2019-2020学年人教版选修3 专题2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用 学案

2.1.2 植物细胞工程的实际应用

学习目标：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)

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⎩⎨⎧ 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。

二、作物新品种的培育

1．单倍体育种

(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株――――――→染色体加倍

纯合子植株。

(2)优点

①后代是纯合子，能稳定遗传。

②明显缩短了育种的年限。

2．突变体的利用

(1)产生原因：在植物的组织培养过程中，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。

(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经实现了工厂化生产。

1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。

()

(2)脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。

()

(3)天然种子萌发后长成的植株容易发生性状分离，人工种子长成的植株性状不分离。 ()

(4)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。()

(5)突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。()

提示：(1)×属于无性繁殖，不属于微型繁殖。微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。

(2)×培育脱毒苗时选用的通常是茎尖等分生组织，原因是该组织附近的病毒极少，甚至无病毒。

(3)√

(4)×单倍体育种的原理是染色体变异和植物细胞的全能性，突变体育种的原理是基因突变和植物细胞的全能性。

(5)√

2．通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括()

A．加快繁育速度B．保持亲本优良性状

C．培育出无病毒植株D．改变植物的基因型

D[植物组织培养技术不仅可以保持优良亲本的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，A、B两项均正确；利用该技术还可以培育脱毒苗，因为选材部位是植物分生区附近的新生组织，没有或极少感染病毒，所以由培育的脱毒苗长成的植株是无病毒植株，C项正确；经该技术培育的植株跟亲本基因型相同，D项错误。]

3．下图为植物组织培养的基本过程，若制作人工种子，生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号()

A．④②B．③②

C．③④D．④③

B[人工种子是指已分化的胚状体等用合适的“人工种皮”进行包裹，所以应为再分化后的③；而获取产物紫草素则培养到具有产生此物质的细胞群体②即可，无须获得植株。]

植物繁殖的新途径

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。

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。

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。

[归纳总结]

1．微型繁殖

(1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用植物组织培养的方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导其分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖或微型繁殖。

(2)实质：植物组织培养。

(3)原理：植物细胞的全能性。

(4)微型繁殖技术的优点及应用范围

①能保持亲本的一切优良性状(高保真)，子代个体具有的遗传物质与亲本的遗传物质相同。

②选材少，培养周期短，繁殖率高。

③不受自然生长季节的限制，便于自动化管理，有利于进行工厂化培养。

④作物脱毒。

(5)微型繁殖的条件

培养基中加入细胞生命活动所需要的水、矿质元素和小分子有机物，还有激素，更重要的是所有加入的物质都必须是无菌的，操作过程也必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。

(1)进行作物脱毒的原因：进行无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。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。因而需要进行作物脱毒。

(2)材料的选取：植物分生区附近(如茎尖)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，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。用脱毒苗进行繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。

(3)需要解决的问题：无性繁殖的作物，它们感染的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。

(4)解决方法：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

(5)理论基础：植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。

(6)特点：繁殖速度快；不受季节和地域的限制。

(7)成果：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，已获得脱毒的马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等经济作物。

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(如图所示)。人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。