高中生物 探究导学课型 专题2 细胞工程 2.1.2 植物细胞工程的实际应用同课异构课件 新人教版选修3.ppt

2 1 2植物细胞工程的实际应用 探究1植物繁殖的新途径 研读教材 自主认知 1 微型繁殖 1 概念 快速繁殖优良品种的 技术 植物组织培养 无性 大量繁殖 2 作物脱毒 1 取材 无病毒的 组织 2 优点 提高作物的 3 实例 脱毒马铃薯的培育 茎尖 产量和品质 3 神奇的人工种子 人工薄膜 胚状体 植物组织培养 无性状分离 季节 气候 小判断 1 植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒 分析 茎尖分生能力强 没有病毒侵染 以茎尖为外植体 通过植物组织培养可获得无病毒植株 2 植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传性状 还可以快速高效地实现种苗的大量繁殖 分析 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 由于植物组织培养技术克服了时间 空间和气候等因素的影响 可以快速 大量地繁殖种苗 3 培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物体细胞杂交 分析 培育草莓脱毒苗是利用草莓的茎尖分生组织细胞病毒极少 甚至无病毒的特点 进行植物组织培养形成无毒种苗的过程 植物体细胞杂交是将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞 培育成新的植物体的技术 4 通过 人工种子 繁殖后代属于有性繁殖 分析 人工种子 利用的是植物组织培养技术 该过程细胞进行有丝分裂 细胞内的遗传物质不发生改变 属于无性繁殖 合作探究 核心归纳 1 微型繁殖的优点 1 微型繁殖可以快速地实现种苗的大量繁殖 其技术手段是什么 依据的原理是什么 提示 植物组织培养 细胞的全能性 2 从繁殖类型看 微型繁殖属于哪一种 这种繁殖的优点是什么 提示 属于无性繁殖 可以保持所繁殖品种的一切性状 因为植物组织培养过程中细胞进行的是有丝分裂 此过程中细胞内的遗传物质不发生改变 3 从所需条件上来看 微型繁殖与传统育种方法相比有哪些优点 提示 微型繁殖是在具有一定人工设施的室内生产 可以不受季节 气候等自然条件的限制 2 作物脱毒的原因 材料和方法 1 许多通过无性繁殖的作物繁殖多代之后产量会下降 原因是什么 提示 作物感染的病毒可以传播给后代 并在作物体内逐年积累 影响产量和品质 2 作物脱毒时应选取哪里的组织进行组织培养 原因是什么 提示 一般选取根尖或茎尖的分生区 植物的分生区一般不会感染病毒 用分生区细胞进行组织培养 就能得到大量的脱毒苗 3 人工种子 1 常规的种子繁殖存在哪些缺陷 提示 周期长 发生性状分离而丧失其优良特性 受到季节 气候和地域的限制 2 正常种子包括哪几部分结构 各有什么作用 提示 正常种子包括种皮 胚和胚乳 双子叶植物没有胚乳 但有肥厚的子叶 种皮具有保护功能 胚乳或者肥厚的子叶为种子的萌发提供营养物质 3 分析下图 回答 题 人工种子的胚状体和植物种子的胚在来源上有何区别 提示 人工种子的胚状体是无性繁殖的结果 种子中的胚是有性繁殖的结果 人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分 人工种皮中应该具有的有效成分是什么 为了促进胚状体的生长发育 我们还可以向人工种皮中加入哪些物质 提示 a 针对植物种类和土壤等条件 在人工种子的包裹剂 人工种皮 中还可以加入适量的养分 无机盐 有机碳源以及农药 抗生素 有益菌等 b 为了促进胚状体的生长发育 还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂 精讲精析 人工种子的优越性 1 固定品种优势 天然种子是有性繁殖 而人工种子在本质上属于无性繁殖 一旦获得优良品种 可以保持遗传上的优势 2 快捷高效的繁殖方式 3 可人为控制植物的生长发育与抗逆性 归纳总结 1 微型繁殖的优点 1 繁殖速度快 2 高保真 因为是无性繁殖 3 不受自然生长季节的限制 因为在具有一定人工设施的室内生产 2 制作人工种子时对种皮的要求 1 能保持胚状体的活力 即能透气 透水 含有胚状体发芽所需要的各种营养成分等 2 有利于贮藏 运输和萌发 材料要有韧性 耐压 对胚状体无毒害 3 含有农药和杀菌剂 以防播种后害虫及微生物的侵害 4 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 过关小练 即时应用 1 2015 石家庄高二检测 名贵花卉若用种子繁殖可能发生性状分离 为了保持植株的优良性状 可以进行微型繁殖 即利用植物体的一部分器官或组织进行离体培养 发育成完整的植株 进行离体培养不应采用植物的 