楠桿高中生物選修三學案七細胞工程植物細胞工程植物細胞工程的實際應用編制人：江和平【學習目標】知道植物繁殖的新途徑；知道作物新品種的培育；理解細胞產物的工廠化生產【重難點】重點知道植物繁殖的新途徑；細胞產物的工廠化生產難點作物新品種的培育一、植物繁殖的新途徑1．微型繁殖(1)概念：用于______________________________的植物組織培養技術。(2)優點eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①保持優良品種的__________,②_________地實現種苗的大量繁殖,③可實現工廠化生產))(3)實例：_____、生菜、楊樹以及無子西瓜試管苗的產業化生產。2．作物脫毒(1)取材：無病毒的______組織。(2)優點：提高作物____________。(3)實例：脫毒________、草莓、甘蔗、菠蘿和香蕉等的培育。3．人工種子(1)概念：以通過植物組織培養的方法獲得的___________________________等為材料，外面包被上人工薄膜，在適宜的條件下可以發芽長成幼苗的種子。(2)實例：將芹菜、花椰菜、桉樹和水稻等的胚狀體制成人工二、作物新品種的培育1．單倍體育種(1)方法：_______________。(2)過程：花藥離體培養,________植株eq\o(―――――→,\s\up15(人工誘導),\s\do15(染色體加倍))_______植株。(3)優點：①后代是純合子，能_________。②明顯_____了育種年限。(4)實例：單育1號煙草、京花1號小麥等。2．突變體的利用(1)產生：在植物的組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷的________而易受培養條件和外界壓力(如射線、化學物質等)的影響而產生突變。(2)利用：從產生突變的個體中篩選出對人們有用的__________，進而培育成新品種。(3)實例：抗___________的甘蔗、抗_______的野生煙草、抗_________的白三葉草等。三、細胞產物的工廠化生產(1)細胞產物的種類：_______、脂肪、糖類、_____、香料、_______等。(2)技術基礎：植物_________技術。(3)實例：我國利用植物組織培養技術實現了大量生產_____________；另外，三七、紫草和銀杏的_________也都已經實現了工廠化生產。考點一植物繁殖的新途徑1、微型繁殖【思考】植物微型繁殖和用人工種子繁殖屬于無性繁殖還是有性繁殖？2．作物脫毒(1)病毒的特點：病毒是寄生性生物，在用種子繁殖或用植物根、莖無性繁殖過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代感染病毒。(2)材料的選取：據檢測，植物的細胞中一般是不含病毒的。如果未被病毒感染的植株的用植物組織培養的方法培育幼苗，用于生產，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產量。【思考】為何植物分生區附近病毒少？3．人工種子 (1)組成：由、兩部分組成(有的資料上把人工種皮再細分為人工種皮和人工胚乳兩部分)。如右圖：(2)制備流程：誘導植物的形成→體細胞的誘導→體細胞胚的→包裝→儲藏或種植。(3)優點：①解決了某些作物品種繁殖能力差、結子困難或發芽率低等②不發生性狀分離。天然種子由于在遺傳上具有因減數分裂引起的重組現象，因而會造成某些遺傳性狀的改變，而人工種子則可以完全保持優良品種的遺傳特性。③繁殖周期短。天然種子在生產上受季節的限制，一般每年只能繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子生產不受季節限制，且快捷高效。④可控制植物的生長發育與抗逆性。針對植物種類和土壤條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等，可控制植物的生長發育。⑤便于貯藏和運輸。試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。⑥不受季節、氣候和地域等條件的限制。⑦用人工種子播種可以節約糧食。(4)獲取人工種子胚狀體的途徑：①由已脫分化的外植體直接產生。②由愈傷組織產生。③由懸浮細胞培養產生。【思考】1、在人工種子中，人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分。請探討：人工種皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發育，還可以向人工種皮中加入哪些物質？2、探討人工種子與天然種子的區別？[例1]下面為人工種子圖示，下列與其培育過程有關的敘述中，錯誤的是（）A．人工種子一般用離體的植物細胞通過組織培養技術獲得B．胚狀體是由愈傷組織分化而成，離體細胞只有形成愈傷組織才能表現出全能性C．同一批次的人工種子可以保證具有相同的基因型D．胚狀體是由未分化的、具有分裂能力的細胞構成的考點二作物新品種的培育1、單倍體育種【思考】單倍體育種過程中如何誘導染色體加倍？作用原理是什么？【匯總】單倍體育種、基因工程育種和植物細胞工程育種的比較單倍體育種基因工程育種植物細胞工程育種原理方法優點缺點[特別提醒]單倍體育種與多倍體育種的異同①相同點：單倍體育種和多倍體育種均需要用秋水仙素誘導染色體數目加倍。