2014年高二生物人教版选修三同步课件 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
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2.1.2《植物细胞工程的实际应用》课件(新人教版-选修3)
新课标人教版课件系列
《高中生物》
选修3 选修3
专题２《细胞工程 》
2.1《植物细胞工程》
2.1.２《植物细胞工程 的实际应用 》
教学目标
能力要求 • 1、理解微型繁殖技术的应用 • 2、了解单倍体育种过程和优点 • 3、了解细胞产物的的生产和意义 3 知识要求 • 1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 • 2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 • 3、了解单倍体育种和突变体的利用 • 4、了解细胞产物的例子
• 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ • 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药， 材料的消毒带来困难。 材料的消毒带来困难。 • 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： • 相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及 相同之处是：培养基配制方法、 接种操作等基本相同。 接种操作等基本相同。 • 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 需事先摸索时期适宜的花蕾； 需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释 放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养 基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。 花药培养对培养基配方的要求更为严格。 这些都使花药培养的难度大为增加。 这些都使花药培养的难度大为增加。
2.突变体的利用 2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养过程中， (1)产生:植物组织培养过程中，由于培 产生 养细胞一直处于不断的分生状态， 养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养 条件和外界压力的影响而产生突变。 条件和外界压力的影响而产生突变。 (2)利用:筛选对人们有利突变体, (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而 利用 培育新品种 （3）成就：20世纪70年代以来，民办各 成就：20世纪70年代以来， 世纪70年代以来 国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、 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， 含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生 产。
《高中生物》
选修3 选修3
专题２《细胞工程 》
2.1《植物细胞工程》
2.1.２《植物细胞工程 的实际应用 》
教学目标
能力要求 • 1、理解微型繁殖技术的应用 • 2、了解单倍体育种过程和优点 • 3、了解细胞产物的的生产和意义 3 知识要求 • 1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系 • 2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义 • 3、了解单倍体育种和突变体的利用 • 4、了解细胞产物的例子
• 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ • 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给 花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药， 材料的消毒带来困难。 材料的消毒带来困难。 • 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： 植物组织培养技术与花药培养技术的异同： • 相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及 相同之处是：培养基配制方法、 接种操作等基本相同。 接种操作等基本相同。 • 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 不同之处在于：花药培养的选材非常重要， 需事先摸索时期适宜的花蕾； 需事先摸索时期适宜的花蕾；花药裂开后释 放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养 基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。 花药培养对培养基配方的要求更为严格。 这些都使花药培养的难度大为增加。 这些都使花药培养的难度大为增加。
2.突变体的利用 2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养过程中， (1)产生:植物组织培养过程中，由于培 产生 养细胞一直处于不断的分生状态， 养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养 条件和外界压力的影响而产生突变。 条件和外界压力的影响而产生突变。 (2)利用:筛选对人们有利突变体, (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而 利用 培育新品种 （3）成就：20世纪70年代以来，民办各 成就：20世纪70年代以来， 世纪70年代以来 国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、 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， 含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生 产。
2.1.2植物细胞工程的应用0
讨论题：人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产， 这是利用了该项技术的哪些特点？
2.作物脱毒
作物脱毒的原因:
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。植物的分生区一般不 会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就 能得到大量的脱毒苗。
材料： 分生区的细胞 过程： 进行组织培养 结果: 脱毒苗 优点： 使农作物增产
植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
原理？②有丝分裂（无性生殖/克隆）
①植物细胞的全能性
（二）、作物新品种的培育 1.单倍体育种
⑴ 原理：染色体变异 (2) 方法：花药离体培养
(3)优点: ①后代稳定遗传,都是纯合体; ②明显缩短育种年限.
1.单倍体育种 2.突变体的利用
(1)原理：突变（包括基因突变和染色体变异） (2)产生:植物组织培养过程中
(3)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
（三）、细胞产物的工厂化生产
1.种类:蛋白质,脂肪,糖类, 药物,香料,生物碱等.
2.技术:植物的组织培养.