A 子房壁B 花粉粒C 叶片D 茎尖 解题指南 解答本题的关键在于以下两点 1 要想保持后代遗传性状不发生改变 应该使其遗传物质不变 2 植物组织培养中只进行有丝分裂 解析 选B 只有利用植物的体细胞进行植物组织培养才能使得到的植株保持亲本的一切性状 子房壁 叶片和茎尖中含有的都是正常体细胞 花粉粒是减数分裂产生的 进行离体培养只能得到单倍体 不能保持亲本的性状 2 2015 吉林高二检测 人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体 它能像种子一样萌发生长 长成植物 人工种子的核心部件是一个被外层物包埋的具有类似于胚功能的胚状体 将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中 便成了所谓的 人工种子 1 人工种子依据的原理是 培育胚状体利用了技术 2 包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构 3 如果外植体是植物的茎尖 通过 的处理可使细胞彼此分离 过程中可加入 A 蛋白酶B 淀粉酶C 果胶酶D 胰蛋白酶 4 过程表示脱分化过程 其实质是 表示再分化过程 其实质是 5 由人工种子萌发成的植株是否可育 解题指南 解答本题的突破点 1 明确种子的结构分为种皮 胚和胚乳三部分 2 了解人工种子的形成 解析 1 人工种子能发育成完整植株 说明其细胞内含有个体发育所需要的全部遗传物质 因此依据的原理是细胞的全能性 人工种子是经过植物组织培养得到的 2 包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用 同时又可以为胚状体提供营养物质 所以可看成种皮及胚乳或子叶 3 使植物细胞彼此分离可以使用果胶酶或纤维素酶 因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 4 脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力 而再分化的实质是基因的选择性表达 5 人工种子是否可育取决于培育胚状体所用的材料 答案 1 植物细胞的全能性植物组织培养 2 种皮及提供营养的胚乳或子叶 3 C 4 使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达 5 不一定 互动探究 1 如果经过 过程得到的细胞的基因型为DdTt 经图示过程得到的人工种子是否可育 为什么 提示 可育 若经过 过程得到的细胞的基因型为DdTt 则胚状体的基因型为DdTt 属于二倍体 因此可育 2 若图中植物体的基因型为DdTt 利用花药离体培养得到的 花粉胚 长成的植株可育吗 为什么 提示 不可育 若植物体的基因型为DdTt 利用花药离体培养得到的 花粉胚 长成的植株的基因型为DT Dt dT dt 均属于单倍体 因此不可育 补偿训练 人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体 包裹在含有养分和具有保护功能的物质中 并在适宜条件下能够发芽出苗 下列与人工种子形成过程无关的是 A 细胞的脱分化和再分化B 细胞全能性C 细胞有丝分裂D 细胞减数分裂 解析 选D 人工种子是经植物组织培养而获得的 其理论基础是细胞的全能性 经过了细胞的脱分化和再分化两个阶段 细胞增殖的方式为有丝分裂 探究2作物新品种的培育及细胞产物的工厂化生产 研读教材 自主认知 1 作物新品种的培育 花药的离体培养 单倍体 纯合子 稳定遗传 缩短 2 突变体的产生和利用 产生原因 植物组织培养过程中 由于培养细胞一直处于 状态容易受培养条件和外界压力的影响而产生 利用 筛选出对人们有用的 进而培育成新品种 不断的分 生 突变 突变体 2 细胞产物的工厂化生产 1 产物种类 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 2 生产技术 技术 3 实例 我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉 另外 三七 紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产 蛋白质 植物组织培养 细胞产物 小判断 1 花药离体培养中 可诱导愈伤组织分化出芽 根获得再生植株 也可通过诱导分化成胚状体获得再生植株 分析 单倍体育种常采用花药离体培养技术 在该过程中 可通过诱导其脱分化形成愈伤组织 再分化出芽 根获得再生植株 也可以通过诱导分化成胚状体获得再生植株 2 在植物组织培养过程中 容易获得突变体的主要原因是培养的细胞一直处于不断的分生状态 分析 在植物的组织培养过程中 由于培养的细胞一直处于不断的分生状态 