成才之路成才之路 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3 细胞工程细胞工程专题二专题二第一节植物细胞工程第一节植物细胞工程专题二专题二第二课时植物细胞工程的实际应用第二课时植物细胞工程的实际应用目目 标标 定定 位位1预预 习习 导导 学学2要要 点点 精精 析析3思思 维维 升升 华华4知知 识识 构构 建建5课课 时时 作作 业业7应应 用用 探探 究究6目目 标标 定定 位位1了解植物繁殖的新途径及原理。了解植物繁殖的新途径及原理。(重、难点重、难点)2正确区别人工种子与自然状态下的种子。正确区别人工种子与自然状态下的种子。(重点重点)3了解作物新品种培育的方法和原理。了解作物新品种培育的方法和原理。预预 习习 导导 学学一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径1微型繁殖微型繁殖(1)微微 型型 繁繁 殖殖 技技 术术 ： 用用 于于 _优优 良良 品品 种种 的的_。(2)特特点点：保保持持优优良良品品种种的的_；高高效效快快速速地地实实现现种种苗苗_。(3)实实例例：20世世纪纪60年年代代，荷荷兰兰的的科科学学家家就就成成功功地地实实现现了了利利用用_来培育兰花。来培育兰花。快速繁殖快速繁殖植物组织培养技术植物组织培养技术遗传特性遗传特性大量繁殖大量繁殖组织培养技术组织培养技术2作物脱毒作物脱毒(1)材材料料：植植物物的的_(如如_)。分分生生区区附附近近的病毒极少，甚至的病毒极少，甚至_。(2)脱毒苗：切取脱毒苗：切取_进行组织培养获得的。进行组织培养获得的。(3)优点：使农作物优点：使农作物_。3人工种子人工种子人人工工种种子子是是以以_得得到到的的_、不不定定芽芽、_等等为为材材料料，外外面面包包被被着着特特定定的的物物质质，在在适适宜宜的的条条件件下下可可以以萌萌发发长长成成幼幼苗苗。人人工工种种子子由由胚胚状状体体、作作为为保护外壳的保护外壳的_和提供发育所需营养的和提供发育所需营养的_组成。组成。分生区分生区茎尖茎尖无病毒无病毒一定大小的茎尖一定大小的茎尖不会或极少感染病毒不会或极少感染病毒植物组织培养植物组织培养胚状体胚状体顶芽和腋芽顶芽和腋芽人工种皮人工种皮人工胚乳人工胚乳花药离体培养花药离体培养 明显地缩短育种年限，后代都是纯合子明显地缩短育种年限，后代都是纯合子 培养条件培养条件外界压力外界压力射线射线化学物质化学物质产生突变产生突变突变体突变体蛋白质蛋白质药物药物组织培养组织培养人参皂甙粉人参皂甙粉细胞产物细胞产物思维激活思维激活1通过通过“人工种子人工种子”繁殖后代属于什么生殖方式？繁殖后代属于什么生殖方式？2在在植植物物组组织织培培养养过过程程中中，为为什什么么培培养养细细胞胞容容易易在在培培养养条件和外界压力改变的条件下产生突变？条件和外界压力改变的条件下产生突变？3细胞产物的生产是将植物细胞培养到什么环节？细胞产物的生产是将植物细胞培养到什么环节？答案答案1无性繁殖无性繁殖2因为培养细胞一直处于不断的分生状态。因为培养细胞一直处于不断的分生状态。3愈伤组织愈伤组织要要 点点 精精 析析一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径1微型繁殖微型繁殖(1)概概念念：是是指指用用于于快快速速繁繁殖殖优优良良品品种种的的植植物物组组织织培培养养技技术术，也叫快速繁殖技术。也叫快速繁殖技术。(2)实质：植物组织培养。实质：植物组织培养。(3)原理：植物细胞的全能性。原理：植物细胞的全能性。(4)完完成成植植物物的的微微型型繁繁殖殖技技术术的的生生理理过过程程：细细胞胞分分裂裂和和细细胞胞分化。分化。(5)优优点点：保保持持亲亲本本的的优优良良性性状状；可可以以快快速速大大量量培培育育出出新新个个体体，有有利利于于工工厂厂化化培培育育；选选材材少少、培培养养周周期期短短，繁繁殖殖率率高高，便便于自动化管理。于自动化管理。