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21.2 植物细胞工程的实际应用,专题2 细胞工程,学习导航,专题2 细胞工程,一、植物繁殖的新途径,遗传特性,高效快速,产量和品质,马铃薯,性状分离,气候,地域,花药的离体培养,单倍体,纯合子,稳定遗传,缩短,2突变体的利用 (1)原理：_。 (2)产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的_而易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。 (3)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。 (4)优点：产生新基因、大幅度改良某些性状。,基因突变,分生状态,突变体,三、细胞产物的工厂化生产 1细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 2技术基础：植物_技术。 3实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产_；另外，三七、紫草和银杏的_也都已经实现了工厂化生产。,组织培养,人参皂甙干粉,细胞产物,1判一判 (1)微型繁殖能保持亲本的一切性状( ) (2)人工种子是由受精卵发育而来的( ) (3)突变体育种的原理是基因突变( ) (4)单倍体育种的目的是获得单倍体本身( ),2选一选 下列属于植物细胞工程应用的是_。 脱毒苗 抗毒苗 人工种子 天然种子 单倍体育种 多倍体育种,植物繁殖的新途径,1微型繁殖 (1)本质：微型繁殖只运用了植物组织培养技术，该过程只涉及有丝分裂，没有减数分裂，因而属于无性繁殖。 (2)优点：使用材料少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。,2人工种子 (1)组成：由胚状体、人工种皮两部分组成。如图：,(2)人工种皮的要求： 能保持胚状体的活力，即要能透气、透水，含有胚状体发芽所需要的各种营养成分等； 有利于贮藏、运输和萌发，选取的材料要有韧性，耐压，对胚状体无毒害； 还应含有农药和杀菌剂,以防播种后害虫及微生物的侵害; 还要加入能促进胚状体生长和发育的一些植物生长调节 剂、有益菌等。 (3)制作人工种皮的材料:海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。,(4)胚状体的要求： 播种后能快速出苗； 根和芽同步生长，活力强； 形成的幼苗的形态与生长要正常。,(5)制备流程： 诱导植物愈伤组织的形成 体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟 机械化包装 储藏或种植,(6)优点： 解决了天然种子在遗传上由于减数分裂过程中的重组现象造成的某些遗传性状的改变或繁殖能力差、结子困难等问题。 实现种子的工厂化生产，克服天然种子在生产上受季节限制的问题，提高农业的自动化程度。 试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。用人工种子播种可以大大节约粮食。,3作物脱毒 (1)病毒的特点：病毒是寄生性生物，在用种子繁殖或用植物根、茎无性繁殖过程中，种子、根、茎的细胞中可能携带着病毒并传给下一代，使其繁殖的子代感染病毒。 (2)材料的选取：据检测，植物的分生组织细胞中一般是不含病毒的。如果未被病毒感染的植株的分生组织用植物组织培养的方法培育成幼苗，用于生产，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作物的产量。,特别提醒 “一个等于”和“一个不等于” (1)微型繁殖实际上是一种无性繁殖，繁殖过程的细胞分裂为有丝分裂，保持亲子代遗传特性的稳定性。 (2)脱毒苗不等于抗毒苗，脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴；而抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴。,制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹，并在薄膜以内放入一些营养物质，如图所示。据此判断下列说法不正确的是( ),A“胚状体”最外面的一层有机膜和里面营养物质分别具有种皮和胚乳的功能 B“胚状体”来源于离体的植物体细胞，其形成过程中要经过的生理变化大体上是脱分化和再分化 C从保证人工种子正常的生命力及生态系统物质循环上来看，其外部薄膜应具有全透性和能被微生物降解的特点 D在人工种子萌发的过程中“胚状体”细胞吸收营养液中的物质用于生长等 解析 从保证人工种子正常的生命力上来看，其外部薄膜应具有半透性，可以透气和透水，但是不能让薄膜以内的营养物质出来。 答案 C,“人工种子”繁殖的后代属于什么繁殖方式？会发生性状分离吗？ 提示：属于无性繁殖。不会发生性状分离，会保持亲本的特性。