因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变 3 要生产人参皂甙干粉 应培养到胚状体阶段 分析 要实现人参皂甙干粉的工厂化生产需将人参细胞培养至愈伤组织阶段 4 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株的过程包括脱分化和再分化过程 分析 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗后产生多倍体植株 并没有经过植物组织培养过程 5 单倍体育种就是通过植物组织培养过程得到单倍体植株 分析 单倍体育种包括花药离体培养和诱导染色体加倍两个过程 经染色体加倍后得到的植株是二倍体或多倍体 6 细胞产物的工厂化生产过程包括脱分化和再分化环节 分析 细胞产物工厂化生产只需要进行脱分化环节 合作探究 核心归纳 1 单倍体育种的原理和过程 结合单倍体育种的相关知识思考下列问题 1 以流程图的形式表示单倍体育种过程 提示 2 该过程所依据的原理和涉及的生物学技术分别有哪些 提示 原理是染色体变异和细胞的全能性 该过程主要利用植物组织培养技术 2 突变体育种 突变体的利用过程如图所示 请据图分析 1 为什么在培养至愈伤组织时进行诱变处理 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 不行 因为基因突变具有多害少利性 即得到的突变体大多是有害的 3 单倍体育种和突变体育种的原理相同吗 为什么 提示 不相同 单倍体育种的原理是染色体变异 而突变体育种的原理是基因突变 3 细胞产物的工厂化生产 1 细胞产物工厂化生产实质上是植物组织培养的过程 在生产中通常要培养到哪一阶段 提示 愈伤组织阶段 2 与传统的从植物体内提取相比 工厂化生产细胞产物的优点有哪些 提示 没有时间 地点 环境的影响 克服了植物体生长缓慢的缺点 提取方便等 归纳总结 单倍体育种和突变体育种的比较 过关小练 即时应用 1 2015 石家庄高二检测 下图为植物组织培养的基本过程 制作人工种子 及生产治疗烫伤 割伤的药物 紫草素 应分别选用 A B C D 解题指南 解答本题的关键是明确制取细胞产物时只需要将植物组织培养到愈伤组织阶段即可 解析 选B 图中 是外植体 是愈伤组织 是胚状体 是新植株 人工种子是以通过植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等为材料 通过人工薄膜包装得到的种子 所以制作人工种子应选用 紫草素是细胞次生代谢产物 只需脱分化形成愈伤组织 再筛选出次生代谢产物高的愈伤组织细胞进行细胞培养获取相关产物即可 所以要获取紫草素应选用 故B正确 2 为了提高玉米的产量 科学家做了大量的研究工作 下图是关于玉米培养的过程 请据图回答 1 从生殖方式上分析 A D属于繁殖 从细胞分裂方式上分析 E F过程中进行了分裂 2 取茎尖进行培养的原因是 3 A C E F的过程要严格控制 4 用E G途径育种的优点是 5 若想培育出一种新的玉米品种 可以采用育种方式 若想培育出一种能抗虫的玉米新品种 可以采用育种 若想培育出一种地上结玉米 地下结马铃薯的植株 可以利用 技术 解题指南 明确脱毒苗培育 单倍体育种的原理及技术流程 了解组织培养过程中的技术要求 理解各种育种方法的特点 解析 本题综合考查植物细胞工程及应用 基因工程等知识 1 取玉米的分生组织 经过组织培养获得玉米植株 这属于无性繁殖 E F过程中进行有丝分裂 2 分生区附近病毒极少 甚至无病毒 可以用于脱毒苗的培育 3 在组织培养的过程中 要严格控制环境中无菌 4 单倍体育种能直接得到稳定遗传的优良品种 极大地缩短了育种年限 5 若想获取新的品种 可采取诱变育种 基因工程育种和植物体细胞杂交技术等 答案 1 无性有丝 2 分生区附近病毒极少 甚至无病毒 3 环境中无菌 4 直接得到稳定遗传的优良品种 极大地缩短了育种年限 5 诱变基因工程植物体细胞杂交 互动探究 1 A C E F过程中的细胞 在各种理化因素作用下 较易发生基因突变 为什么 提示 A C E F过程中的细胞处于分裂旺盛时期 DNA分子复制时容易发生基因突变 2 第 5 问中提到的各种育种方法 是否需要进行组织培养 提示 转基因植物和植物体细胞杂交均需进行组织培养 补偿训练 用单倍体育种方法 可以明显缩短育种年限 是因为后代不发生性状分离 下列有关其原因的说法正确的是 A 通过染色体加倍的可育植株 等位基因纯合 这样的植株自交 后代不发生性状分离B 单倍体植株只有一套染色体 不会出现等位基因 也就不会有杂合子 后代不会发生性状分离C 两单倍体交配后 后代都是纯合子 纯合子自交后代不会发生性状分离D 以上三种说法均正确 解析 选A 单倍体经人工诱导后染色体加倍 因此这样形成的植株都是纯合子 纯合子自交得到的后代也都是纯合子 后代不会发生性状分离 所以单倍体育种可以明显缩短育种年限