第二章第1节　第2课时　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

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、作物新品种培育及细胞产物工厂化生产三大核心内容，通过情境资料导入引发问题，以基础知识落实、微思考等为支架衔接技术流程与应用优势。 其亮点在于结合情境探究（如脱毒苗培育分析）和对点应用例题，培养科学思维与探究实践能力，比较表格强化结构与功能观（生命观念）。学生能提升解决实际问题能力，教师可高效开展教学。

第2章　细胞工程 第1节　第2课时　植物细胞工程的应用 学习目标 1.通过对植物细胞工程应用实例的分析,了解这些应用涉及的技术流程和应用的优势。 2.认同植物细胞工程在生产实践中具有重要的应用价值,并尝试运用所学知识解决生产、生活中的问题。 目 录 索 引 主题一　植物繁殖的新途径 主题二　作物新品种的培育 主题三　细胞产物的工厂化生产 课堂小结 主 题 一 基础知识•落实 主题一　植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 (1)概念:用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫作　　 　技术。 (2)特点 (3)实例: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。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产,已形成一定规模。 微型繁殖 遗传特性 2.作物脱毒 (1)选材 ①部位:植物顶端　　　　附近(如茎尖)。 ②原因:病毒极少,甚至无病毒。 (2)优点:提高作物的　　　　　　。 (3)实例:采用茎尖组织培养技术脱去病毒,已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 [微提醒]经植物组织培养培育出的脱毒苗并不抗病毒,“脱毒”与“抗病毒”的含义不同,前者为不含病毒或病毒含量很少,后者为能够抵抗病毒侵染。 分生区 产量和品质 [微思考]快速繁殖得到的产物会不会出现性状分离?为什么? 提示 不会。快速繁殖利用的是植物组织培养技术,属于无性繁殖,可以保持亲本的优良性状。 元认知　性状分离是真核生物(核基因)有性生殖时出现的现象。 结论要语　辨一辨 (1)快速繁殖不仅可以高效、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)作物脱毒后不再感染病毒。(　　) (3)脱毒草莓的产量明显提高,但品质没有发生变化。(　　) (4)作物脱毒所培养的材料常选自顶端分生组织。(　　) (5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖。(　　) √ × × √ √ 情境探究•提升 资料1　运用植物组织培养技术,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。例如一棵葡萄树一年可以繁殖3万多棵葡萄树,一株兰花一年可以繁殖400万株兰花。 资料2　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,只能拔除整株植物,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,在分生区几乎不含病毒。 结合上述资料回答下列问题。 (1)植物组织培养技术可以用于快速繁殖的原因是什么? 提示 植物组织培养到愈伤组织阶段,细胞进行有丝分裂,细胞分裂速度较快,从而可以获得大量的组织细胞,然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。并且,植物组织培养在实验室中进行,受季节、气候等条件的限制较小。 (2)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。 (3)快速繁殖中能否用花粉作为外植体?为什么? 提示 不能。因为用花粉作为外植体进行组织培养得到的是单倍体,基因型不同于原植株。 (4)作物脱毒材料为什么一般选择茎尖?如何获得脱毒苗? 提示 植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒。获得脱毒苗的方法:切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。 方法归纳•拓展 比较快速繁殖与作物脱毒 繁殖新途径 取材 优点 技术 快速繁殖 (微型繁殖) 取材广泛 高效、快速地实现种苗的大量繁殖;保持优良品种的遗传特性 植物 组织 培养 作物脱毒 顶端分生区 获得高产、优质的无病毒植物 对点应用•突破 突破点1　快速繁殖 1.利用植物快速繁殖技术,一株铁皮石斛1年可繁殖7万株,实验流程如下。下列有关说法正确的是(　　) 利用植物组织培养制备无菌母株→不定芽增殖→完整植株的形成→再生植株的锻炼和驯化→再生植株的鉴定　 A.这种繁殖方式速度快、数量大,涉及有丝分裂和减数分裂 B.该技术利用了植物细胞的全能性和细胞膜的选择透过性 C.锻炼和驯化期间,正午强光时可遮阴或温室培养,以避免灼伤幼苗 D.对再生植株进行鉴定的原因是在培养过程中一定会发生变异 C 解析 这种繁殖方式属于无性繁殖,速度快、数量大,涉及有丝分裂,但不涉及减数分裂,A项错误。该技术为植物组织培养技术,利用了植物细胞的全能性,而未利用细胞膜的选择透过性,B项错误。对再生植株进行鉴定的原因是在培养过程中可能会发生变异,D项错误。 