高中生物专题二细胞工程第6课时植物细胞工程的实际应用学案新人教版选修

第6课时 植物细胞工程的实际应用

[目标导读] 1.阅读教材，概述植物繁殖的新途径及原理。2.概述人工种子的组成并和自然种子进行区别。3.概述作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产。

[重难点击] 1.植物繁殖的新途径及原理。2.人工种子的组成。

1．植物的繁殖方式

繁殖方式⎩

⎪⎪⎨⎪⎪⎧

有性繁殖种子植物用种子繁殖，动物用卵生、胎生等无性繁殖⎩⎪

⎨⎪⎧

植物高等植物的营养繁殖、组织 培养，低等植物的孢子繁殖动物克隆细菌分裂繁殖真菌孢子繁殖病毒自我复制

2．植物的营养繁殖(属于无性生殖) [课堂导入]

如图是三倍体无子西瓜的培育过程，无子西瓜不能用种子繁殖，但是运用植物细胞工程技术就可以大量繁殖了。

探究点一 植物繁殖的新途径

植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面。下面图示都

是利用了植物组织培养，观察并回答问题。

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)特点：

①无性繁殖，能够保持种苗的优良遗传特性(如图1)。

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。

2．作物脱毒

(1)取材：无病毒的茎尖组织。

(2)图2所示脱毒草莓产品品质优良，要得到脱毒苗，材料选取的关键是选取植物的茎尖(或根尖)来作为植物组织培养的外植体。这是因为植物的分生组织细胞中一般是不含病毒的。如果将未被病毒感染的植株的分生组织用植物组织培养的方法培育幼苗，用于生产，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作物的产量。

小贴士病毒是寄生性生物，在用种子繁殖或用植物根、茎无性繁殖过程中，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。

3．人工种子

(1)概念：以植物组织培养获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，外面包被上人工薄膜，在适宜的条件下以萌发长成幼苗的种子。

(2)结构：由胚状体、作为保护性外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳组成。如图所示：

(3)优点

①属于无性生殖，无天然种子因有性生殖引起的基因重组而发生性状分离的现象。

②生产上不受季节、气候和地域的限制。

③利于农业生产的规范化、标准化和机械化管理。 归纳提炼

作物脱毒、人工种子的培育过程均采用组织培养技术

(1)作物脱毒主要是强调组织培养的取材一定是无毒的(如茎尖、根尖)，才能繁殖出无毒的幼苗。

(2)人工种子的培育也是采用组织培养技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料，包上人工种皮就可形成人工种子。它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。人工种子发芽得到的幼苗能保持亲本的优良性状，另外还不受气候、季节和地域的限制。 活学活用

1．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是( ) 植物叶片a,叶组织块b,愈伤组织c,有生根发芽能力的胚状体结构d,人工种子e,种苗

A ．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

答案 B

解析 由愈伤组织形成胚状体结构的过程叫再分化，发生在c 过程，故选项B 错。b 过程是指植物组织形成愈伤组织的过程，叫脱分化；脱分化、再分化都是由培养基中不同激素及其浓度比决定的；植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性；人工种子的优点是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。

探究点二 作物新品种的培育和细胞产物的

工厂化生产

1．单倍体育种

(1)原理：植物细胞的全能性。

(2)方法：植物的组织培养技术及染色体变异。

(3)过程：花药离体培养――→脱分化愈伤组织――→再分化单倍体植株――→染色体加倍正常植株。

(4)优点：单倍体经过染色体加倍，获得的后代为纯合子，可明显缩短育种年限(一般为2年)。 (5)缺点：技术相当复杂，需要与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术的支持，多限于植物。

2．突变体育种

(1)原理：基因突变和植物细胞的全能性。

(2)过程

(3)优点：提高了愈伤组织的突变率，可以获得高抗、高产、优质、抗逆的新品种，加快了育种进程。 (4)缺点 ①突变不定向，需要处理大量突变材料。 ②突变少利多害，符合人们需要、有利的品种比较少。 3．细胞产物的工厂化生产

(1)写出细胞产物工厂化生产流程

外植体(离体的植物器官、组织或细胞)――→脱分化愈伤组织――→分散开细胞悬液――→发酵、提取细胞产物。

(2)完善下列工厂化生产人参皂甙的基本过程

①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作为种子。

②将第一步选择的细胞株放在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。 ③将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。

小贴士 植物组织培养的目的不同，培养阶段也不同：若获得人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产物，则培养到愈伤组织阶段；若获得新个体，则培养到试管苗阶段。 归纳提炼

植物组织培养与植物细胞培养的区别

(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散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。