②不同點：單倍體育種需要植物組織培養先形成單倍體幼苗，但多倍體育種一般不使用植物組織培養技術。2．突變體的利用(1)過程：(2)原理：基因和植物細胞的。(3)優點：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產、優質、抗逆的新品種，加快了育種進程。(4)缺點：①突變不定向，需要處理大量突變材料。②突變體中符合人們需要、有利的品種比較少。考點三細胞產物的工廠化生產【思考】根據生產的目的不同，植物組織培養的階段不同，如微型繁殖應培養到試管苗階段。請分析要生產人參皂甙干粉，應培養到什么階段。[例2]下面為植株繁殖的四種人工方式示意圖，請據圖回答：(1)圖中單倍體植株通常的獲取方式是___________________________________。若圖中單倍體細胞含2個染色體組，A有4個染色體組，則③過程所用化學試劑的作用是___________________________________________________。(2)圖中B和C過程的不同點是________________________________________，這種不同主要的決定因素是_________________________________________。(3)若想在C過程中獲得突變體，進而培育成新品種植株，應用物理誘變或化學誘變的方法處理_________________________。(4)若要獲得水稻的人工種子，則應選用圖中的________結構，該結構與正常受精卵形成的________有類似的結構和發育過程。(5)若D為“胡蘿卜—羊角芹”，②過程常用的物理方法有__________________等；經融合處理后，含有的細胞類型有_____種(若融合的細胞只考慮兩兩融合)。1．通過植物組織培養技術繁育農作物，其優點不包括 ()A．加快繁育速度B．保持親本優良性狀C．培育出無病毒植株D．改變植物的基因型2．下列屬于植物細胞工程實際應用實例的是 ()①制造人工種子②培育抗鹽植物③培育抗病毒煙草④培育單倍體⑤生產脫毒植株A．①②③④B．①③④⑤C．①②④⑤ D．②③④⑤3．(江蘇高考)某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應用多種技術獲得大量優質苗，下列技術中不能選用的()A．利用莖段扦插誘導生根技術快速育苗B．采用花粉粒組織培養獲得單倍體苗C．采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上D．采用幼葉、莖尖等部位的組織進行組織培養考點一植物繁殖的新途徑思考1：植物微型繁殖和用人工種子繁殖屬于無性繁殖還是有性繁殖？提示：無性繁殖。(2)材料的選取：據檢測，植物的分生組織細胞中一般是不含病毒的。如果未被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養的方法培育幼苗，用于生產，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產量。思考2：為何植物分生區附近病毒少？提示：在植物分生區附近，細胞分裂十分迅速，病毒來不及侵入，因此就成為植物體相對無病毒的特殊區域。3．人工種子 (1)組成：由胚狀體、人工種皮兩部分組成(有的資料上把人工種皮再細分為人工種皮和人工胚乳兩部分)。如下圖：(2)制備流程：誘導植物愈傷組織的形成→體細胞胚的誘導→體細胞胚的成熟→機械化包裝→儲藏或種植。思考3．在人工種子中，人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關鍵部分。請探討：人工種皮中應該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發育，還可以向人工種皮中加入哪些物質？提示：針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調節劑。4、人工種子與天然種子的區別？(1)人工種子是通過植物組織培養產生的，屬于無性繁殖，可保持親本的優良性狀。(2)自然種子是通過有性生殖產生的，可表現出雙親的遺傳性狀。考點二作物新品種的培育1、單倍體育種思考：單倍體育種過程中如何誘導染色體加倍？作用原理是什么？提示：秋水仙素處理。抑制紡錘體的形成，使細胞不能正常分裂，從而使染色體數目加倍。2．單倍體育種、基因工程育種和植物細胞工程育種的比較單倍體育種基因工程育種植物細胞工程育種原理染色體變異、植物細胞的全能性基因重組植物細胞的全能性方法選擇親本→有性雜交→F1產生的花粉離體培養獲得單倍體植株→誘導染色體加倍獲得可育純合子→選擇所需要的類型提取目的基因→構建基因表達載體→導入受體細胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種去細胞壁→細胞融合→組織培養優點明顯縮短育種年限，加速育種進程；全是純合子，后代不發生性狀分離不受種屬限制，可根據人類的需要，有目的地進行克服遠緣雜交的不親和性，有目的地培育優良品種缺點技術較復雜，需與雜交育種結合，多限于植物可能會引起生態危機，技術難度大技術復雜，難度大2．突變體的利用體細胞誘變育