3.实例：人参皂甙、紫杉醇
等。
三、植物细胞工程的实际应用
• 植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
• 作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
• 细胞产物的工厂化生产
（一）、植物繁Байду номын сангаас的新途径 1.微型繁殖
⑴概念：
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
⑵特点：
①保持优良品种的遗传特性 ②高效快速地实现种苗大量繁殖 ③不受自然生长季节的限制
3.神奇的人工种子
讨论题：
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，请探讨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：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包 裹剂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。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。
2.作物脱毒
作物脱毒的原因:
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。植物的分生区一般不 会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就 能得到大量的脱毒苗。
材料： 分生区的细胞 过程： 进行组织培养 结果: 脱毒苗 优点： 使农作物增产
植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
原理？②有丝分裂（无性生殖/克隆）
①植物细胞的全能性
（二）、作物新品种的培育 1.单倍体育种
⑴ 原理：染色体变异 (2) 方法：花药离体培养
(3)优点: ①后代稳定遗传,都是纯合体; ②明显缩短育种年限.
1.单倍体育种 2.突变体的利用
(1)原理：突变（包括基因突变和染色体变异） (2)产生:植物组织培养过程中
(3)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
（三）、细胞产物的工厂化生产
1.种类:蛋白质,脂肪,糖类, 药物,香料,生物碱等.
2.技术:植物的组织培养.
3.实例：人参皂甙、紫杉醇
等。
三、植物细胞工程的实际应用
• 植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
• 作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
• 细胞产物的工厂化生产
（一）、植物繁Байду номын сангаас的新途径 1.微型繁殖
⑴概念：
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
⑵特点：
①保持优良品种的遗传特性 ②高效快速地实现种苗大量繁殖 ③不受自然生长季节的限制
3.神奇的人工种子
讨论题：
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，请探讨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：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包 裹剂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。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。
高中生物 2.1.2 植物细胞工程的实际应用课件 新人教版选修3
本 课 时 栏 目 开 关
(2) 过 程 ④ 由 愈 伤 组 织 形 成 胚 状 体 要 经 过 ________ 和 ____________过程。 (3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出 400 万株兰花苗， 与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要体现在 ______________和____________________。
②选取材料少；繁殖速度___ 快 ，周期短；不受季节、气候、 自然灾害等因素的影响。 ③可实现______ 工厂 化生产。 小贴士 微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际 上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂， 因此亲、子代细胞内 DNA 相同，具有相同的基因，能保证亲、 子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速地实现种苗的大 量繁殖。
茎的无性繁殖过程中，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。
学习·探究区
3．人工种子
胚状体 、不定 (1)概念：以通过植物组织培养的方法获得的________
芽、顶芽和腋芽等为材料，外面包被上人工薄膜，在适宜的 条件下可以发芽长成幼苗的种子。
本 课 时 栏 目 开 关
(2)结构：由________ 胚状体 、作为保护性外壳的__________ 人工种皮 和提供
人工胚乳 组成。如下图： 发育所需营养的__________
人工种皮 胚状体 人工胚乳
学习·探究区
(3)优点
本 课 时 栏 目 开 关
①属于无性生殖， 无天然种子因__________ 有性生殖 引起的基因重组
(2)细胞分裂 细胞(组织)分化
(3)保持亲本的优良性状
学习·探究区
探究点二 作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
(2) 过 程 ④ 由 愈 伤 组 织 形 成 胚 状 体 要 经 过 ________ 和 ____________过程。 (3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出 400 万株兰花苗， 与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要体现在 ______________和____________________。
②选取材料少；繁殖速度___ 快 ，周期短；不受季节、气候、 自然灾害等因素的影响。 ③可实现______ 工厂 化生产。 小贴士 微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际 上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂， 因此亲、子代细胞内 DNA 相同，具有相同的基因，能保证亲、 子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速地实现种苗的大 量繁殖。
茎的无性繁殖过程中，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。
学习·探究区
3．人工种子
胚状体 、不定 (1)概念：以通过植物组织培养的方法获得的________
芽、顶芽和腋芽等为材料，外面包被上人工薄膜，在适宜的 条件下可以发芽长成幼苗的种子。
本 课 时 栏 目 开 关
(2)结构：由________ 胚状体 、作为保护性外壳的__________ 人工种皮 和提供
人工胚乳 组成。如下图： 发育所需营养的__________
人工种皮 胚状体 人工胚乳
学习·探究区
(3)优点
本 课 时 栏 目 开 关
①属于无性生殖， 无天然种子因__________ 有性生殖 引起的基因重组
(2)细胞分裂 细胞(组织)分化
(3)保持亲本的优良性状
学习·探究区
探究点二 作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
人教版生物选修3讲义：专题2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
2.1.2 植物细胞工程的实际应用1．简述微型繁殖技术。
(重点)2．理解掌握利用植物组织培养的技术培养脱毒苗和人工种子。
(重、难点)3．理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。
