2024-2025學(xué)年新教材高中生物第2章細(xì)胞工程第1節(jié)第2課時(shí)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用教案新人教版選擇性必修3

PAGE7-第2課時(shí)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接舉例說明植物細(xì)胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。社會(huì)責(zé)任：列舉植物組織培育技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，說明植物細(xì)胞工程對生產(chǎn)的影響。一、植物繁殖的新途徑1．快速繁殖(1)快速繁殖技術(shù)：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培育技術(shù)。(2)特點(diǎn)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①無性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性,②高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖,③可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)))2．作物脫毒(1)選材部位：植物的分生區(qū)旁邊。(2)選材緣由：分生區(qū)旁邊的病毒極少，甚至無病毒。(3)實(shí)例：目前采納莖尖組織培育技術(shù)來脫去病毒，在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經(jīng)濟(jì)作物上已獲得勝利。二、作物新品種的培育1．單倍體育種(1)過程：花藥離體培育→單倍體植株eq\o(→,\s\up9(染色體加倍))純合子植株。(2)優(yōu)點(diǎn)①后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳。②明顯縮短了育種的年限。2．突變體的利用(1)產(chǎn)生緣由：在植物的組織培育過程中，易受培育條件和誘變因素(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。(2)利用：篩選出對人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1．次生代謝物(1)概念：植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。(2)作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是許多藥物、香料和色素等的重要來源。2．生產(chǎn)技術(shù)手段：植物組織培育技術(shù)。3．優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)速度快。4．實(shí)例：利用紫草細(xì)胞的組織培育生產(chǎn)的紫草寧具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性。利用紅豆杉細(xì)胞的組織培育生產(chǎn)的紫杉醇具有高抗癌活性。推斷對錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．葡萄的扦插、桃樹的嫁接、石榴的壓條繁殖方式都屬于微型繁殖。 (×)提示：題述繁殖方式屬于無性繁殖，不屬于微型繁殖。微型繁殖是指用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培育技術(shù)。2．脫毒苗培育所選的組織培育材料可以來自植株的任何部位。 (×)提示：培育脫毒苗時(shí)選用的通常是莖尖等分生組織，緣由是該組織旁邊的病毒極少，甚至無病毒。3．單倍體育種和突變體培育的遺傳學(xué)原理是一樣的。 (×)提示：單倍體育種的原理是染色體變異和植物細(xì)胞的全能性，突變體育種的原理是基因突變和植物細(xì)胞的全能性。4．突變體培育通常對植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理，而工廠化生產(chǎn)的細(xì)胞產(chǎn)物也來自愈傷組織細(xì)胞。 (√)5．工廠化生產(chǎn)的細(xì)胞次生代謝物，其化學(xué)成分都是蛋白質(zhì)。 (×)提示：次生代謝物一般不是植物基本生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物，不是蛋白質(zhì)。植物繁殖的新途徑1．微型繁殖(1)實(shí)質(zhì)：植物組織培育。(2)原理：植物細(xì)胞的全能性。(3)優(yōu)點(diǎn)①能保持親本的一切優(yōu)良性狀，子代個(gè)體的遺傳物質(zhì)與親本相同。②選材少，培育周期短，繁殖率高。③不受自然生長季節(jié)的限制，便于自動(dòng)化管理，有利于進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。2．作物脫毒(1)進(jìn)行作物脫毒的緣由長期進(jìn)行無性繁殖的作物(如馬鈴薯和草莓)，它們感染的病毒很簡單傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。