高中生物專題22.1.2植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用學(xué)案新人教版選修

天才是百分之一的靈感加百分之九十九的勤奮 天才是百分之一的靈感加百分之九十九的勤奮 金戈鐵制卷金戈鐵制卷2.1.2植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.說明植物細(xì)胞工程在植物生殖方面的應(yīng)用。2.列舉植物細(xì)胞工程在作物品種培育方面的應(yīng)用。3.概述細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的原理。方式一挽救國家極危植物——虎顏花虎顏花為野牡丹科單種屬植物，原產(chǎn)廣東，為罕見的野生賞識植物，有重要的科研價值?；㈩伝ㄈ~片基生，葉形巨大、秀麗，呈心形，上有老虎斑紋，故稱虎顏花。國際自然保護聯(lián)盟已將虎顏花列為極危物種。為挽救虎顏花，我國華南植物園的科學(xué)家對虎顏花進展了組織培育，獲得1萬株試管苗，又利用生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，使虎顏花成功回歸野外。這表達(dá)了植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用。那么植物細(xì)胞工程技術(shù)在生產(chǎn)生活中還有哪些方面的應(yīng)用呢？讓我們進入本節(jié)的學(xué)習(xí)，一起來了解吧！方式二具有小靈芝草之稱的金釵石斛是一種貴重的中草藥，它具有生津益胃、潤肺止咳之成效。金釵石斛的有效化學(xué)成分為大黃酚和β－谷甾醇。那么我們能否在工廠內(nèi)大量生產(chǎn)這兩種物質(zhì)呢？能！取金釵石斛的莖尖或根尖組織，并培育為愈傷組織再放入液體培育基中進展懸浮培育，獲得大量的金釵石斛細(xì)胞，從混合液中分別純化大黃酚和β－谷甾醇即可。這是植物細(xì)胞工程實際應(yīng)用的一個實例，要了解更多這方面的信息，請跟隨教材一起來學(xué)習(xí)吧。一、植物生殖的途徑1．微型生殖(1)概念：用于快速生殖優(yōu)良品種的植物組織培育技術(shù)。(2)特點②高效快速地實現(xiàn)種苗的大量生殖③可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)作物脫毒(1)選材部位：無病毒的植物分生區(qū)四周的部位。(2)優(yōu)點：提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。(3)實例：脫毒馬鈴薯的培育。人工種子得到的種子。優(yōu)點①生殖周期短。②后代不發(fā)生性狀分別，能夠保持親本的優(yōu)良性狀。歸納總結(jié)關(guān)于人工種子③不受季節(jié)、氣候和地域的限制，并可節(jié)約土地。歸納總結(jié)關(guān)于人工種子各局部的功能有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中參加一些植物生長調(diào)整劑。貯存或種植。兩個誤區(qū)①人工種子不是有性生殖，而是無性生殖，可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性。1如圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，爭論覺察經(jīng)②過程獲得的幼苗脫毒效果更好。下1如圖為培育甘蔗脫毒苗的兩條途徑，爭論覺察經(jīng)②過程獲得的幼苗脫毒效果更好。下列相關(guān)表達(dá)錯誤的選項是( )A．①過程所取莖尖中的葉原基具有較高的分裂、分化力量B．②過程的作用可能是阻礙病毒等進入莖尖分生組織C．③④過程中基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致了細(xì)胞脫分化D．培育基A、B答案C2某種極具賞識價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應(yīng)用多種解析③④過程中基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致了細(xì)胞再分化，C2某種極具賞識價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應(yīng)用多種技術(shù)獲得大量優(yōu)質(zhì)苗，以下技術(shù)中不能選用的是( )A．利用莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗B．承受花粉粒組織培育獲得單倍體苗C．采集幼芽嫁接到適宜的其他種類植物體上D．