(重点)1．微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点⎩⎨⎧ ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性②高效快速地实现种苗的大量繁殖③可实现工厂化生产2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。
(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
3．人工种子(1)概念：以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。
(2)特点①后代无性状分离。
②不受季节、气候和地域限制。
(3)实例：我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。
[合作探讨]探讨1：植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？提示：植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而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。
植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。
探讨2：作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？提示：对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低、品质变差。
而植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
探讨3：根据种子发育所需的营养物质，分析人工种皮内应含有哪些有效成分？提示：适宜的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。
[思维升华]1．微型繁殖(1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖，能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及有丝分裂，不涉及减数分裂。
高二生物人教版选修3课件：2-1-2《植物细胞工程的实际应用》
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
一
二
三
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 2.技术:植物组织培养技术。 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、紫草和银杏的细胞产物也都已实现了工厂化生产。 自主思考借助植物组织培养技术进行细胞产物的工厂化 生产时,是否将外植体培育成植株?如若不是,那培育到哪一阶段即可? 提示:否;把外植体培养成愈伤组织即可。
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
一
二
三
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 (1)方法:花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理→纯合子植株。 (2)优点:①后代是纯合子(填“纯合子”或“杂合子”),能稳定遗传。 ②明显缩短了育种年限。 2.突变体的利用 (1)产生原因:在植物组织培养过程中,易受到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。 (2)利用:筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习
UITANG LIANXI
探究一
探究二
易错点排查
(3)人工种皮的要求。 ①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。 ②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。 ③还应含有农药和杀菌剂,以防播种后害虫及微生物的侵害。 ④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。 (4)制作人工种皮的材料:海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。
人教版高中生物选修三课件：2-1-2植物细胞工程的应用 (共21页)
优良杂种的后代因发生性状分离而丧失 其优良特性
种子的生产受季节、气候和地域的限制
制种需要占用大量土地
3、人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不 定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜， 在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。 技术：组织培养。 特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。 优点 •后代无性状分离，保持优良特性
基因突变和染色体变异
（2）利用：筛选对人们有利突变体,进而
培育新品种
比较：
单倍体育种：
优点： 明显缩短育种年限 育种原理：染色体变异
突变体的利用：
优点： 能够产生新性状 育种原理： 基因突变
植物体细胞杂交育种
优点：克服远缘杂交不亲和障碍 育种原理： 染色体变异
3.细胞产物的工厂化生产
(1)种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
1、原理：植物细胞的全能性
2、过程
外植体
离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物体
2、
过 程
植 物 细 胞 融 合
植物细胞A
植物细胞B
去细胞壁
酶解法
纤维素酶
果胶酶
离心 物理方法 振动 人工诱 电刺激 导方法 化学方法： 聚乙二醇
原生质体A
原生质体B 原生质体融合 正在融合的 原生质体 再生出细胞壁 细胞分裂
(2)技术:植物的组织培养.
高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福 人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭 顶之灾。以“我们能否利用植物组织培 养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆 杉”为题，与同学展开讨论，说出植物 组织培养技术在节约资源、保护环境方 面的重要意义。
种子的生产受季节、气候和地域的限制
制种需要占用大量土地
3、人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不 定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜， 在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。 技术：组织培养。 特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。 优点 •后代无性状分离，保持优良特性
基因突变和染色体变异
（2）利用：筛选对人们有利突变体,进而
培育新品种
比较：
单倍体育种：
优点： 明显缩短育种年限 育种原理：染色体变异
突变体的利用：
优点： 能够产生新性状 育种原理： 基因突变
植物体细胞杂交育种
优点：克服远缘杂交不亲和障碍 育种原理： 染色体变异
3.细胞产物的工厂化生产
(1)种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
1、原理：植物细胞的全能性
2、过程
外植体
离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽
植物激素： 细胞分裂素、生长素
植物体
2、
过 程
植 物 细 胞 融 合
植物细胞A
植物细胞B
去细胞壁
酶解法
纤维素酶
果胶酶
离心 物理方法 振动 人工诱 电刺激 导方法 化学方法： 聚乙二醇
原生质体A
原生质体B 原生质体融合 正在融合的 原生质体 再生出细胞壁 细胞分裂
(2)技术:植物的组织培养.