(2)材料的選取在植物分生區(qū)旁邊(如莖尖和根尖)，由于代謝非常旺盛、細(xì)胞分裂速度快等因素，很少被病毒感染，甚至無病毒。因此，利用植物的分生組織進(jìn)行組織培育，可以使新長成的植株不帶病毒，從而獲得脫毒苗。用脫毒苗進(jìn)行繁殖，種植的作物就不會(huì)或極少感染病毒。合作探究：(1)植物組織培育可以進(jìn)行快速繁殖的緣由是什么？提示：植物組織培育到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞分裂速度較快，從而獲得大量的組織細(xì)胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化形成新植株。植物組織培育在試驗(yàn)室進(jìn)行，受季節(jié)、氣候等條件限制較小。(2)作物培育過程中為什么要進(jìn)行作物脫毒，如何進(jìn)行作物脫毒？提示：對于無性繁殖的作物，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。而植物分生區(qū)旁邊的病毒極少，甚至無病毒，因此切取肯定大小的莖尖進(jìn)行組織培育，再生的植物就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。1．某株珍貴花卉用種子繁殖會(huì)發(fā)生性狀分別。為了防止性狀分別并快速繁殖，可以利用該植株的一部分器官或組織進(jìn)行離體培育，發(fā)育出完整的植株。進(jìn)行離體培育時(shí)不應(yīng)采納該植株的()A．莖尖 B．子房壁C．葉片 D．花粉粒D[莖尖一般沒有病毒積累，分裂實(shí)力強(qiáng)，可作為植物組織培育的材料，A不符合題意；子房壁細(xì)胞屬于體細(xì)胞，可作為植物組織培育的材料，B不符合題意；葉片細(xì)胞屬于體細(xì)胞，可作為植物組織培育的材料，C不符合題意；花粉粒是經(jīng)減數(shù)分裂形成的，在此過程中發(fā)生了基因重組，因而不肯定能保持親本的優(yōu)良性狀，D符合題意。]2．為給工廠化繁殖脫毒甘薯苗供應(yīng)技術(shù)上的支持，科研人員利用植物組織培育技術(shù)探討甘薯莖尖(外植體)大小對誘導(dǎo)分化苗和脫毒苗的影響，結(jié)果如表所示，下列相關(guān)敘述正確的是()莖尖大小外植體數(shù)/個(gè)分化苗數(shù)/苗脫毒苗數(shù)/苗小于0.3mm20110.3～0.5mm20107大于0.6mm20134A.在不同的培育階段，培育基中生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同B．脫分化過程中應(yīng)賜予足夠光照使其進(jìn)行光合作用C．培育脫毒苗時(shí)依據(jù)的原理有基因突變和細(xì)胞的全能性D．0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得抗病毒的特性A[在不同的培育階段，培育基中激素種類和比例不同，生長素和細(xì)胞分裂素的比例上升利于根的分化，比例下降利于芽的分化，A正確；脫分化過程中不須要光照，不能進(jìn)行光合作用，B錯(cuò)誤；培育脫毒苗時(shí)依據(jù)的原理是細(xì)胞的全能性，C錯(cuò)誤；0.3～0.5mm大小的莖尖最有利于獲得無病毒的特性，不是抗病毒的特性，D錯(cuò)誤。]作物新品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1．單倍體育種(1)原理：整個(gè)單倍體育種過程的原理是染色體變異，其中花藥離體培育利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)過程：(3)優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限，后代不發(fā)生性狀分別。2．突變體的利用(1)原理：基因突變和植物細(xì)胞的全能性。(2)過程：誘變處理誘導(dǎo)分化(3)優(yōu)點(diǎn)：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新品種，加快育種進(jìn)程。3．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(3)優(yōu)點(diǎn)：提高生產(chǎn)速度、便于操作管理。合作探究：1.花藥離體培育獲得的單倍體幼苗如何誘導(dǎo)染色體加倍？原理是什么？提示：可用相宜濃度的秋水仙素處理幼苗誘導(dǎo)染色體加倍，也可低溫誘導(dǎo)染色體加倍。其原理都是抑制紡錘體的形成。2．為什么用物理或化學(xué)因素處理愈傷組織更易誘發(fā)突變？產(chǎn)生的變異肯定符合須要嗎？提示：因?yàn)橛鷤M織細(xì)胞處在分裂過程中，細(xì)胞要進(jìn)行DNA分子復(fù)制，因此更易發(fā)生突變。由于突變是不定向的，產(chǎn)生的變異不肯定符合須要。1．在植物組織培育過程中，簡單獲得突變體的主要緣由是()A．培育的細(xì)胞始終處于不斷的分生狀態(tài)B．培育基養(yǎng)分豐富，易于植物生長C．紡錘絲的形成簡單受到抑制D．DNA的復(fù)制簡單受到抑制A[在植物組織培育過程中，培育的細(xì)胞始終處于不斷的分生狀態(tài)，簡單受到一些條件的影響而產(chǎn)生突變。]