承受幼葉、莖尖等部位的組織進展組織培育答案B解析為了使優(yōu)質(zhì)苗的生物性狀不發(fā)生性狀分別，可承受莖段扦插誘導(dǎo)生根技術(shù)快速育苗，也可承受將幼芽嫁接到適宜的其他種類植物體上的方法或用莖尖、幼葉等部位的組織進展植物組織培育獲得大量優(yōu)質(zhì)苗；花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，利用花粉粒離體培育得到的是單倍體苗，其高度不育，且會發(fā)生性狀分別，因此B二、作物品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1．單倍體育種原理：細(xì)胞的全能性和染色體變異。離體培育 人工誘導(dǎo)過程：花藥穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。優(yōu)點①子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子。②明顯縮短育種年限。2．突變體的利用(1)原理①基因突變(用射線或誘變劑處理分生細(xì)胞，主要是指愈傷組織細(xì)胞)。②植物細(xì)胞的全能性(由突變細(xì)胞培育得到突變體植株)。(2)過程利用：篩選出有用的突變體，培育品種。如培育抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)的品種植物。實例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草、抗除草劑的白三葉草等。3．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(1)種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。(2)技術(shù)：植物組織培育技術(shù)。過程脫分化 分散開 發(fā)酵歸納總結(jié)實例：人參、三七、紫草和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物都已實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。歸納總結(jié)工程植物組織培育工程植物組織培育植物細(xì)胞培育目的獲得植物體獲得細(xì)胞產(chǎn)物過程實例獲得脫毒苗人參皂甙的生產(chǎn)幾種育種方法的比較工程原理優(yōu)點缺點成果植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流淌性能抑制不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，擴大了可用于雜交的親本組合的范圍不能讓雜種植株完全依據(jù)人們的要求表現(xiàn)出親代的性狀煙草—海島煙草、胡蘿卜—羊角芹、白菜—甘藍(lán)等單倍體育種染色體變異和細(xì)胞全能性一般狀況下，所得品種能穩(wěn)定遺傳，明顯縮短育種年限技術(shù)簡單，操作困難單育1號煙草品種8111基因突變具有不體細(xì)胞誘變育種基因突變和植物細(xì)胞的全能性可產(chǎn)生基因，大幅度改進某些性狀定向性和多害少利性，需要處理大量的突變材料，才能篩選出抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的野生煙草等目標(biāo)品種目的性強，育種周技術(shù)簡單，轉(zhuǎn)基基因工程育種基因重組期短，打破了物種界限，可以定向改因生物及其產(chǎn)物具有肯定的安全抗蟲棉、產(chǎn)人胰島素的大腸桿菌等造生物的遺傳性狀隱患例3以下圖是利用某植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進展單倍體育種的示意圖據(jù)圖推斷以下說法錯誤的選項是( )① ②過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為有絲分裂前期B．通過過程①得到的植株既有純合子又有雜合子C．過程①屬于植物的組織培育，在此過程中必需使用肯定量的植物激素D．與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種年限答案B4以下生物工程技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，能形成愈傷組織的是()解析該過程是單倍體育種過程，所以過程①是花藥離體培育，獲得的是單倍體，基因型為AB、Ab、aB、ab4種，經(jīng)染色體加倍后的植株B4以下生物工程技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，能形成愈傷組織的是()①作物脫毒②細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)③生產(chǎn)人工種子④轉(zhuǎn)基因植物的培育A．①②③C．①③④答案D