高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福 人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭 顶之灾。以“我们能否利用植物组织培 养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆 杉”为题，与同学展开讨论，说出植物 组织培养技术在节约资源、保护环境方 面的重要意义。
高二生物选修(3)课件：2.1.2植物细胞工程的实际应用
受季节、气 候和地域的 限制。
天然种子 有不足？
优良杂交种后 代会因发生性 状分离而丧失 优良特性。
3、神奇的人工种子
以植物组织培养得 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。 P40
P40讨论：
1、人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种 子不可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
常规选育一个可以稳定遗传的优良品种需5～6年。
请你设计出一种通过花药组织培养生成正 常植株的实验流程
应用：
烟草
ห้องสมุดไป่ตู้
小麦
柏树
水稻
2、体细胞诱变育种----------突变体的利用
组织培 养过程 受外界影响
突变
筛选有利 突变体
抗病、抗盐、 含高蛋白、高产。
白三叶草
培育新 品种
提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在 国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量 培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。 国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究， 红豆杉属的11种植物现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量 是树皮的2～5倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面 做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素 对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸 清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进 行工业化生产紫杉醇的目标。
三、细胞产物的工厂化的生产
细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、 生物碱等。
6～7年
人参皂甙干粉
发酵罐
4.高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的 红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养 技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开 讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的 重要意义。
2.1.2植物细胞工程的实际应用
但是，薯类同大蒜一样，由于同属 营养体繁殖，在每年的繁殖过程中 ，病毒侵染并逐代累积，致使种薯 退化严重，造成马铃薯植株变矮小 ，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低 而不稳。
2.作物脱毒
（1）作物脱毒的原因: 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，而植物的分
生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行 组织培养，就能得到大量的脱毒苗。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 （1）方法: 花药离体培养
（2）过程：
变 组 工 织 诱 自发 萌 花 倍 正交 新 药 体 常 种植 离人 单 株 () 子 纯 合 体 加 倍 体植 植 培株 株 发 ) 养染 培色 养体 育 ( 新 品 种
第 一 年
第 二 年
（3）优点:
①后代稳定遗传,都是纯合体;
②明显缩短育种年限。
2.突变体的利用
(1)产生:植物组织培养
(2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育 新品种
三、细胞产物的工厂化生产
1.种类： 蛋白质，脂肪，糖 类，药物，香料，生物 碱等。 2.技术： 植物的组织培养
思考与探究1
（1）拯救濒危植物； （2）提供食品制作的原料； （3）利用愈伤组织进行转基因操作。
没有种子， 如何繁殖？
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖技术 （1）概念: 快速高效实现种 苗繁殖,培育优 良植物品种的植 物组织培养技术。
植物组织 培养车间
1.微型繁殖技术 （2）特点：
①高效快速地实现种苗的大量繁殖；
②保持优良品种的遗传特性； 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)技术:植物组织培养。
(3)产生途径：由愈伤组织产生。
高中生物选修三课件：2.1.2 植物细胞工程的实际应用
•1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
•2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
•3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。
•4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。
•5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉
醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞
培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方
