2.1.2 植物细胞工程的应用课件-2025-2026学年高二生物下学期人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦植物细胞工程的应用，涵盖植物组织培养技术及三大应用方向。课堂从“手指植物”“多肉叶插”等生活实例导入，通过“从社会中来”引出外植体、愈伤组织等概念，以组织培养流程为支架串联快速繁殖、作物脱毒等应用，构建知识脉络。 其亮点是以脱毒马铃薯、红豆杉紫杉醇等实例渗透生命观念，通过自主学习任务单、讨论分析原理培养科学思维，实战演练强化探究实践。课堂小结整合流程与应用类型，帮助学生系统掌握，教师可借此提升教学效率，激发学生学习兴趣。

——植物细胞工程的应用 第二章 细胞工程 2.1.1 植物细胞工程 “手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分或营养物质， 它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。 ￭ 从社会中来 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 【讨论】尝试分析它们制作原理。 植物组织培养技术 （移栽到大田） 自主学习任务单 请同学们阅读课本P40-41，归纳总结植物细胞工程各个应用的操作方法(突破口）及其优点。 ￭ 植物细胞工程的应用 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 ￭ 植物细胞工程的应用 一、植物繁殖的新途径 1.概念： 用一个多肉茎尖就可以在一年内生产出 400万株多肉苗 (1) 快速繁殖（微型繁殖）： 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 2.特点： 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 细胞分裂能力强——不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。 无性繁殖，保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 可实现产业化生产 在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小 1.选取多肉上健康、饱满的叶片。 2.用剪刀或直接用手轻轻掰下叶片。 3.平放沙床，叶片间隔相聚2~3厘米。 4.叶片切口不要碰脏，摆放通风处2~3天晾干 5.待叶片晾干后移至半阴处养护。 6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽。 7.叶插成功 多肉也可进行叶插繁殖 注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术 也用剪刀切下整片叶片，切口要平滑、整齐。 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但生姜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%。 一、植物繁殖的新途径 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，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，在分生区几乎不含病毒。 脱毒马铃薯 一、植物繁殖的新途径 (2) 作物脱毒： 选取植物病毒少甚至无毒的分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养， 再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒植物。 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 资料3 病毒引起的植物病害有500多种。 受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉， 如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、 苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的 防治办法，只能拔除病株，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，在分生区几 乎不含病毒。 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病 毒，导致产量降低，品质变差。 脱毒马铃薯田被病毒感染 脱毒苗≠抗毒苗 脱毒草莓 普通草莓 一、植物繁殖的新途径 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是： 用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广; 用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。 一、植物繁殖的新途径 植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料， 经过人工薄膜包装得到的种子。 一、植物繁殖的新途径 (3) 人工种子： 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。 兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的 常规繁殖中，遇到的 难题是：用分根法繁 殖速度缓慢，不利于 新品种的推广;用种子 繁殖又很困难，因为 兰花的种子十分微小， 胚很纤弱，种子几乎 没有储藏营养物质， 在发芽过程中很容易夭折。 3、优点 ①培植周期短 ②后代无性状分离 ③不受气候，季节和地域限制 ④可以很方便地贮藏和运输 由配子直接发育而成，体细胞中含有本物种配子染色体数的个体。 二、作物新品种的培育 (1) 单倍体育种： 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或芽/根) 试管苗 脱分化 再分化 单倍体： 植株矮小、高度不育 秋水仙素诱导 纯合品种 抑制细胞有丝分裂 前期中纺锤体的形成 单倍体育种相对传统育种方法的优点？ （花药或花粉） ₪ 单倍体定义： 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 单倍体形成：由配子不经过受精作用而直接发育成的个体 后代都是纯合子，明显缩短育种年限 。例：蜜蜂中的雄蜂 长得弱小，而且高度 不水仙素：抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成 P DDTT ddtt F1 DdTt F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt 高杆抗病 矮杆不抗病 F3 连续自交至不发生性状分离 选出ddTT 用高杆抗病（DDTT）和矮杆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮杆抗病小麦（ddTT），如果要筛选出纯合的矮茎抗病的优良性状的小麦，你可以想到几种育种方法？ 