突破点2　作物脱毒 2.(2025广东实验中学期中)为给工厂繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持,科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响,结果如下表所示。下列叙述正确的是(　　) 茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/株 脱毒苗数/株 小于0.3 mm 20 1 1 0.3~0.5 mm 20 10 7 大于0.6 mm 20 13 4 A.在不同的培养阶段,培养基中激素的比例不同 B.脱分化过程中应给予充足光照使其进行光合作用 C.培育脱毒苗时依据的原理有基因突变和细胞的全能性 D.0.3~0.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒的特性 A 解析 在不同的培养阶段,培养基中激素的比例不同,生长素和细胞分裂素的比值高有利于根的分化,比值低有利于芽的分化,A项正确。脱分化过程中不需要光照,不进行光合作用,B项错误。培育脱毒苗时依据的原理是植物细胞的全能性,C项错误。0.3~0.5 mm大小的茎尖最有利于获得无病毒的特性,不是抗病毒的特性,D项错误。 主 题 二 基础知识•落实 主题二　作物新品种的培育 1.单倍体育种 原理:染色体变异 (1)过程:　　　　　(或花粉)离体培养→　　　　　　植株 纯合二倍体植株 优良品种。 (2)优点 ①后代一般是纯合子,能　　　　　　　　。 ②明显缩短了育种的年限。 杂交育种大多需6年,单倍体育种当年即可 ③进行体细胞诱变育种和研究　　　　　　　　的理想材料。 花药 单倍体 稳定遗传 遗传突变 2.突变体的利用 原理:基因突变 DNA复制时易发生突变 (1)产生原因:在植物的组织培养过程中,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  和　　　　　　(如射线、 　　　　　　　等)的影响而　　　　　　　。 (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　　　　　。 结论要语　辨一辨 (1)单倍体育种的过程就是花药离体培养的过程。(　　) (2)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织。(　　) (3)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。(　　) 培养条件 诱变因素 化学物质 产生突变 突变体 新品种 × √ × 情境探究•提升 资料1　由于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,因此单倍体是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。在单倍体育种领域,我国科学家作出了突出贡献,早在1974年就成功地培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。 资料2　在植物的组织培养过程中,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。从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。 结合资料分析讨论下列问题。 (1)单倍体育种的后代一定都是纯合子吗?举例说明。 提示 不一定, 一般情况下为纯合子,但在亲本为多倍体的情况下,得到的单倍体植株加倍后,子代可能为杂合子。如基因型为 AAaa的植株,经单倍体育种形成的一种个体基因型为 AAaa,该个体为杂合子。 (2)下图为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。 ①为什么培养至愈伤 组织时才进行诱变处理? 提示 愈伤组织细胞分 裂旺盛,不断进行DNA 分子的复制,此时易发生基因突变。 ②诱导分化得到的突变体都可以利用吗?为什么? 提示 不是都可以利用,因为基因突变具有随机性和不定向性,所以并不是诱导分化得到的突变体都可以利用,还需进一步筛选出所需要的突变体。 ③图中利用突变体进行育种所依据的原理是什么? 提示 基因突变和植物细胞的全能性。 方法归纳•拓展 1.单倍体育种流程 2.比较单倍体育种和突变体的利用 项目 单倍体育种 突变体的利用 原理 整个单倍体育种过程的原理是染色体变异,其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性 基因突变和植物细胞的全能性 优点 明显缩短了育种年限,是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 提高愈伤组织的突变率,可以获得高产、优质、抗逆的新品种,加快育种进程 对点应用•突破 突破点1　单倍体育种 3.(2025黑龙江绥化一中高二期末)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。下列叙述错误的是(　　) 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期 B.通过过程②得到的植株既有纯合子又有杂合子 C.过程①属于植物的组织培养,在此过程中必须使用一定量的植物激素 D.与杂交育种相比,该育种方法的优点是能明显缩短育种年限 B 解析 过程①是花粉离体培养,通过过程①可获得基因型为AB、Ab、aB、ab的单倍体植株,经过程②(人工诱导染色体数目加倍)后均为纯合子,B项错误。 