2．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新品種的方法如下：下列有關(guān)此種育種方法的敘述，正確的是()A．這種育種方法叫雜交育種B．過程④必需運(yùn)用生長素處理C．這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是縮短育種年限D(zhuǎn)．③過程必需經(jīng)過受精作用C[該育種方法為單倍體育種，可以明顯縮短育種年限。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)，不須要受精，而是由雄配子干脆發(fā)育成幼苗。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.微型繁殖實(shí)際是一種無性繁殖，可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。2.植物頂端分生區(qū)旁邊的病毒極少，甚至無病毒，因此采納莖尖組織培育能脫去病毒。3.單倍體育種極大縮短了育種年限，節(jié)約了大量的人力和物力。4.培育的細(xì)胞始終處于不斷增殖狀態(tài)，因此簡單受到培育條件和誘變因素的影響而產(chǎn)生突變。5.次生代謝物是植物代謝產(chǎn)生的一些一般認(rèn)為不是植物基本生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。1．通過植物組織培育技術(shù)繁育農(nóng)作物，其優(yōu)點(diǎn)不包括()A．加快繁育速度 B．保持親本優(yōu)良性狀C．培育出無病毒植株 D．變更植物的基因型D[植物組織培育技術(shù)不僅可以保持優(yōu)良親本的遺傳特性，還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖，A、B項(xiàng)均正確；利用該技術(shù)還可以培育脫毒苗，因?yàn)檫x材部位是植物分生區(qū)旁邊的新生組織，沒有或極少感染病毒，所以由培育的脫毒苗長成的植株是無病毒植株，C項(xiàng)正確；經(jīng)該技術(shù)培育的植株跟親本基因型相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．馬鈴薯利用它的塊莖進(jìn)行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會(huì)感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進(jìn)行種植。獲得無病毒幼苗的最佳方法是()A．選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交B．進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交C．利用芽尖進(jìn)行組織培育D．人工誘導(dǎo)基因突變C[芽尖分生實(shí)力旺盛，病毒難以侵染，幾乎不含病毒，可以通過組織培育獲得脫毒苗。]3．下圖表示優(yōu)質(zhì)玉米的培育過程，請據(jù)圖推斷下列說法中錯(cuò)誤的是()A．B→E過程中細(xì)胞全能性的凹凸發(fā)生了變更B．C試管中形成的是高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán)C．植株F一般不能干脆應(yīng)用于擴(kuò)大種植D．植株A和F體細(xì)胞中的染色體組數(shù)相同D[B→C為脫分化過程，該過程中細(xì)胞的全能性增大，C→E為再分化過程，該過程中細(xì)胞的全能性降低，A正確；C試管中形成的是愈傷組織，愈傷組織由高度液泡化的薄壁細(xì)胞組成，B正確；F為單倍體植株，高度不育，因此一般不能干脆應(yīng)用于擴(kuò)大種植，C正確；A是正常的二倍體植株，而F是花藥離體培育獲得的單倍體植株，兩者體細(xì)胞中的染色體組數(shù)不同，D錯(cuò)誤。]4．(不定項(xiàng))下圖為利用體細(xì)胞誘變育種技術(shù)獲得抗除草劑白三葉草新品種的過程。下列敘述正確的是()A．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DNA和RNA種類相同D．過程③通常采納的篩選方法是向白三葉草幼苗噴灑除草劑ABD[當(dāng)生長素含量高于細(xì)胞分裂素時(shí)，主要誘導(dǎo)植物組織脫分化和根原基的形成；而當(dāng)細(xì)胞分裂素的含量高于生長素時(shí)，則主要誘導(dǎo)植物組織再分化和芽原基的形成。白三葉草愈傷組織和胚狀體的細(xì)胞中DNA種類相同，因?yàn)榛虻倪x擇性表達(dá)，RNA和蛋白質(zhì)的種類是有差異的。]5．植物組織培育技術(shù)在科學(xué)探討和生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比，這種微型繁殖技術(shù)的特點(diǎn)有______________________(答出2點(diǎn)即可)。(2)用脫毒苗進(jìn)行繁殖，可以削減作物感染病毒。為了獲得脫毒苗，可以選取植物的________進(jìn)行組織培育。(3)植物組織培育技術(shù)可與基因工程技術(shù)相結(jié)合獲得轉(zhuǎn)基因植株。將含有目的基因的細(xì)