选育出需要的矮抗纯种 生长 F4 二、作物新品种的培育 杂交育种 周期长 ———————— 诱变育种缺点： 不定向性 P DDTT × ddtt F1 DdTt DdTt DT Dt dT dt DT Dt dT dt DDTT DDtt ddTT ddtt （种子） 第 一 年 （植物体） 减数分裂 （花粉） 花药离体培养 （单倍体幼苗） 秋水仙素处理 （二倍体纯合植株） 第 二 年 播种 单倍体育种的优点: 明显缩短育种年限，获得能稳定遗传（都是纯合体）的后代。 二、作物新品种的培育 我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种 二、作物新品种的培育 二、作物新品种的培育 (2) 突变体的利用： 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 细胞一直处于不断分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。 (如抗病、抗盐、高产或含高蛋白) 筛选对人们有利突变体，进而培育新品种。 诱变处理 20世纪70年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。 三、细胞产物的工厂化培养 通过植物组织培养获取更多的细胞产物。 蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等 三、细胞产物的工厂化培养 (1) 概念： (2) 细胞产物的种类： 初生代谢 次生代谢 包括 生物生长生存所必需的代谢活动。 非生物生长所必需，在特定条件下进行。 (如糖类、脂质、蛋白质、核酸等) （一类小分子有机化合物） 依据：是否为生物生长生存所必需 细胞产生的工厂化生产是将细胞产物的基因通过基因工程技术，导入受体细胞，再利用发酵工程大规模生产出所需要的产品. 而培养到愈伤组织的原因是因为愈伤组织的细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。细胞代谢快了，得到的产物就多，就有获得较高的利益。　生产人参主要是为了获得其有用的代谢产物， 紫草宁 紫草 三、细胞产物的工厂化培养 (3) 实例： 红豆杉 紫杉醇 抗菌、消炎、抗肿瘤等活性 抗肿瘤等活性——乳腺癌等 培养、提取 代谢产物 细胞产物的工厂化生产 一般组织培养到愈伤组织即可， 因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。 三、细胞产物的工厂化培养 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 细胞产生的工厂化生产是将细胞产物的基因通过基因工程技术，导入受体细胞，再利用发酵工程大规模生产出所需要的产品. 而培养到愈伤组织的原因是因为愈伤组织的细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。细胞代谢快了，得到的产物就多，就有获得较高的利益。　生产人参主要是为了获得其有用的代谢产物， 红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。2000年国际上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994—1996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。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，到处都是被剥光树皮的裸树，溪河的水浸出鲜血般的红色树汁...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，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。 ￭ 生活百科 课堂小结 植物细胞工程的应用 细胞产物的工厂化生产 植物繁殖的新途径 人工种子 快速繁殖 作物脱毒 单倍体育种 突变体的利用 初级代谢产物 次级代谢产物 作物新品种的培育 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 试管苗 脱分化 再分化 （移栽到大田） 花药或花粉 分生区细胞（根尖、茎尖） 人工种子 快速繁殖 作物脱毒 单倍体育种 突变体的利用 不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株 经过人工薄膜包装得到的种子。 细胞代谢产物 分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成 课堂小结 诱变处理 一、概念检测 1. 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。 1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ） 2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ ） 2. 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. 选择优良品种进行杂交 C. 进行远缘植物体细胞杂交 D. 取茎尖分生组织进行组织培养 √ × D ￭ 实战演练 ₪ 下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述中正确的是（    ） A. ②阶段会发生减数分裂过程            B. ①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素 C. 此过程体现植物细胞具有全能性　　　 D. 此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 C 四倍体兰花叶片 愈伤组织 胚状体 植株 ③ ① ② ￭ 实战演练 ₪ 基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问： 1) 愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。 2) 试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链。 3) 培育成的试管苗可能出现的基因型有______________________。 叶绿体 24 AB、aB、Ab、ab ￭ 实战演练 1) 过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株比例会越来越______，选择符合性状的F2进行自交，自交后代植株中符合的性状中，纯合子所占的比例为_______。 2) 过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料，经过_________形成愈伤组织和_________继续发育成单倍体，再进行加倍处理，选取表现型符合条件的植株。符合条件的植株占这批植株比例的_______。 高 脱分化 再分化 1/4 TTgg TTGG 3/5 ￭ 实战演练 $