法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用 组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植 物现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布 他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的2～5 倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不
提示： ①人工种子一般植物组织培养到胚状体，细胞代谢产 物一般培养到愈伤组织 ②人工胚乳含胚状体发育所需的营养物质外，还可以 添加各种附加成分，如养分、无机盐、有机氮源、固 氮细菌、防病虫农药、有益菌、植物生长调节剂、除 草剂等，以利于幼苗的茁壮成长，提高作物产量。 ③人工种皮应具有透水、透气的特点。
体细胞胚的诱导 ↓
体细胞胚的成熟 ↓
体细胞胚的机械化包裹 ↓
贮藏或种植
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养
和染色体加倍的实验流程。
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/192021/11/192021/11/1911/19/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/192021/11/19November 19, 2021
Chapter2.1.2植物细胞工程的实际应用
【小结】植物体细胞杂交
一、过程 二、原理：植物细胞全能性、细胞膜流动性。 三、意义：克服了不同生物远缘杂交的障碍。（打破了不同种生物间的生殖隔离限制） 四、植物体细胞杂交属于无性生殖。 五、体细胞杂交得到的植物的染色体组数目 ＝甲、乙两个细胞内染色体组数之和，
属于染色体数目变异，且有几个染色体组就称为几倍体。 六、概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成 杂种细胞，并把杂种细 胞培育成新的植物体的技术。
原理：植物组织培养技术
1. 微型繁殖（快速繁殖技术）
优点：
①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性 ②繁殖速度快，周期短，可实现工厂化生产 ③不受季节、气候、自然灾害等因素的影响。
2. 作物脱毒
（1பைடு நூலகம்原因： 无性繁殖植物易传给后代
（2）取材: 植物分生区附近（茎尖）
病毒极少，甚至无病毒
（3）方法： 无病毒 的茎尖等
分生状态（一般是愈伤组织阶段），容易受培养条件 和外界压力的影响而产生突变。 愈伤组织阶段容易发生突变
（2）利用：筛选出对人们有用的___突__变__体______进而培育成新品种。
植物细胞工程的应用
三、细胞产物的工厂化生产 培养到愈伤组织即可
(1)产物种类：
蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
植物细胞工程的应用
现代生物科技专题二——
选 修 三
生物组 于振兴
地上长番茄 地下长土豆
番茄------马铃薯植株
英国园艺公司汤普森&摩根（Thompson & Morgan）培育出“番茄马铃 薯”（TomTato）的农作物系由番茄与马铃薯嫁接而成。
马铃薯细胞 番茄细胞
纤维素酶 和果胶酶
高中生物选修三课件-2.1.2植物细胞工程的实际应用
（3）试管苗的细胞核中含__24___条脱氧核糖核苷酸链。
（4）培育成的试管苗可能出现的基因型有 _A_B_、__a_B、__A_b_、__ab_。
人工种子
结构：人工种皮+人工胚乳+胚状体
优点：①保持优良品种遗传特性 ②不受气候、季节和地域限制 ③培植周期短 ④可以很方便地贮藏和运输
例子：芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制 备成了人工种子。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法: （2）原理： 染色体变异
选优 自交 种子
（3）优点： ①后代都是纯合体，稳定遗传, ②明显缩短育种年限
A.④② C.③④
B.③② D.④③
9.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）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规 则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基 中获得_水_、__无__机_盐__、__维__生_素__和__小_分__子__有_机__物_ 等营养物质。 （2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _细__胞_分__裂__素__和__植__物__生_长__素_______两类激素。
无性繁殖的
草莓
作物，容易 将病毒传染
病毒积累，导致 作物产量降低、
给后代。 品质变差。
植物分生区（如茎尖）
病毒极少。切取茎尖
进行组织培养，可获
得脱毒苗。
作物脱毒
脱毒原因：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。
作物脱毒材料: 分生区（如茎尖）的细胞 ——无病毒或极少
作物脱毒方法: 进行植物组织培养 结果: 脱毒苗
脱毒产品
香蕉
人教版高中生物选修3课件 2.1.2植物细胞工程的实际应用
三、细胞产物的工业化生产
1、细胞产物种类：
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等
2、过程：
外植体 脱分化
愈伤组织 分散开
细胞悬液 发酵 提取
细胞 产物
3、成就：
大量生产人参皂甙干粉，生产三七、紫草和银杏的细 胞产物，生产抗癌物质紫杉醇。
人参皂甙干粉的工厂化生产使产量大大增加
课堂小结 植物细胞工程的实际应用
胚状体
人工胚乳
离体的植物细胞（组织、器官）
（三） 人工种子
3、制备过程:
诱导产生愈伤组织 诱导形成胚状体
胚状体机械化包裹人工种皮
贮藏或种植
一、植物繁殖的新途径
（三） 人工种子
4、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
辨析
人工种子萌发的植株一定是可育的吗？ 不一定 如花粉细胞组织培养的胚状体制备的人工种子， 萌发的植物是单倍体，一般不可育
3、方法: 茎尖组织培养技术 （茎尖脱毒法）
一、植物繁殖的新途径
（二） 作物脱毒
4术在马铃
薯、草莓、甘蔗、菠萝等作物上 已获得成功。
薯类作物种苗脱 毒快速繁殖
脱毒草莓（左）与没有脱毒的草莓（右）
比较
无病毒植物: 茎尖组织培养获得， 属于细胞工程。
