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

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程的应用，涵盖快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种、突变体利用及细胞产物工厂化生产等核心内容。课堂从铁皮石斛繁殖问题导入，通过任务单引导学生探究技术原理，构建从实际问题到科学原理再到应用实践的知识脉络。 其亮点在于融合科学思维（如对比脱毒苗与抗毒苗差异）、探究实践（如设计单倍体育种培育紫色甜玉米实验）和态度责任（如紫杉醇生产与濒危植物保护关联）。采用问题驱动和实例教学，小结系统清晰，能提升学生解决实际问题能力，为教师提供结构化、生活化的教学资源。

第2章 第1节 （二）植物细胞工程的应用 学习目标 01 概述发酵工程及其基本环节 02 举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值 02 植物繁殖的新途径 01 从社会中来 铁皮石斛 经济苗木、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……如何解决？ 石斛：驱解虚热，养胃生津、提高免疫力、延年益寿等疗效、观赏价值。 快速繁殖 思考 自主学习 任务单（一） 请同学们阅读教材P39的内容，思考讨论并回答下列问题： 1.什么是快速繁殖技术？ 2.快速繁殖的核心技术是？ 3.快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？ 02 植物繁殖的新途径 ——快速繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖技术。 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 幼苗 脱分化 再分化 完整植株 一般为无性生殖 植物细胞的全能性 （2) 生殖方式： （3) 原理： (1) 概念： 注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术。 快速繁殖 02 植物繁殖的新途径 ——快速繁殖 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实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。 实例： 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。 （4）优点： ①无性繁殖，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 ③保持优良品种的遗传特性，可实现产业化生产 02 植物繁殖的新途径 ——作物脱毒 自主学习 任务单（二） 请同学们阅读教材P40的内容，思考讨论并回答下列问题： 1.作物为什么要进行脱毒？ 2.应该选择植物的什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？ 3.培育脱毒作物的流程是怎样的？ 4.脱毒作物有何优点？ 5.你还知道哪些作物脱毒的实例？ 02 植物繁殖的新途径 ——作物脱毒 1.选用材料：植物顶端分生区附近(如茎 尖 、芽头） 2.选材原因：该部位的病毒极少，甚至无病毒 3.方法：切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。 茎尖 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 脱毒苗 移栽 脱毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。 4.培育脱毒苗的原因： 无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。 02 植物繁殖的新途径 ——作物脱毒 5.优点：明显提高农作物的产量和品质 与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。 6.实例：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。 02 植物繁殖的新途径 脱毒苗不等于抗毒苗。与快速繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。 抗毒苗： 抗病基因 导入 植物细胞 植物组织培养 完整植株 植物细胞工程不仅开辟了植物繁殖的新途径，在作物新品种的培育方面也有重要贡献。 过渡 【思考】 脱毒苗等于抗毒苗吗？ 分析作物脱毒 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 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。 03 作物新品种的培育 03 作物新品种的培育 有性 杂交 单倍体植株矮小且多为不育 花药离体培养 优良品种 花药 花粉 P 单倍体 纯合二倍体 诱导染 色体加倍 选择 F1 单倍体育种的流程是怎样的?它有什么优点? ——单倍体育种 03 作物新品种的培育 过程： 秋水仙素 单倍体幼苗 优良品种 愈伤组织 纯合二倍体植株 花药 染色体 数目加倍 脱分化 再分化 秋水仙素处理 花药离体培养 （植物细胞的全能性） （染色体数目变异） 选择 优点： ①子代是能稳定遗传的纯合子。 ②极大地缩短了育种的年限。 ③单倍体植株是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。 原理: ——单倍体育种 03 作物新品种的培育 现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？ 设计筛选纯合的紫色甜玉米的实验思路。 (1)杂交育种 (2)单倍体育种 【活动2】根据以下材料你可以想到几种育种方法?请你设计相关实验思路。 ——单倍体育种 03 作物新品种的培育 杂交育种 单倍体育种 紫色非甜玉米 AASS × 白色甜玉米 aass 紫色非甜玉米 AaSs ↓ AS As aS as 花药离体培养 单倍体幼苗： AS As aS as 纯合体: 秋水仙素处理 染色体加倍 AASS AAss aaSS aass 选择紫甜玉米即为新品种 P： 紫色非甜玉米 AASS × 白色甜玉米 aass F1 紫色非甜玉米 AaSs 第1年 × 选育出紫甜的纯种 F2 A_S_ A_ss aaS_ aass 紫甜 第2年 第3年 × 生长 A_ss F3 第4年 配子： P： ——单倍体育种 03 作物新品种的培育 ——突变体的利用 来源： 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。