1、植物细胞工程 专题二2.1.2 植物细胞工程的实际应用学习目标 列举植物细胞过程的实际应用重点 植物细胞过程应用的实例难点 作物脱毒培养和人工种子的培育【预习学案】（一）植物繁殖的新途径1.微型繁殖（1）微型繁殖技术：用于 优良品种的 技术。（2）特点：保持优良品种的 。高效快速地实现种苗 。（3）实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用 来培育兰花。2.作物脱毒（1）材料：植物的 （如 ）。分生区附近的病毒极少，甚至 。（2）脱毒苗：切取 （例如茎尖）进行组织培养获得的。（3）优点：使农作物 。3.人工种子（1）概念：一植物组织培养得到的 、 、顶芽和 等为材料，经过人工 包装
2、得到的种子。（2）特点：后代无 。不受 、 和 限制。（二）作为新品种的培育染色体加倍1.单倍体育种（1）方法： 离体培养 植株 纯合子植株。（2）优点：后代是纯合子，能 。明显缩短了 。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 和 （如 、 等）的影响而 。（2）利用：筛选出对人们有用的 ，进而培育成 。（三）细胞产物的工厂化生产1.细胞产物种类： 、脂肪、糖类、 、香料、生物碱等。2.技术：植物 技术。3.实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产 ；另外，三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产。【自我检测】1.对人工种子正确的理解是（ ）A.通过科学手段人工合
3、成的 B.种皮能够自我生成C.利用植物组织培养技术获得 D.种子发芽率低2.下列那种生物不能通过突变体育种而获得（ ）A.抗除草剂的白三叶草 B.生产胰岛素的大肠杆菌C.高产的水稻 D.蛋白质含量高的小麦3在人工种子的培育中应用的主要技术是（ ）A.有性杂交 B.植物体细胞杂交 C.植物组织培养 D.细胞全能性4.两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按照自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是（ ）A.单倍体育种 B.杂交育种 C.人工诱变育种 D.细胞工程育种再分化脱分化5.下图为植物植株培养的基本过程，则制作人工种子和生产治疗烫伤、割伤的药物紫草素
4、，应分别选用的编号是（ ） A. B. C. D.【课内探究】一植物繁殖的新途径1.微型繁殖技术为什么能保持亲本的优良性状？2.培育植物的茎尖可得到脱毒苗，其中的原因是什么？3.人工种子在生产上有哪些优点？二作物新品种的培育1.单倍体育种的原理是什么？2.体细胞诱变育种对什么材料进行诱变处理？经典例题剖析1.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性解析考查植物组织培养的原理、过程。植物组织培养的原理是植物细胞
5、的全能性。过程是：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体。此过程是一个无性繁殖的过程，细胞数目增多的方式是有丝分裂，并且涉及细胞的分化。答案C2.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_等营养物质。（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_和_两类激素。（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。（4）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。（
6、5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。解析考查对植物组织培养过程的掌握。要准确解答此题需要从以下几个方面入手：愈伤组织的形成过程中，不断地从培养基中吸取营养。供生物细胞生活的营养物质主要有无机物（水、无机盐）、有机物（糖类、脂类、蛋白质、维生素）等物质。植物激素的种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和植物生长素两大类。试管苗是花药离体培养后得到的单倍体植株。其有叶绿体，可以进行光合作用。单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体，由水稻的基因型为AaBb可知此水稻为二倍体。已知水稻的体细胞中含有24条染色体，则单倍体细胞中含有12条染色体，12个DNA分子。每个DN
7、A分子由两条平行的脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以试管苗的细胞核中含有24条脱氧核苷酸链。基因型为AaBb的水稻产生配子时，依据基因的自由组合定律，结果、配子各有四种，即AB、aB、Ab、ab。答案（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）细胞分裂素 植物生长素 （3）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab【课后练习】1马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 （ ）A选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交C利有芽尖进行组织培养D人工诱导基因突变2用植物组织培养技术，可以培养或
8、生产出 （ ）A食品添加剂 B无病毒植物 C.人工种子 D前三项都是3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法 快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 （ ）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性4科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （ ）A彼此性状相似 B变异频率较高 C单倍体 D都是纯合子5水稻（基因型为AaBb）的花药通过无菌操作，接入试管，经过如下过程培育试管苗。以下选项中正确的是（ ）Aa用花药离体培