高雅美丽的兰花深受人们的喜欢。兰花传统的繁 殖器官为根和种子。在常规繁殖中，遇到的难题是：
1、用分根法繁殖速度缓慢, 不利于新品种的快速推广; 2、兰花的种子很微小， 胚很纤弱，用种子繁殖在 发芽过程中很容易夭折。
寻求 植物繁殖新途径？
思考
怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？
2.1.2
植物细胞工程的实际应用
人教版高中生物选修三2.1.2《植物细胞工程的实际应用》ppt同步课件
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：植物___组__织___培__养___技术。 3.实例：生产人参皂甙干粉，三七、紫草和银 杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。
要点突破讲练互动
要点一 植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 (1)本质：微型繁殖实际上是一种无性繁殖， 能保持亲本的一切优良性状，这项技术只运 用了植物组织培养技术，因此该过程只涉及 有丝分裂，不涉及减数分裂。
【解析】 人工种子培育的原理是细胞的全 能性，即生物的体细胞具有发育为完整个体 的潜能。据此原理,采用植物组织培养技术, 可将单个细胞培育成具有根、芽的胚状体， 再将其用人工制造的胚乳包裹，就成为人工 种子。在植物的个体发育中，胚乳是由受精 极核发育成的。通过花药离体培养，形成的 植株是单倍体。基因型为DdTt的植物能产生 DT、Dt、dT和dt四种花粉。
花粉是雄蕊的花药产生的，由花粉培育成单 倍体的过程，可以看成是有性生殖。植物细 胞之间的胞间层主要由果胶质构成，用果胶 酶就可以将细胞分离。脱分化的实质是使不 分裂的细胞恢复分裂能力，再分化的实质是 使分裂的细胞在形态、结构和功能上再次发 生变化,这种变化是基因选择性表达的结果。
【答案】 (1)细胞的全能性 (2)胚乳 受 精极核 (3)单倍体 DT、Dt、dT、dt 有性 (4)C (5)使细胞恢复分裂能力 基 因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和 功能的改变
2．1.2 植物细胞工程的实际应 用
学习导航 1.举例说出植物组织培养技术在农业上的应 用。 [重、难点] 2.举例说出植物组织培养技术在细胞产物的 工厂化生产领域的应用。 [重点]
新知初探思维启动
一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 (1) 概 念 ： 用 于 快 速 繁 殖 优 良 品 种 的 __植__物___组__织__培__养__技术。 (2)属于无性繁殖，能够保持优良品种的遗传 性状。
人教版高中生物选修三专题2细胞工程 2.1.2植物细胞工程的实际应用(共21张PPT)
后代都是纯合子，明显缩短育种年限。 成就： 1号烟草品种、中花8号、11号水稻。
2、突变体的利用
产生：
植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处 于不断的分生状态，易受到培养条件和外界 压力的影响而产生突变
利用：
筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
成就：
已筛选到抗病、抗盐、含高蛋白及高产的 突变体，如抗烟草花叶病毒的甘蔗。
【答案】A
【例4】 请回答： （1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。 遗传特性 该技术可以保持品种的 ，繁殖种苗的速 快 度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养， 最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有 遗传信息 该植物的全部 。 （2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超 净工作台上进行，其原因是避免微生物 的污染。 （3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使 用可诱导试管苗 生根，而与 细胞分裂素 配比适 宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长， 促进愈伤组织产生和生长，需要使用的生长素调 2,4—D 节剂是 （脱落酸、2、4—D）。
作物上已获得成功
一、植物繁殖的新途径
3.神奇的人工种子 天然种子的缺陷 人工种子的概念
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，经过人工薄膜包装得到的种子。
胚状体
在组织培养过程中，由愈伤组织再分化形 成的类似于胚的结构。
人工种子的组成
胚状体（不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮
（4）将某植物试管苗培养 在含不同浓度蔗糖的培养基 上一段时间后，单株鲜重和 光合作用强度的变化如图。 据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作 用强度的变化趋势是 逐渐减小 ，单株鲜重的 变化趋势是 先增加后下降 。据图判断，培养基 中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的 量 不能（能、不能）满足自身最佳生长的需要。 （5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中 提高其光合作用能力，应 降低 （降低，增加） 培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。
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2.1.2 植物细胞工程的实际应用
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课前预习导学
目标导航
学习目标 列举植物细胞工程的实际应用。 重点难点 植物细胞工程应用的实例。
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预习导引
