第2章 2 第1节 二 植物细胞工程的应用（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程的应用，涵盖植物繁殖新途径、新品种培育及细胞产物工厂化生产三大核心内容，通过实例导入（如葡萄快速繁殖、病毒病害问题），结合新知导学、判断题及合作探究，构建从基础原理到实际应用的知识支架。 其亮点在于融合生命观念（如结构与功能观分析茎尖脱毒原理）、科学思维（对比快速繁殖与脱毒特点、分析突变体筛选实验），通过实例（毛建草组织培养、紫杉醇生产）和互动设计（对点训练、实验探究题），提升学生探究实践能力。学生能深化知识理解，教师可借助系统资源高效教学。

二　植物细胞工程的应用 1 [课标要求] 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 考点一 1 考点二 2 内 容 索 引 随堂 效果检测 3 考点一 PART 01 第一部分 4 考点一　植物繁殖的新途径 植物组 高效、快速 优良品种 顶端分生区 组织培养 织培养 返回导航 (1)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条等繁殖方式都属于微型繁殖。(　　) 答案：扦插、嫁接和压条都属于无性繁殖，不需要利用植物组织培养技术，不属于微型繁殖。 (2)快速繁殖不仅可以实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。(　　) (3)作物脱毒后不再感染病毒。(　　) 答案：作物脱毒后病毒极少，甚至不含病毒，并不是不再感染病毒。 √ × × 返回导航 (4)脱毒草莓能明显提高产量，但品质没有发生变化。(　　) 答案：脱毒草莓的产量和品质明显优于没有脱毒的草莓。 (5)作物脱毒所培养的材料常选自顶端分生组织。(　　) × √ 返回导航 [探究] 材料Ⅰ：运用组织培养，一棵植株一年不仅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。 返回导航 结合上述材料回答下列问题： (1)快速繁殖技术能保持亲本的优良性状的原因是 ______________________________________________________________。 (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__________________________________________。 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 可以不受季节、气候、自然灾害等因素的影响 (3)作物培养过程中要进行作物脱毒的原因是__________________________ _______________________________________________________________，进行作物脱毒的做法是_________________________________。 对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差 切取一定大小的茎尖进行组织培养 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 返回导航 项目 概念(或原理) 特点 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可获得脱毒苗 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 返回导航 1．(2025·广东珠海五校高二联考)毛建草含有黄酮和多糖等多种药用成分，可全草入药，具有抗菌、消炎和清热等功效，可用于治疗咳嗽等疾病。科研人员利用其叶片通过植物组织培养的方法快速繁殖。下列叙述错误的是(　　) A．利用叶片进行植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性 B．脱分化处理前要对毛建草叶片进行清洗、灭菌等处理 C.诱导生根时，应适当降低培养基中细胞分裂素与生长素含量的比值 D．选择毛建草的茎尖作为外植体进行植物组织培养可获得脱毒苗 √ 返回导航 解析：利用叶片进行植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确； 脱分化处理前要对毛建草叶片进行清洗、消毒等处理，B错误； 培养基中细胞分裂素与生长素含量的比值低时，诱导生根，C正确； 茎尖病毒极少，甚至无病毒，故选择毛建草的茎尖作为外植体进行植物组织培养可获得脱毒苗，D正确。 返回导航 2.(2025·天津静海区高二检测)科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) √ A．培育脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性 B．培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段 C．实验结果表明，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低 D．根据本实验，培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为0.27 mm 返回导航 解析：马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误； 培育脱毒苗的过程中利用了植物组织培养技术，涉及脱分化和再分化两个阶段，B正确； 由题图可知，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确； 由实验结果可知，茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，D正确。 返回导航 考点二 PART 02 第二部分 16 考点二　作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产 1．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 返回导航 返回导航 ②利用：从产生突变的个体中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 返回导航 2．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 返回导航 (1)单倍体育种的过程就是花药离体培养的过程。(　　) 答案：单倍体育种主要包括花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍两个过程。 (2)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织。(　　) (3)次生代谢物在植物抗病、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。(　　) (4)紫杉醇存在于红豆杉属植物体内，是初生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌的治疗。(　　) 答案：紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的次生代谢物。 × √ √ × 返回导航 [探究1] 下图表示植物细胞工程中突变体的利用过程，回答下列问题： 返回导航 (1)上述育种的原理是____________________________________。 (2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是________________________________________________________________。 (3)诱导分化得到的突变体大多数都不可以利用，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。 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 基因突变和植物细胞的全能性 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；有些基因突变既无害也无益，是中性的 返回导航 [探究2] 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。回答下列问题： 返回导航 (1)细胞产物的工厂化生产具有的优势是____________________________ _________________________________。 (2)紫杉醇属于细胞的____________代谢物。 (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_________________________阶段。 (4)用文字和箭头概述工厂化生产紫杉醇的简易流程。 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 次生 试管苗阶段、愈伤组织 返回导航 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 脱毒苗的培育 人参皂苷的生产 植物组织培养和植物细胞培养的比较 返回导航 1．(教材P40图2－7改编)利用麦冬花药进行离体培养获得单倍体幼苗，可为后期基因改良及新品种选育提供材料，操作流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．图中X和Y分别表示愈伤组织和单倍体幼苗 B.需要对麦冬花药、培养基及操作工具进行灭菌处理 C．图中过程①和过程②所用培养基中激素的比例不同 D．麦冬花药离体培养的过程体现了生殖细胞具有全能性 解析：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。 √ 返回导航 2．(2025·广东珠海五校高二联考)珙桐有“植物活化石”之称，是国家一级重点保护植物。科研人员从珙桐叶中分离出了具有抗肿瘤功效的次生代谢物——槲皮素。野生珙桐资源有限，下图是通过植物细胞工程等技术手段进行珙桐的扩大培养，其中序号代表相应的处理过程。下列相关叙述正确的是(　　) A．通过过程①②④可定向改变植株性状 B．过程⑤需在无菌水中进行 C．植株乙、丙、丁的获取都采用了植物组织培养技术 D．过程⑥体现了愈伤组织全能性高的特点 √ 返回导航 解析：过程④是诱发突变，基因突变具有不定向性，故过程①②④不能保证性状的定向改变，A错误； 过程⑤是将愈伤组织经过酶解法去除细胞壁形成原生质体，需在等渗或较高渗的溶液中进行，B错误； 由题图可知，植株乙、丙、丁的获取都采用了植物组织培养技术，C正确； 过程⑥没有将愈伤组织培养为个体，不能体现愈伤组织全能性高的特点，D错误。 返回导航 【知识框架】 返回导航 随堂 效果检测 PART 03 第三部分 31 1．(教材P39相关信息改编)铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源稀少，其繁殖主要通过植物组织培养实现。下列叙述错误的是(　　) A．为保持铁皮石斛优良遗传性状，应选用体细胞进行组织培养 B．为获得无菌培养物，外植体要消毒处理后才可接种培养 C．可以利用快速繁殖技术进行濒危植物的繁育 D．用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗性状完全相同 √ 返回导航 解析：植物组织培养属于无性繁殖，体细胞中含有本物种全套遗传物质，为保持铁皮石斛优良遗传性状，应选用体细胞进行组织培养，A正确； 植物组织培养过程中应注意无菌操作，为获得无菌培养物，外植体经过消毒处理后，才能进行接种培养，B正确； 一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都可以通过快速繁殖技术进行繁育，C正确； 细胞分裂过程中可能会发生突变，用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗的性状不一定完全相同，D错误。 返回导航 2．(2025·广东部分学校高二期中)病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低。某同学采用茎尖组织培养技术培养脱毒苗，下列实验操作正确的是(　　) A．外植体消毒时间越长组培越容易成功 B．诱导形成愈伤组织时一般需要光照 C．茎尖组织培养过程中需要更换培养基 D．试管苗形成后直接移栽到大田中 √ 返回导航 解析：过长的消毒时间可能会对外植体造成伤害，影响其生长甚至导致其死亡，A错误； 诱导形成愈伤组织的脱分化过程一般不需要光照，B错误； 脱分化和再分化过程所需营养条件和激素不同，因此茎尖组织培养过程中需要更换培养基，C正确； 幼苗要先移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D错误。 返回导航 3．(2025·山东日照高二模拟)离子束诱变育种是利用离子束处理植物的种子、细胞或其他器官等，诱发其产生遗传性改变，从而获得各种各样的变异类型，经人工选择培育新品种的方法。离子束处理具有生理损伤轻、突变频率高、突变范围广等优点。下列叙述正确的是(　　) A．离子束诱发基因突变只能发生在细胞分裂前的间期 B．没有外界因素的诱发，细胞内的基因不发生突变 C．离子束能诱导基因发生定向突变，获得较多的优良变异类型 D．离子束诱变育种可以改变原有基因的结构而导致新品种出现 √ 返回导航 解析：基因突变主要发生在细胞分裂前的间期，也可以发生在其他时期，A错误； 基因可以自发突变，外界因素可以提高基因突变的频率，B错误； 基因突变是不定向的，C错误； 离子束诱变育种可以使植物发生基因突变，改变原有基因的结构，产生新的基因，导致新品种的出现，D正确。 返回导航 4．(2023·山东等级考)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　) A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 √ 返回导航 解析：利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确； 利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误； 次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误； 细胞产物的工厂化生产主要利用促进细胞分裂的培养条件，增加细胞数量来提高次生代谢物产量，而非提高单个细胞中次生代谢物含量，D错误。 返回导航 5．(2025·河北石家庄高二期中)苦参是我国传统中药，苦参产生的苦参碱具有调节免疫、抗癌等作用。科研人员利用苦参下胚轴进行育苗和生物碱提取，过程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) 返回导航 A．过程①和过程②需要适宜的温度和一定的营养条件，一般不需要光照 B．愈伤组织由未分化的一团薄壁细胞组成，能重新分化成芽、根等器官 C．次生代谢物苦参碱不是苦参基本生命活动所必需的 D．通过植物细胞培养获得苦参碱的过程和获得苦参幼苗的过程均体现了植物细胞的全能性 √ 返回导航 解析：过程①是细胞的脱分化，过程②是愈伤组织的扩大培养，两过程需要适宜的温度和一定的营养条件，一般不需要光照，A正确； 愈伤组织是不定形的薄壁组织团块，已失去分化的特征，能重新分化成芽、根等器官，B正确； 苦参碱是苦参的次生代谢物，不是苦参基本生命活动所必需的，C正确； 由工厂化细胞培养提取苦参碱的过程不需要形成完整的苦参植株，并未体现植物细胞的全能性，D错误。 返回导航 $