9、养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育不需要光照 Ba用花药离体培养法获得二倍体植株； b通过减数分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育不需光照Ca用花药离体培养法获得单倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少 应有生长素和细胞分裂素；d试管苗的生长发育需要光照Da用花药离体培养法获得二倍体植株；b通过有丝分裂产生愈伤组织；c培养基中至少应有乙烯和脱落酸；d试管苗的生长发育需要光照6植物的微型繁殖技术是指 （ ）A植物体细胞杂交技术 B嫁接 C营养繁殖 D植物组织培养7下列哪一项不是单倍
10、体育种的优点 （ ）A缩短育种年限 B变异率高C得到稳定遗传的优良品种 D节约人力、物力8胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的 （ ）A愈伤组织 B再分化 C形成完整蜘蛛 D取离体组织9人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 （ ）A杂交育种 B植物细胞培养 C多倍体育种 D单倍体育种10运用植物组织培养技术，可以培育或生产出 （ ）A细胞产物生物碱 B无病毒植物 C人工种子 D以上都是11下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ）A花药离体培养得到单倍体植株 B秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C人工种子的培育 D“番茄马铃薯”杂种植株的培育过程12植物的微型繁殖的优点是 （ ）A取材
11、少 B培养周期短 C繁殖率高 D以上都是13对人工种子正确的解释是 （ ）A通过科学手段人工合成的种子 B利用植物组织培养技术获得的种子C种皮能自我生成的种子 D人工种子发芽率低14（2005，广东）两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的方法是 （ ）A单倍体育种 B杂交育种 c人工诱变育种 D细胞工程育种15下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关的是（多选）A利用离心、振动、电刺激等诱导 B 利用聚乙二醇（PEG）等试剂诱导C 克服远缘杂交不亲和的障碍 D 快速繁殖、培育无病毒植物二、非选择题1.植物组织培养的培养基中
12、加有激素。下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果。请分析回答：1234激素种类及浓度关系6BA6BAIBA6BA=IBA6BAIBA结果组织块产生愈伤组织愈伤组织分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有长根趋势（1）6BA属于_类激素，它的作用是_。（2）IBA属于_类激素，它在本实验中的作用是_。（3）在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系，再分化时可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系。（4）植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_、_等。（5）判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了_的细胞。2.植物组织培养技术应
13、用广泛。科学家通过植物组织培养方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，然后将胚状体包埋在个亿 能提供营养的胶质中，便形成“人工种子”。我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦等植物上诱导出胚状体。（1）通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过_、_过程。（2）用于植物组织培养的培养基中除了植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有_，且操作过程应在_条件下进行。（3）若胚状体在试管中继续培养，则可培育出完整的植株幼苗，这体现了植物细胞的_。3美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株（如下图）。请据图回答：（1）这种生殖方式属于
14、_。（2）图中过程叫_，过程叫_，此处的“细胞团”在生物学上叫做_。（3）本实验说明植物细胞具有_。（4）在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需的矿质元素。其中应大量供给的元素是_。4.中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的“婚礼”。将两个“新人”放入融合器中，当充满液体的融合器加上直流电场，两个原本相互游离的细胞一下子贴到一起，开始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过这微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min后，它们俩已是
15、你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生了。地面实验结果显示：用于融洽的两个“新人”，一个开的是粉花（标记为“一号”），一个开的是黄花（标记为“二号”）融合后的细胞再生植株开的是黄花，但形状却和一号相同（称“一号形状”，另一个称“二号形状”）。这种“太空烟草”比普通烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验的一项重大成果。据此回答下列问题： （1）由于细胞的密度不同，因此在地面上进行细胞融合非常困难。从理论上讲，在太空中细胞更容易融合，可能的原因是 。在显微镜下观察，“新人”的细胞膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这是因为膜具有 特性。“细胞婚礼”中用到的诱导融合技术是 。（2）两种烟草原生质
16、体融合时， 类型是我们需要的，这样的细胞经组织培养后，再生的植株属 倍体。（3）植物体细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优点是 。（4）“太空烟草”能稳定遗传吗？为什么？ 。创新应用训练1传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被扩宽。目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。下图为水稻的几种不同的育种方法示意图。请据图回答：（1）图中A、D方向所示的途径表示_育种方式，ABC的途径表示_育种方式。两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的途径是_。这两种育种方式相比较