2培育无病毒植株培育无病毒植株(1)获获得得成成功功的的事事例例：马马铃铃薯薯、甘甘薯薯、大大蒜蒜、草草莓莓、苹苹果果、香蕉。香蕉。(2)常选用的部位：茎尖组织。常选用的部位：茎尖组织。(3)操操作作过过程程：切切取取一一定定大大小小的的茎茎尖尖进进行行组组织织培培养养，再再生生的的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。3制备人工种子制备人工种子(1)概概念念：人人工工种种子子是是指指以以植植物物组组织织培培养养得得到到的的胚胚状状体体、不不定芽、顶芽和腋芽为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。定芽、顶芽和腋芽为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。(2)人人工工种种子子的的结结构构：由由胚胚状状体体、作作为为保保护护外外壳壳的的人人工工种种皮皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。(3)与与天天然然种种子子相相比比较较，其其优优越越性性有有：可可使使在在自自然然条条件件下下不不结结实实或或种种子子昂昂贵贵的的植植物物得得以以繁繁殖殖，固固定定杂杂种种优优势势，是是一一种种快快捷捷高高效效的的繁繁殖殖方方式式，可可人人为为控控制制植植物物的的生生长长发发育育和和抗抗逆逆性等。性等。(4)成成果果：芹芹菜菜、花花椰椰菜菜、桉桉树树和和水水稻稻的的胚胚状状体体制制备备的的人人工工种子。种子。知识贴士：知识贴士：人工种皮人工种皮“人人工工薄薄膜膜”是是指指人人工工种种皮皮。制制作作人人工工种种皮皮的的材材料料有有海海藻藻酸酸钠钠、明明胶胶、树树脂脂、琼琼脂脂糖糖淀淀粉粉等等。对对人人工工种种皮皮的的要要求求是是：能能保保持持胚胚状状体体的的活活力力；有有利利于于种种子子的的贮贮藏藏、运运输输和和萌萌发发；选选取取的的材材料料要要有有韧韧性性、耐耐压压；对对胚胚状状体体无无毒毒害害，含含有有胚胚状状体体发发芽芽所所需需要要的的营营养养成成分分或或植植物物激激素素；还还应应含含有有杀杀菌菌剂剂，以以防防播播种种后后微微生生物物的侵害。的侵害。下下列列有有关关人人工工种种子子的的叙叙述述不不正正确确的是的是()A通过科学手段人工合成的种子通过科学手段人工合成的种子B必须由受精卵植物组织培养技术获得的种子必须由受精卵植物组织培养技术获得的种子C人工种皮可以为种子萌发提供足够的营养物质人工种皮可以为种子萌发提供足够的营养物质D人工种子发芽率较高人工种子发芽率较高解解析析本本题题考考查查了了人人工工种种子子获获得得的的方方法法及及其其过过程程。人人工工种种子子是是经经植植物物组组织织培培养养获获得得胚胚状状体体、不不定定芽芽等等，然然后后经经人人工工薄薄膜包装得到的种子。膜包装得到的种子。答案答案B百百合合利利用用它它的的球球茎茎进进行行无无性性繁繁殖殖，种种植植的的世世代代多多了了以以后后往往往往会会感感染染病病毒毒而而减减产产，为为此此农农户户都都希希望望得得到到无无病病毒毒的的幼幼苗苗进进行行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是()A花药离体培养花药离体培养B选取成熟组织进行培养选取成熟组织进行培养C利用茎尖进行组织培养利用茎尖进行组织培养D人工诱导基因突变人工诱导基因突变答案答案C二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育1单倍体育种单倍体育种(1)过过程程：花花药药离离体体培培养养获获得得单单倍倍体体植植株株，染染色色体体加加倍倍后后就就可以得到稳定遗传的优良品种。可以得到稳定遗传的优良品种。(2)成成果果：我我国国在在水水稻稻、小小麦麦、烟烟草草、柏柏、橡橡胶胶和和辣辣椒椒等等作作物的单倍体育种处于世界领先水平。物的单倍体育种处于世界领先水平。