 季节　 天气　 可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤组织阶段，关键是看从哪种细胞、组织或器官中获得细胞产物。 课堂篇探究学习 12 例 C 课堂篇探究学习 【解析】细胞全能性以细胞发育成完整生物体(或分化成其他各种细胞)为标志，而图中只是形成愈伤组织，并没有形成完整生物体(或分化成其他各种细胞)，A错误；图中①是脱分化过程，需要避光处理，B错误；图中①是脱分化过程，经该过程细胞的形态和结构发生了变化，成为高度液泡化的薄壁细胞，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，使用液体培养基，不需要添加琼脂，D错误。 13 重要 步骤 原生质体融合、杂种细胞组织培养 脱分化、再分化 花药离体培养、诱导染色体数目加倍 对愈伤组织诱变处理 优点 举例 培育“番茄－马铃薯”杂种植株 微型繁殖、脱毒苗培育 单育1号烟草 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草 方式 植物体细胞杂交 植物组织培养 单倍体育种 突变体的利用 原理 几种方法的比较 细胞膜的流动性、 植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。 基因突变、植物细胞的全能性 克服远缘杂交不亲和的障碍 保持优良品种的遗传特性 明显缩短育种年限 提高突变率，获得优良性状 课堂篇探究学习 外植体 ↓ 愈伤组织 ↓ 胚状体（诱导生芽，生根） ↓ 试管苗 ↓ 植株 再分化 保持优良性状 快速大量繁殖 微型 繁殖 作物 脱毒 选择根尖 茎尖、芽尖 脱分化 选择花粉 培养 单倍体 纯合体 加倍 单倍体育种 化学物理因素诱导筛选 突变体利用 培养、提取 代谢产物 细胞产物的工厂化生产 ③ ①植物繁殖新途径 ②作物新品种的培育 小结 筛选 1.下列有关植物细胞工程的叙述，不正确的是（ ） A.利用组织培养技术培养脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种 B.利用体细胞杂交技术获得“白菜-甘蓝”，克服生物远缘杂交不亲和障碍 C.利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产 D.诱导两种植物的原生质体融合，进而形成杂种细胞 A 课堂练习 植物体细胞杂交的最终目的是获得细胞代谢产物（错） 16 2.国家重点保护珍稀植物——红豆杉可产生抗癌物质紫杉醇，现利用植物细胞工程技术生产紫杉醇，请据图回答下列问题： （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 _____________________；诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。 （2）茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是_______________________ ______________________。 （3）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）。 病毒极少，甚至无病毒 脱分化 茎尖分生组织细胞含有该 种生物的全套遗传信息 液泡 谢谢 人参为我国名贵药材，现今因野生资源缺少，多用人工栽培，但人工栽培生长缓慢，6年才能生成10g左右(干重)人参根。我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织。近年来又实现了利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉。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，其药用成分和药理活性与栽培人参相似，甚至更加优良。这项技术目前已经投人规模化生产。 3、细胞产物的工厂化生产 一、植物繁殖的新途径 (4).实例 植物细胞工程的应用 植物繁殖的新途径 作物新品种的培育 细胞产物的工厂化生产 快速繁殖 作物脱毒 单倍体育种 突变体的利用 课堂小结 人参皂苷 紫草宁 葡萄细胞培养获得花青素 花青素和原花青素是清除人体自由基最有效的天然抗氧化剂，具有抗氧化、抗突变、抗肿瘤、保护心血管等方面的功能。 以葡萄花青素含量高的品种的幼叶和茎尖为材料，用 于诱导愈伤组织；选择颗细小、疏松易碎、外观湿润、颜色鲜艳的愈伤组织，经过筛选，继代培养后，用于悬浮细胞培养。 人参、三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。目前世界各国的科学家正在深人研究，是否可以通过组织培养技术来大量生产抗癌物质—紫杉醇。 3、细胞产物的工厂化生产 一、植物繁殖的新途径 (4).实例 例1．下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图，下列叙述正确的是 (　　) 花粉eq \o(——→,\s\up16(①))植株Aeq \o(——→,\s\up16(②))植株B A．过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前的间期 B．植株A的基因型为aaBB的可能性为1/4 C．过程①是植物组织培养，此过程需一定量的植物激素 D．植株A高度不育，说明生殖细胞不具有全能性 4．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是 (　　) eq \x(\a\al( 紫杉,外植体)) eq \o(——→,\s\up16(①)) eq \x(\a\al(愈伤,组织)) eq \o(——→,\s\up16(②)) eq \x(\a\al(单个,细胞)) eq \o(——→,\s\up16(③)) eq \x(\a\al(高产,细胞群))―→eq \x(\a\al(细胞,分泌物)) eq \o(——→,\s\up16(提取))紫杉醇 A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性 B．过程①应根据要求使用适宜的培养基，并且给予适宜光照诱导基因表达 C．经过程①细胞的形态和结构发生了变化 D．过程①③的培养基中均需添加琼脂，以配制固体培养基 $