B．①②④D．①②③④解析作物脫毒、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)、生產(chǎn)人工種子都是植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用，其技術(shù)根底是植物的組織培育技術(shù)，都有脫分化形成愈傷組織的過程。轉(zhuǎn)基因植物的培育利用的是基因工程技術(shù)和植物組織培育技術(shù)，該過程中也要形成愈傷組織。 微型生殖植物生殖的途徑作物脫毒植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用 制造人工種子植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用作物品種的培育 作物品種的培育 突變體的利用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物的微型生殖技術(shù)是指( A．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)C．養(yǎng)分生殖答案D

嫁接D．植物組織培育解析用于快速生殖優(yōu)良品種的植物組織培育技術(shù)，叫植物的微型生殖技術(shù)，也叫快速生殖技術(shù)。人工種子是以植物組織培育得到的胚狀體不定芽、頂芽和腋芽等為材料經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。以下與人工種子的形成過程無關(guān)的是( )A．細(xì)胞的脫分化和再分化B．細(xì)胞全能性C．細(xì)胞的有絲分裂D．細(xì)胞的減數(shù)分裂答案D解析人工種子的獲得應(yīng)用了植物組織培育技術(shù)，該技術(shù)不涉及細(xì)胞的減數(shù)分裂。3．以下屬于植物細(xì)胞工程實際應(yīng)用實例的是( )①制造人工種子②培育抗鹽植物③培育抗病毒煙草④培育單倍體⑤生產(chǎn)脫毒植株A．①②③④C．①②④⑤答案C

B．①③④⑤D．②③④⑤解析培育抗病毒煙草是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用。4．以下生物技術(shù)的應(yīng)用實例中，運用的原理與其他各項不同的是( )A．利用生物反響器懸浮培育人參細(xì)胞，提取人參皂甙B．利用花藥離體培育獵取植物單倍體植株C．將轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細(xì)胞培育成植株D．通過植物組織培育獲得人工種子并發(fā)育成植株答案A解析利用生物反響器提取人參皂甙，其原理是植物細(xì)胞培育，單倍體育種、轉(zhuǎn)基因育種和人工種子利用的原理是植物細(xì)胞的全能性，則A項利用的原理與其他選項不同。5．人工種子是人們仿照自然種子的構(gòu)造制造出來的生命有機體，它能像種子一樣萌發(fā)生長，長成植物。人工種子的核心部位是個被外層物包埋的具有類似于胚功能的胚狀體。將胚狀體包埋在一個能供給養(yǎng)分的膠質(zhì)中，便成了所謂的“人工種子人工種子依據(jù)的原理是 培育胚狀體利用了 技術(shù)。包埋胚狀體的膠質(zhì)可看作自然種子的哪局部構(gòu)造？。假設(shè)外植體是植物的莖尖通過①過程的處理可使細(xì)胞彼此分別過程中可參加( )蛋白酶C．纖維素酶和果膠酶

淀粉酶D．胰蛋白酶②過程表示脫分化過程其實質(zhì)是 ；③表示再分化過程其實質(zhì)是 。由人工種子萌發(fā)成的植株是否可育？。答案(1)植物細(xì)胞的全能性植物組織培育(2)種皮及供給養(yǎng)分的胚乳或子葉(3)C(4)使細(xì)胞恢復(fù)分裂力量基因的選擇性表達(dá)(5)不肯定解析(1)人工種子能發(fā)育成完整的植株，說明其細(xì)胞內(nèi)含有個體發(fā)育所需要的全套遺傳物(2)包裹胚狀體的膠質(zhì)有保護胚狀體的作用，同時又可以為胚狀體供給養(yǎng)分物質(zhì)，所以可看作種皮及胚(3(4表達(dá)。(5)人工種子是否可育取決于培育胚狀體所用的材料。[對點訓(xùn)練]題組一植物生殖的途徑以下屬于植物的微型生殖技術(shù)的是( A．蘭花的莖尖組織培育成蘭花幼苗B．水稻種子萌發(fā)并長成個體C．扦插的葡萄枝長成個體D．柳樹芽發(fā)育成枝條答案A解析水稻種子萌發(fā)并長成個體、柳樹芽發(fā)育成枝條均屬于個體發(fā)育局部；扦插的葡萄枝長成個體屬于無性生殖中的養(yǎng)分生殖。胚狀體是在植物組織培育的哪一階段上獲得的( )愈傷組織的形成中C．形成完整植株答案B