从突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 过程： 外植体 新品种 筛选培育 愈伤组织 脱分化 多种突变体　 诱导分化 诱变处理（如射线、化学物质等） ①处理对象： ②原理： 突变(基因突变+染色体变异）和植物细胞的全能性。 愈伤组织（细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，因此易发生突变） 03 作物新品种的培育 ——突变体的利用 3.利用： 筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种。 4.优点： 提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。 5.实例： 已筛选出抗病、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。 抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的烟草 04 细胞产物的工厂化生产 从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，具有独特的抗肿瘤作用。2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。……野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏， 植物细胞培养技术，在生产中通常要培养到什么阶段？为什么？ 愈伤组织阶段。 因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。 04 细胞产物的工厂化生产 生物生长生存所必需的代谢活动，如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 应用多、产量低 非生物生长所必需，在特定条件下进行 植物的代谢产物 初生代谢物： 次生代谢物： 红豆杉→紫杉醇 紫草→紫草宁 化学本质： 一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等） 04 细胞产物的工厂化生产 过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 振荡分散 细胞悬液 细胞悬浮培养 提取 细胞产物 结果： 只培养到愈伤组织阶段 该过程不能体现植物细胞的全能性 优点： 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义 04 细胞产物的工厂化生产 脱分化 培养选择 破碎 细胞 放入发酵罐 (1)工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程： 实例 人参根 愈伤组织 增长速度快人参皂甙干粉含量高的细胞 愈伤组织 人参皂苷粉 04 细胞产物的工厂化生产 离体植物组织 脱分化 愈伤组织 从愈伤组织中提取紫杉醇 高效抗癌的药物紫杉醇，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。能否用植物组织培养技术生产紫杉醇？ (2)工厂化生产紫杉醇的基本流程： 红豆杉 紫杉醇 实例 05 课堂小结 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 06 课堂小测 1.下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是( ) A.利用植物细胞培养获得紫草宁，实现了细胞产物的工厂化生产 B.取香蕉茎尖分生组织进行组织培养，可获得脱毒苗 C.花药离体培养得到的单倍体植株可大田栽培提高作物产量 D.利用植物组织培养过程中产生的突变体可培育新品种 C 解析：利用植物细胞培养技术（如愈伤组织培养）可生产紫草宁等次生代谢产物，实现工厂化生产，A正确；茎尖分生组织病毒携带量极少，通过组织培养可获得脱毒苗（如香蕉脱毒苗），是植物组织培养的典型应用，B正确。花药离体培养得到的是单倍体植株，单倍体植株高度不育且植株弱小，无法直接大田栽培，需经秋水仙素诱导染色体加倍形成可育植株后方可提高产量，C错误。植物组织培养过程中可能发生基因突变或染色体变异，可筛选有益突变体可培育新品种，属于突变体育种途径，D正确。 06 课堂小测 2.《本草纲目》记载，樱桃具有利脾、止泻的功效。樱桃中的槲皮素等酚类化合物具有抗氧化活性。研究人员利用组织培养技术繁育樱桃优良品种，满足人们食用和药用需要。下列相关叙述错误的是( ) A.应用微型繁殖技术可获得大量樱桃脱毒苗 B.可选用樱桃幼嫩的芽原基和叶原基作外植体 C.外植体形成完整植株需经过脱分化和再分化过程 D.应用樱桃细胞培养可工厂化生产初生代谢产物槲皮素 D 解析：应用微型繁殖技术采用茎尖作为外植体可获得大量樱桃脱毒苗，因为茎尖几乎不带毒，A正确；由于芽原基和叶原基分裂能力旺盛，因而可以选用樱桃幼嫩的芽原基和叶原基作外植体，B正确；外植体形成完整植株一般需经过脱分化和再分化过程，通过脱分化过程形成愈伤组织，经过再分化过程形成根、芽或胚状体结构，进而形成完整植株，C正确；应用樱桃细胞培养可工厂化生产次生代谢产物槲皮素，D错误。 06 课堂小测 3.紫草素是从我国传统中药植物紫草中提取出来的一种脂溶性萘醌类化合物。多项研究表明紫草素具有抗炎、免疫抑制作用。下图为紫草素的提取流程图，有关叙述错误的是( ) A.①过程中需要在培养基中加入一定比例的植物激素才能获得愈伤组织 B.紫草素能够从愈伤组织细胞中获得，因此判断紫草素是次生代谢产物 C.在工厂化生产紫草素的过程中，无须培养出完整的紫草植株 D.该流程主要通过促进细胞增殖来提高紫草素的产量 B 解析：①过程表示脱分化过程，需要在培养基中加入一定比例的生长素和细胞分裂素等植物激素才能获得愈伤组织，A正确；在工程技术操作中，可以通过设计让愈伤组织生产次生代谢产物，但愈伤组织中产生的物质不一定是次生代谢产物，因此不能以此来判断紫草素是次生代谢产物，B错误；根据题干信息可知，在工厂化生产紫草素的过程中，只需要把细胞培养到愈伤组织阶段，再扩大培养即可，C正确；依据题图可以发现，该流程主要通过促进细胞增殖，增加产紫草素的细胞数量来提高紫草素的产量，D正确。 感谢指正 Thanks To Correct Me Lavf58.51.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com $