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 (1)概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 (2)特点:可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。 2.作物脱毒 (1)病毒危害:作物感染的病毒很容易通过扦插、 嫁接等无性繁殖方 式传播给后代。 病毒在作物体内逐年积累,就会导致作物产量降低,品质 变差。 (2)方法:选择植物无毒的茎尖组织培养获得脱毒苗。 原因是分生区 附近的病毒极少,甚至无病毒。
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3.在人工种子中,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,请探讨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,还可以向人工种皮中加入哪些物质? 提示:针对植物种类和土壤等条件, 在人工种子的包裹剂中还可以 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。 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。
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课堂合作探究
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问题导学
一、微型繁殖和作物脱毒
活动与探究 1.什么是微型繁殖? 提示:微型繁殖是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。其分裂方 式是有丝分裂,亲子代细胞内 DNA 不变。 所以能够保证亲子代遗传特性不 变,能保持亲本的一切优良性状。微型繁殖也是一种无性繁殖。 2.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产,这是利用了 该项技术的哪些特点? 提示:植物微型繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性 的优势。 工厂化大规模育苗生产正是利用了植物微型繁殖技术的这两方面 优势。利用植物微型繁殖技术可以在短时间内获得大量的优质种苗。 3.如何进行无病毒植株的培育? 提示:切取一定大小的茎尖进行植物组织培养,再生的植株就有可能不 带病毒,从而获得脱毒苗。
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预习交流
20 世纪 80 年代,科学家利用植物组织培养技术制造出了神奇的人 工种子,就是用人工种皮包裹胚状体顺利生长成小植株。 (1)什么是胚状体? 提示:胚状体是指在组织培养过程中,在植物组织块或愈伤组织上 产生的一种结构,它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育 过程。 (2)人工种皮应含有哪些物质? 提示:适量的养分、无机盐、有机碳源以及抗生素等。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激素。 (3)人工种子萌发形成的幼苗有什么优点? 提示:①不发生性状分离。 ②不受季节、气候、地域的限制。
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3.人工种子 (1)概念:以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。 (2)优点:①后代无性状分离,可以保持种苗的优良遗传特性。 ②不受季节、气候和地域的限制。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 (1)方法:花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素处理→纯合子植 株。 (2)优点:①后代是纯合子(填“纯合子”或“杂合子”),能稳定遗传。 ②明显缩短了育种年限。 2.突变体的利用 (1)产生原因:在植物组织培养过程中,易受到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。
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(1)微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也 叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂,亲、子代细胞内 DNA 不变,所以能够保证亲、子代遗传特性不变。 (2)作物脱毒是利用茎尖、 根尖等无毒组织,进行微型繁殖,由于微型 繁殖操作过程必须在无菌条件下进行,所以所获幼苗是无毒的。
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(1)植物组织培养可以进行快速繁殖的原因 植物组织培养到愈伤组织的阶段,细胞进行有丝分裂,细胞呈几何 级数增长从而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。 (2)植物组织培养的目的不同,培养阶段不同 若培育人工种子,则培养到胚状体阶段;若提取细胞产品,则一般培 养到愈伤组织阶段;若培育新个体,则应培育到试管苗阶段。
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(2)利用:筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物的种类:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 2.技术:植物组织培养技术。 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、紫草和银杏的细胞产物也都已实现了工厂化生产。
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三、单倍体育种和细胞产物的工厂化生产
活动与探究 1.单倍体育种的基本步骤及优点是什么? 提示:(1)单倍体育种的基本步骤: 第一年:杂交,把需要的一些优良性状通过杂交组合到同一植株上。 第二年:①取上年所得植株的花药进行离体培养,得到单倍体幼 苗;②然后用秋水仙素处理,使染色体数目加倍,最后得到纯合子;③通过 筛选获得所需要的类型。 (2)优点:可明显缩短育种年限,只需两年就能培育成符合要求的新 品种。