再分化D．脫分化解析植物體的根、莖、葉細(xì)胞一般都具有全能性，在肯定的養(yǎng)分和激素條件下，可以脫分化形成愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)接到含有不同激素成分的培育基上，就可以誘導(dǎo)其再分化生成胚狀體或叢芽，所以胚狀體是在植物組織培育的再分化階段形成的。3．人工種子比自然種子有很多優(yōu)越性，以下對其優(yōu)越性的表達(dá)不正確的選項是( )A．可使自然狀態(tài)下不結(jié)實的植物得以生殖B．便利貯存和運輸C．可隨便轉(zhuǎn)變植物的遺傳性狀D．可快速、大量生殖答案C解析人工種子是通過細(xì)胞工程完成的，所以可使在自然條件下不結(jié)實或結(jié)實困難的植物得以生殖；自然種子的大量貯存和運輸也是相當(dāng)困難的，人工種子則抑制了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似自然種子的種皮，因此，可以很便利地貯存和運輸；人工種子是經(jīng)組織培育獲得的，與供給組織細(xì)胞的親代的遺傳特性一樣；人工種子的生產(chǎn)則不受季節(jié)限制，可快速、大量生殖。以下哪一項不是植物生殖的途徑()微型生殖C．人工種子答案B

細(xì)胞核移植D．作物脫毒解析植物組織培育是指利用特定的培育基將離體的植物細(xì)胞、組織或器官培育成完整植株的過程?；ㄋ幍碾x體培育、基因工程中的受體細(xì)胞的培育、植物體細(xì)胞雜交后雜種細(xì)胞的培育以及植物的大量快速生殖都要用到植物組織培育技術(shù)，植物生殖的途徑包括微型生殖、作物脫毒、人工種子，而細(xì)胞核移植不是植物生殖的途徑。題組二作物品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)5．以下哪一項不是單倍體育種的優(yōu)點()縮短育種年限C．突變率高答案C

得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種D．節(jié)約人力、物力解析由于單倍體育種通過染色體加倍后當(dāng)年就可獲得純合的、能穩(wěn)定遺傳的正常植株，所以縮短了育種年限，節(jié)約了人力和物力。用純種的高稈(D)抗銹病(T)小麥與矮稈(d)易染銹病(t)小麥培育矮稈抗銹病小麥品種的方法如下：以下有關(guān)此種育種方法的表達(dá)，正確的選項是( )這種育種方法叫雜交育種B．過程④必需使用生長素處理C．這種方法的最大優(yōu)點是縮短育種年限D(zhuǎn)．③過程必需經(jīng)過受精作用答案C解析該育種方法為單倍體育種，可大大縮短育種年限，①是雜交，②是減數(shù)分裂；③是花藥離體培育，④是用秋水仙素處理使單倍體的染色體數(shù)目加倍。③過程利用了植物組織培育技術(shù)，不需要受精，而是由雄配子直接發(fā)育成幼苗。的是()該育種過程依據(jù)的原理有基因突變和植物細(xì)胞具有全能性B．過程①②培育基中，不同植物生長調(diào)整劑的濃度比例不同C．白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNARNAD．過程③通常承受的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑除草劑答案CDNARNA蛋白質(zhì)的種類是有差異的。以下關(guān)于細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的表達(dá)中，錯誤的選項是( )A．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細(xì)胞工程的重要用途之一B．培育過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培育愈傷組織細(xì)胞C．培育的愈傷組織需要經(jīng)過再分化產(chǎn)生特定的組織細(xì)胞后才能產(chǎn)生特定的細(xì)胞產(chǎn)物D．培育的細(xì)胞收集后一般要裂開提取有效成分答案C解析在細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)過程中只需要懸浮培育愈傷組織細(xì)胞，利用愈傷組織細(xì)胞的分裂和代謝產(chǎn)生所需要的產(chǎn)物即可，不需要再分化。[綜合強化]辣椒素作為一種生物堿廣泛用于食品保健醫(yī)藥工業(yè)等領(lǐng)域，其獲得途徑如下圖下列表達(dá)錯誤的選項是( )圖中愈傷組織、脫毒苗和高產(chǎn)細(xì)胞系的獲得都表達(dá)了植物細(xì)胞的全能性B．圖中①和②分別表示辣椒組織培育中細(xì)胞的脫分化和再分化過程C．②過程中需要用適宜配比的生長素和細(xì)胞分裂素溶液處理D．用酶解法將愈傷組織分別成單細(xì)胞時，常用的酶是纖維素酶和果膠酶答案A解析細(xì)胞的全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能，圖中脫毒苗的獲得表達(dá)了植物細(xì)胞的全能性，愈傷組織和高產(chǎn)細(xì)胞系的獲得都沒有表達(dá)植物細(xì)胞的全能性，A錯誤；圖中①和②分別表示辣椒組織培育中細(xì)胞的脫分化和再分化過程，B正確；再分化過程中需要用適宜配比的生長素和細(xì)胞分裂素溶液處理，以誘導(dǎo)細(xì)胞分化的方向，C正確；用酶解法將愈傷組織分別成單細(xì)胞時，常用的酶是纖維素酶和果膠酶，以分解植物細(xì)胞之間的成分，D以下圖表示利用高稈抗銹病玉米(基因型為AaBb，兩對基因獨立遺傳)的花粉細(xì)胞生產(chǎn)人工種子的過程。