17、，后者优越性主要表现在_。（2）B方法为_。（3）E方法原理为_。上述培育新品种的方法中原理相同的有_。（4）G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”的_环节。检测目的基因是否表达的方法有_。（5）科学家从悬浮培养的单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子。目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体，而美、日等国正着手将人工种子商品化。离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过_、_过程。人工种子中包埋胚状体的胶质可看作玉米种子的_结构。（6）由人工种子萌发出
18、的植株与天然种子萌发出的植株有何区别？_参考答案：自我检测 CBCBB课后练习 一、选择题 CDCAC DBBBD BDBA （ABC）二、非选择题1、（1）细胞分裂素 促进细胞分裂 （2）生长素 促进生根 （3）1 3 2 4 （4）营养物质 有机物 矿质元素 （5）排列松散、无定形、高度液泡化2、（1）脱分化 再分化（2）水和无机盐 无菌（3）全能性3、（1）无性生殖 （2）脱分化 再分化 愈伤组织 （3）全能性 （4）N、P、S、K、Ca、Mg4.（1）重力作用很弱 细胞膜有具一定的流动性 电刺激诱导融合 （2）自身融合 多（或四） （3）克服了远缘杂交不亲和的障碍 （4）如果“太空烟草
19、”为纯合子，无性繁殖和有性繁殖都能稳定遗传；如果为杂合子，无性繁殖能稳定遗传，有性繁殖会出现性状分离。培养过程中也可能会发生基因突变创新应用训练1、（1）杂交育种 单倍体育种 ABC1 能较快得到纯合体，缩短育种年限（2）花药离体培养（3）基因突变A、D和G（或B、K、F）2（4）目的基因导入受体细胞 DNA杂交等（5）脱分化 再分化 胚乳（6）天然种子萌发出的植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性1.微型繁殖与无性繁殖 微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA.不变，所以能够保证亲
20、、子代遗传特性不变。这种技术可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。2.微型繁殖与作物脱毒 微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、矿质养料和小分子有机物，还有植物激素，更重要的是所有加入物质必须是无菌的，操作过程必须是在无菌条件下操作，这样繁殖的幼苗才是无毒的。 作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的，如茎尖、根尖。3.单倍体育种与微型繁殖 单倍体育种的优点是后代无性状分离，能够稳定遗传，即后代都是纯合子；明显缩短育种年限，只需一年就可获得纯种。单倍体育种的方法是花药的离体培养，采用的技术是微型繁殖技术，获得单倍体，然后用秋水仙素处理，
21、获得纯合子。4.人工种子的优势 （1）可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。 （2）固定杂种优势。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。 （3）快捷高效的繁殖方式。天然种子在生产上受季节的限制，一般每年只能繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次，而人工种子在生产上不受季节限制，而且快捷高效。研究表明，用一个体积为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造1 000万粒人工种子，可供种植几百平方米，这样可以节约大量留种地。 （4）可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件，在人工种
22、子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。 （5）方便储藏和运输。试管苗的大量储藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此可以很方便地储藏和运输。活学巧用【例1】 利用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配置的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是 （） 这种技术利用了植物的全能
23、性这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体这种技术属于细胞工程的应用领域之一这种技术是一种无性繁殖的方式 A.B. C.D. 解题提示：植物体细胞都含有该物种的全套遗传信息，所以每个细胞理论上都具有全能性，都有发育成完整生物体的潜能。植物组织培养就是在体外通过人工方法，让植物细胞表现出全能性，是植物细胞工程的一个基础技术手段。因为没有生殖细胞的结合，所以属于无性生殖方式。 答案：D【例2】 马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是（） A.选择优良品种进行杂交 B.进行远源植物体细胞杂交 C.利用芽体进行组织培养 D.人工诱导基因突变 解题提示：无性繁殖的作物感染病毒后很容易传播给后代，病毒在生物体内积累就会导致作物产量降低，品质变差。科学研究发现，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或芽体进行组织培养，再生植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。答案：C【例3】 对人工种子正确的解释是（） A.通过科学手段人工合成的种子 B.利用植物组织培养技术获得的种子 C.种皮能够自我生成的种子 D.人工种子发芽率低 解题提示：本题考查了人工种子获得的方法及其过程。人工种子是经植物组织培养获得胚状体、不定芽等，然后经人工薄膜包装得到的种子。 答案：B