(3)方法：花药的离体培养，秋水仙素处理，获得纯合子。方法：花药的离体培养，秋水仙素处理，获得纯合子。(4)优点：后代稳定遗传，都是纯合体；明显缩短育种年限。优点：后代稳定遗传，都是纯合体；明显缩短育种年限。2突变体育种突变体育种(1)实质：植物组织培养。实质：植物组织培养。(2)利用：筛选对人们有利的突变体，进而培育新品种。利用：筛选对人们有利的突变体，进而培育新品种。(3)形形成成原原因因：培培养养的的细细胞胞一一直直处处于于不不断断的的分分生生状状态态，容容易易受一些条件的影响而产生突变。受一些条件的影响而产生突变。下下列列应应用用不不涉涉及及植植物物组组织织培培养养技技术的是术的是()A花药离体培养得到单倍体植物花药离体培养得到单倍体植物B秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C人工种子培育人工种子培育D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株培育杂种植株培育解解析析植植物物组组织织培培养养利利用用细细胞胞的的全全能能性性将将离离体体的的组组织织、器器官官或或细细胞胞经经细细胞胞分分裂裂、分分化化形形成成胚胚状状体体或或丛丛芽芽，进进一一步步培培育育成人工种子或植株，此过程也可用于体细胞杂交技术。成人工种子或植株，此过程也可用于体细胞杂交技术。答案答案B(2015郑郑州州检检测测)下下列列育育种种措措施施，可可以以增增加加植植物物突突变变体体出出现现的是的是()A采用嫁接方法培育苹果新品种采用嫁接方法培育苹果新品种B将将鱼鱼的的抗抗冻冻蛋蛋白白基基因因导导入入烟烟草草受受精精卵卵中中，培培育育抗抗冻冻烟烟草草C用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射D使用秋水仙素对棉花植株进行处理使用秋水仙素对棉花植株进行处理答案答案C解解析析突突变变体体的的利利用用是是植植物物组组织织培培养养的的用用途途之之一一，增增加加突突变变体体可可应应用用物物理理、化化学学、生生物物等等因因素素去去诱诱发发突突变变，如如用用紫紫外外线线进进行行处处理理等等。而而A选选项项中中嫁嫁接接属属于于无无性性生生殖殖，B选选项项为为基基因因工工程程，二二者者均均不不会会产产生生新新的的基基因因；秋秋水水仙仙素素能能诱诱导导棉棉花花出出现现染染色体变异。色体变异。思思 维维 升升 华华1几种育种方法的比较几种育种方法的比较技术技术原理原理优点优点缺点缺点诱变育诱变育种种基因突变基因突变提高生物变异的频率，提高生物变异的频率，可大幅度改良某些性可大幅度改良某些性状，缩短育种进程状，缩短育种进程盲目性大，需大盲目性大，需大量处理供试材料量处理供试材料杂交育杂交育种种基因重组基因重组使位于不同个体的优使位于不同个体的优良性状集中于一个个良性状集中于一个个体体周期长，难以克周期长，难以克服远缘杂交的障服远缘杂交的障碍碍单倍体单倍体育种育种染色体变染色体变异异获得个体均为纯种，获得个体均为纯种，明显缩短育种年限明显缩短育种年限技术复杂，须与技术复杂，须与杂交育种配合杂交育种配合技术技术原理原理优点优点缺点缺点多倍多倍体育体育种种染色体变染色体变异异器官大，提高产量和器官大，提高产量和营养成分营养成分适用于植物，适用于植物，动物方面难以动物方面难以开展开展基因基因工程工程育种育种分子遗传分子遗传学原理学原理打破物种界限，定向打破物种界限，定向地改造生物遗传性状地改造生物遗传性状可能造成新的可能造成新的生态危机生态危机细胞细胞工程工程育种育种细胞生物细胞生物学和分子学和分子生物学原生物学原理理克服远缘杂交不亲和克服远缘杂交不亲和的障碍；扩大了用于的障碍；扩大了用于杂交的亲本组合范围；杂交的亲本组合范围；定向改变生物遗传性定向改变生物遗传性状状不能按人们的不能按人们的需要表现出亲需要表现出亲代的优良性状代的优良性状2.