以下表達(dá)不正確的選項是()A．通過①過程兩兩融合得到的細(xì)胞基因型有9種B．②③過程培育基中植物激素的配比不同C．過程④需用秋水仙素處理才能獲得可育的人工種子D．人工種子的種皮中參加植物生長調(diào)整劑可促進叢芽的發(fā)育答案C解析依據(jù)自由組合定律，親代產(chǎn)生4種基因型的花粉(AB、Ab、aB、ab)，2粒花粉細(xì)胞融合(類似于AaBb個體自交)可產(chǎn)生9種基因型的融合細(xì)胞圖中②③分別代表植物組織培育的脫分化和再分化階段，這兩個階段目的不同，培育基中生長素、細(xì)胞分裂素的含量和比例不同；融合細(xì)胞中染色體組與正常植株一樣，過程④直接培育的人工種子是可育的；人工種子的種皮中參加植物生長調(diào)整劑可促進叢芽的發(fā)育。11．培育農(nóng)作物品種的過程中，常利用植物組織培育技術(shù)。以下表達(dá)正確的選項是( )A．培育轉(zhuǎn)基因的外植體得到的個體屬于基因突變個體B．在植物組織培育過程中用理化因素誘導(dǎo)可獲得大量有益突變體C．單倍體育種中經(jīng)減數(shù)分裂和組織培育兩個過程能獲得純合二倍體D．在培育基中參加不同濃度的氯化鈉溶液，可篩選出抗鹽植株答案D解析培育轉(zhuǎn)基因的外植體得到的個體屬于轉(zhuǎn)基因植物；基因突變是不定向的，在植物組織培育過程中用理化因素誘導(dǎo)不肯定獲得大量有益突變體；單倍體育種中經(jīng)組織培育和秋水仙素處理這兩個過程才能獲得純合二倍體。12．以下有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的表達(dá)，不正確的選項是( )A．利用組織培育技術(shù)培育脫毒苗，獲得具有抗病毒的品種B．利用組織培育技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀C．利用細(xì)胞培育技術(shù)獲得紫草素，實現(xiàn)了細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)D．利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“白菜—甘藍(lán)，抑制不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障答案A解析脫毒苗是用含病毒極少、甚至無病毒的莖尖等植物分生組織培育而成的，再生的植株可能不帶病毒，但并非它具備了抗病毒的力量。13．以下圖所示為植株生殖的四種人工方式示意圖，請據(jù)圖答復(fù)以下問題：圖中單倍體植株通常的獵取方式是 。假設(shè)圖中單倍體細(xì)胞含有2個染色體組，A有4個染色體組，則③過程所用化學(xué)試劑的作用是 。圖中B和C過程的不同點是 這種不同的主要打算因素是 。假設(shè)想在C過程中獲得突變體進而培育成品種植株應(yīng)用物理誘變或化學(xué)誘變的方法處理 。假設(shè)要獲得水稻的“人工種子，則應(yīng)選用圖中 構(gòu)造，該構(gòu)造與正常受精卵形的 有類似的構(gòu)造和發(fā)育過程。假設(shè)D過程獲得的是胡蘿卜—羊角芹，②過程常用的物理方法有 等；經(jīng)融合處理后，已經(jīng)融合的細(xì)胞類型有 種(假設(shè)融合的細(xì)胞只考慮兩兩融合)。答案(1)花藥離體培育抑制細(xì)胞有絲分裂過程中紡錘體的形成(2)B過程中形成的是胚狀體，而C過程中形成的是叢芽細(xì)胞分裂素與生長素的比值(3)愈傷組織(4)胚狀體胚(5)離心、振動、電激3解析(1)圖中A體的染色體數(shù)目加倍，變成A植株，則需要在③過程中用秋水仙素處理幼苗，以抑制細(xì)胞有(2BCB中形成的是胚狀體，而C過程中形成的是叢芽，這種不同的主要打算因素是細(xì)胞分裂素與生(3(4(5)D3角芹融合細(xì)胞和胡蘿卜—羊角芹融合細(xì)胞。14．(2023·江蘇，29節(jié)選)為了獲得植物次生代謝產(chǎn)物，先用植物外植體獲得愈傷組織，然后在液體培育基中懸浮培育。請答復(fù)以下問題：外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為 。在愈傷組織懸浮培育時，細(xì)胞干重、蔗糖濃度和pH的變化如以下圖所示。細(xì)胞干重在12d后下降的緣由有 ；培育液中蔗糖的作用是 、 。多倍體愈傷組織細(xì)胞產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物量常高于二倍體。二倍體愈傷組織細(xì)胞經(jīng)處理，會產(chǎn)生染色體加倍的細(xì)胞。為檢測愈傷組織細(xì)胞染色體數(shù)目，壓片前常用纖維素酶和 酶解離愈傷組織。假設(shè)愈傷組織細(xì)胞(2n)經(jīng)誘導(dǎo)處理后，觀看到染色體數(shù)為8n的細(xì)胞，合理的解釋是 、 。答