突破点2　突变体的利用 4.下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程。据图分析,下列叙述错误的是(　　) B 解析 ②表示人工诱变过程,但基因突变是不定向的,B项错误。 A.①过程需用纤维素酶和果胶酶处理 B.②过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变 C.③过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能 D.④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理 主 题 三 基础知识•落实 主题三　细胞产物的工厂化生产 1.次生代谢物 (1)概念:植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。 (2)本质:一类　　　　有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等。 (3)作用: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。 2.细胞产物的工厂化生产:利用植物细胞培养来获得　 　　　的过程。 小分子 目标产物 3.植物细胞培养 (1)概念:在离体条件下对　　　 　　　或　　　　　　进行培养使其增殖的技术。 (2)优点:不占用耕地,几乎不受　　　　、　　　　　等的限制。 (3)意义:对于社会、经济、　　　　　　具有重要意义。 (4)成功实例:紫草宁、人参皂苷等。 [微提醒]植物细胞培养的原理是细胞增殖,未涉及植物细胞的全能性。 单个植物细胞 细胞团 季节 天气 环境保护 结论要语　辨一辨 (1)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。(　　) (2)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种初生代谢物,具有高抗癌活性,现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。(　　) √ × 情境探究•提升 资料　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,科研小组设计了如图所示的实验流程。 结合资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)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。 (3)植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢物的一条有效途径,在生产中通常要培养到什么阶段?为什么? 提示 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。 方法归纳•拓展 植物组织培养和植物细胞培养的比较 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 原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 过程     应用 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产,如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 对点应用•突破 突破点　细胞产物的工厂化生产 5.人参皂苷具有增强免疫力、改善心血管功能、抗氧化、抗肿瘤等功能。如图为利用植物细胞培养技术工厂化生产人参皂苷的流程。下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①不需要光照, 细胞不发生基因的选 择性表达 B.可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性 C.人参皂苷属于次生代谢物,为人参生命活动所必需 D.过程②利用了细胞分裂的原理,体现了细胞的全能性 B 解析 过程①为脱分化,不需要光照,细胞发生基因的选择性表达,A项错误;由题意可知,人参皂苷具有抗肿瘤等功能,可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性,B项正确;人参皂苷属于次生代谢物,但不是人参基本生命活动所必需的,C项错误;细胞全能性是发育为完整植株或分化为其他各种细胞的能力,过程②利用了细胞分裂的原理,但未体现细胞的全能性,D项错误。 6.(2023山东卷)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 A 解析 若植物细胞的某些次生代谢物在体外无法通过化学途径合成,则可通过植物细胞培养技术获得,A项正确。虽然植物细胞体积小,但可通过植物细胞培养使其大量增殖,进而产生大量产物进行工厂化生产,B项错误。次生代谢物不是植物生长所必需的,C项错误。植物细胞培养技术通过筛选高产细胞,对其培养使其大量增殖,进而获得其代谢物,该技术主要利用促进细胞增殖的培养条件提高细胞中次生代谢物的含量,D项错误。 题后归纳　初生代谢与次生代谢的比较 课 堂 小 结 本 课 结 束 正常植株→花药(或花粉)单倍体幼苗纯合子→选择所需类型 花粉植株A植株B 提示 离体的单个植物细胞或细胞团愈伤组织细胞悬液细胞产物(紫杉醇)。 $