,人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确的是( ) A可使自然状态下不结子的植物得以繁殖 B方便贮藏和运输 C可以随意改变植物的遗传性状 D可快速、大量繁殖,C,解析：人工种子是通过细胞工程完成的，所以可使在自然条件下不结实或珍贵的植物得以繁殖。天然种子的大量贮藏和运输也是相当困难的，人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输。天然种子在生产上受季节的限制,植物在自然状态下一般每年只能繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子的生产则不受季节限制，而且快捷高效。培育人工种子的目的主要是为了使在自然条件下不结实或珍贵的植物得以繁殖，保持其优良的遗传性状。,作物新品种的培育,1体细胞诱变育种 (1)过程：,(2)原理：基因突变和植物细胞的全能性。 (3)优点：提高愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程。 (4)缺点： 突变不定向，需要处理大量突变材料。 突变体中符合人们需要、有利的品种比较少。,2单倍体、基因工程和植物细胞工程育种的比较,染色体变异、组织培养,基因重组,细胞的全能性,选择亲本有性杂交F1产生的花粉离体培养获得单倍体植株诱导染色体加倍获得可育纯合子选择所需要的类型,提取目的基因构建基因表达载体导入受体细胞基因表达筛选出符合要求的新品种,去细胞壁细胞融合组织培养,明显缩短育种年限，加速育种进程,不受种属限制，可根据人类的需要，有目的地进行,克服远缘杂交的不亲和性，有目的地培育优良品种,技术较复杂，需与杂交育种结合，多限于植物,可能会引起生态危机，技术难度大,技术复杂，难度大,特别提醒 单倍体育种与多倍体育种 二者均需用秋水仙素诱导染色体数目加倍，单倍体育种需要植物组织培养先获得单倍体幼苗，而多倍体育种过程中不需植物组织培养技术，扩大培养多倍体时可用植物组织培养(如扩大培养三倍体无子西瓜幼苗)。,(2014金华高二期中)如图为几种育种方法示意图，据图回答：,(1)方向所示的途径表示_育种方法，过程所示的育种方法叫做_。 (2)过程中常用的方法是_，过程中最常采用的药剂是_。 (3)过程可发生在生物个体发育的_时期，但是，一般发生在_细胞中才具有遗传性。,杂交,多倍体育种,花药离体培养,秋水仙素,任何,生殖,(4)过程叫_。过程中影响植物根、芽发生的两种激素是_。 (5)由的过程中涉及的生物技术有_。 (6)植物体细胞杂交技术解决了育种过程中的_问题。,脱分化,生长素和细胞分裂素,植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术,远缘杂交不亲和(或生殖隔离),解析 本题中通过过程获得新品种的方法是杂交育种;过程是单倍体育种；过程是诱变育种；过程是多倍体育种；是体细胞杂交育种和植物组织培养得到人工种子的育种方法。(1)图中途径为杂交育种，过程是多倍体育种；(2)过程是花药离体培养；过程都要诱导染色体数目加倍，最常用的药剂是秋水仙素；(3)过程是基因突变，它发生在生物个体发育的任何时期，一般发生在生殖细胞中才具有遗传性；(4)过程是脱分化操作；过程是再分化过程，其中影响植物根、芽发生的两种激素是生长素和细胞分裂素；(5)由的过程中涉及的生物技术有植物体细胞杂交技术、植物组织培养技术；(6)植物体细胞杂交技术解决了育种过程中远缘杂交不亲和的问题。,依据不同育种需求选择不同的育种方法 (1)将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体，可利用杂交育种，亦可利用单倍体育种。 (2)要求快速育种，则运用单倍体育种。 (3)要求大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，可利用诱变育种和杂交育种相结合的方法。 (4)要求提高品种产量，提高营养物质含量，可运用多倍体育种。 (5)要求短期内大面积繁殖某一品种的植物，可采用植物微型繁殖技术。 (6)从不同物种中获取某基因，采用基因工程，而从不同物种中获取成套遗传信息可采用细胞杂交技术。,下列四个选项中，肯定没有采用植物组织培养技术的一项是 ( ) A花药离体培养得到单倍体植株 B秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株 C基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株 D细胞工程培育“番茄马铃薯”杂种植株 解析：花药离体培养得到单倍体植株运用了植物组织培养技术，基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株、细胞工程培育“番茄马铃薯”杂种植株都运用了植物组织培养技术；秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株未用到植物组织培养技术。,B,
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