细胞产物的工厂化生产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。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。技术：植物的组织培养。(3)工厂化生产人参皂甙的基本过程：工厂化生产人参皂甙的基本过程：第第一一步步：选选择择人人参参根根作作为为外外植植体体进进行行培培养养，产产生生愈愈伤伤组组织织，经经过过培培养养选选择择找找到到增增殖殖速速度度快快而而且且细细胞胞内内人人参参皂皂甙甙含含量量高高的的细细胞胞株株，其其中中一一部部分分作作为为种种子子保保存存，以以备备下下一一次次生生产产使使用用，一一部部分分进进行行发发酵酵生生产产。第第二二步步，将将第第一一步步选选择择到到的的细细胞胞株株在在发发酵酵罐罐中中的的适适合合培培养养液液中中进进行行液液体体培培养养，增增加加细细胞胞数数量量。第第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。知知 识识 构构 建建应应 用用 探探 究究(1)离离体体的的植植物物器器官官、组组织织或或细细胞胞能能够够被被培培养养成成新新的的植植物物体体的原因是的原因是_。A组组B组组C组组D组组E组组吲哚吲哚乙酸乙酸03ppm3ppm0.03ppm0细胞分细胞分裂素裂素00.2ppm0.002ppm1.0ppm0.2ppm花芽生花芽生长状况长状况仍是组仍是组织切块织切块形成愈形成愈伤组织伤组织愈伤组织愈伤组织分化出根分化出根愈伤组织愈伤组织分化出嫩芽分化出嫩芽稍生长稍生长(2)应应用用植植物物组组织织培培养养方方法法诱诱导导离离体体的的植植物物组组织织形形成成具具有有生生根根发发芽芽能能力力的的胚胚状状体体结结构构，若若包包裹裹上上人人造造种种皮皮，制制成成人人工工种种子子，可可能能解解决决有有些些作作物物品品种种繁繁殖殖能能力力差差、结结子子困困难难或或发发芽芽率率低低等等问问题题。胚胚状状体体来来源源于于离离体体的的植植物物体体细细胞胞，其其形形成成过过程程中中要要经经过过的的生生理理变变化化大大体体上上是是图图甲甲中中_和和_过过程程，在在此此过程中被培养的细胞始终受过程中被培养的细胞始终受_的调节的调节(填序号填序号)。(3)应应用用植植物物组组织织培培养养技技术术培培养养茎茎尖尖或或根根尖尖组组织织可可获获得得无无病病毒植株，其原因是毒植株，其原因是_。(4)从从表表乙乙的的实实验验结结果果可可看看出出：吲吲哚哚乙乙酸酸和和细细胞胞分分裂裂素素是是实实验验中中的的两两种种重重要要物物质质。其其中中，新新芽芽形形成成必必需需的的条条件件是是_；而而在在培培养养形形成成完完整整新新个个体体的的过过程程中中，对对它们的调控关键是它们的调控关键是_。解解析析离离体体器器官官或或组组织织的的细细胞胞含含有有该该生生物物的的全全部部遗遗传传信信息息，从从而而具具有有发发育育成成一一个个完完整整的的个个体体的的潜潜能能，这这种种能能力力称称为为植植物物细细胞胞的的全全能能性性，植植物物组组织织培培养养的的基基本本过过程程是是脱脱分分化化和和再再分分化化。植植物物细细胞胞分分化化与与细细胞胞分分裂裂素素和和生生长长素素(吲吲哚哚乙乙酸酸)关关系系密密切切，在在两两种种激激素素比比例例恰恰当当时时候候容容易易分分化化形形成成愈愈伤伤组组织织，细细胞胞分分裂裂素素的的浓度大于吲哚乙酸的浓度时容易分化形成芽。浓度大于吲哚乙酸的浓度时容易分化形成芽。答案答案(1)植物细胞的全能性植物细胞的全能性(2)脱分化脱分化再分化植物激素再分化植物激素(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染，甚至无病毒植物的茎尖或根尖很少被病毒感染，甚至无病毒(4)细细胞胞分分裂裂素素的的浓浓度度大大于于吲吲哚哚乙乙酸酸的的浓浓度度适适当当调调控控好好不不同同培培养养期期的的培培养养基基中中细细胞胞分分裂裂素素与与吲吲哚哚乙乙酸酸的的浓浓度度和和它它们们的的比比例例