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(1)人工种皮 ①选材及要求:人工种皮是指人工种子外层的薄膜。制作人工种皮 的材料有海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖、淀粉等。选取的材料要有 韧性,耐压,对胚状体无毒害。 ②营养液:含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素,还应含 有杀菌剂,以防播种后微生物的侵害,相当于种子的子叶或胚乳。 (2)人工种子的优点 ①可提高植物的繁殖能力:可使自然条件下不结实或种子昂贵的 植物得以繁殖。 ②可固定杂种优势:即对于具有杂种优势的个体进行植物组织培 养获得人工种子,可防止后代出现性状分离。 ③可人为控制植物的生长发育与抗逆性:在人工胚乳中可加入除 草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的 细菌等,使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性,也可添加激素类等物质 调节植物的生长发育。 (3)人工种子存在的问题 ①植物产生胚状体能力弱,难以形成同步化的有强活力的胚状体。 ②成本较高;运输、贮藏以及机械化播种问题也未解决。
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二、人工种子
活动与探究 1.什么是人工种子?它们具有哪些优点? 提示:以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。人工种子可以完全保持优良品种的 遗传特性,生产上不受季节、气候、地域的限制。 2.人工种子的组成是怎样的? 提示:(1)人工种子的主要成分是植物组织培养得到的胚状体(或不 定芽、顶芽和腋芽等),相当于种子的胚。 (2)人工种皮: 作用:人工种皮能保持胚状体的活力,有利于贮藏、运输和萌发,相 当于真实种皮。
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5.人参的主要有效成分为人参皂甙和黄酮类物质,具有抗衰老、 抗疲劳、 抗肿瘤、提高免疫力、调节内分泌系统等功能。若大量、快速生产人 参皂甙干粉和黄酮类物质需借助下列哪项生物技术?( ) A.基因工程 B.诱变育种 C.植物组织培养 D.植物体细胞杂交 解析:人参皂甙干粉是通过植物组织培养技术获得的。 答案:C
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是
迁移与应用 下面是植物组织培养的简略过程。请据此完成下列问题。 ①→脱分化→②→再分化→③→④ (1)①表示 ,它能被培养成④的根本原因 。 (2)②表示 。 (3)若想制造人工种子,应该选择 (写编号)。 (4)若①是花药,则④是 ,这项技术可用在 (5)若①是胡萝卜根尖细胞,则培养成的④的叶片的颜色 ,这说明根尖细胞 。
上。 是
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解析:离体的植物器官、组织或细胞之所以能发育成一个完整个体 是因为植物细胞具有全能性。经脱分化后形成的是愈伤组织。要制造 人工种子,需培养至胚状体阶段。花药离体培养形成的是单倍体植株, 可用于单倍体育种。细胞内含有与叶绿体形成有关的基因,所以试管苗 的叶片是绿色的。 答案:(1)离体的植物器官、组织或细胞 植物细胞的全能性 (2)愈伤组织 (3)③ (4)单倍体植株 单倍体育种 (5)绿色 含有与叶绿体形成有关的基因
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4.在植物组织培养过程中,容易获得突变体的主要原因是( )。 A.培养的细胞一直处于不断的分生状态 B.培养基营养丰富,易于植物生长 C.纺锤丝的形成容易受抑制 D.DNA 复制容易受抑制 解析:在植物组织培养过程中,由于培养的细胞一直处于不断的分生状 态,容易受一些条件的影响而产生突变。 答案:A
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2.工厂化生产人参皂甙的基本过程是怎样的? 提示:第一步,选择人参根作为外植体进行培养,产生愈伤组织,经过 培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株,其中 一部分作为种子保存,以备下一次生产用,一部分进行发酵生产。 第二步, 将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养, 增加细胞数量。 第三步,将发酵罐中培养的细胞进行破碎,从中提取人参 皂甙。
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迁移与应用 利用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等,在无菌条件下,培养 在玻璃器皿中人工配制的培养基上,使它发育成完整的植株。这种技术 可以用来培育植物新品种,也可以在较短时间内大量繁殖植物,还可以 防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述,正确的是( )。 ①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种技术叫作组织培养 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁 殖的方式 A.① B.①② C.①②③ D.①②③④ 解析:植物体细胞都含有该物种的全套遗传信息,所以每个细胞理 论上都具有全能性,都有发育成完整生物体的潜能。植物组织培养就是 在体外通过人工方法,让植物细胞表现出全能性,是植物细胞工程的一 个基础技术手段。因为没有生殖细胞的结合,所以属于无性生殖方式。 答案:D
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3.下面为植物组织培养过程流程图解,以下相关叙述不正确的是( 植物叶片 叶组织块 愈伤组织
)。
有生根发芽能力的胚状结构
人工种子 种苗 A.上述过程中脱分化发生在 b 步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激 素发挥了重要作用 B.再分化发生在 d 步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性 D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低 等问题 解析:d 过程是将有生根发芽能力的胚状结构包上人工薄膜(人工种皮) 的过程,该结构已经有了芽和根的分化。 答案:B