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[1]

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迁移与应用
对人工种子正确的解释是( )。 A.通过科学手段人工合成的种子 B.种皮能够自我生成 C.利用植物组织培养获得的种子 D.人工种子发芽率低 解析:人工种子是用植物组织培养的方法,诱导离体的植物组织形 成具有生根发芽能力的胚状体,经过人工薄膜包装得到的种子,是植物 组织培养的一个应用。 答案:C
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 C.①②③
B.①② D.①②③④
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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,所以属于无性繁殖方式。
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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。
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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。
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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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。
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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?
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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.植物组织培养与植物细胞培养的区别是什么? 提示:(1)含义不同:植物组织培养是指在一定的营养物质、激素和 其他外界条件的作用下,把植物离体的器官、组织或细胞培养成完整的 植物体。而植物细胞培养是将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他 易分解的组织置于液体培养基中,进行悬浮培养,得到分散游离的悬浮 细胞,通过继代培养使细胞增殖,从而获得大量的细胞群体的一种技术。 (2)目的不同:植物组织培养的目的是得到更多的植物体,而植物细 胞培养的目的是获得人类所需要的细胞代谢产物。
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(2)人工种子的优点。
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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
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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。
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细胞产物的工厂化生产中只需要将外植体培养到哪个阶段即可? 提示:愈伤组织阶段。
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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。
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预习交流 2
为什么在植物组织培养过程中,较易发生突变?这实际上是哪一种 基因突变?
提示: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 分裂状态,易受外界条件的影响而发生基因突变。体细胞突变。
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
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列举植物细胞工程的实际应用。
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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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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。
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
答案:D
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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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二、人工种子
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?
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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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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: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。
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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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。
提示:针对植物种类和土壤等条件,在人工种子的包裹剂中可以加 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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(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。
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预习交流 1
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?