2022-2023學(xué)年新教材高中生物第2章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程第2課時植物細胞工程的應(yīng)用課件新人教版選擇性必修3

第1節(jié)植物細胞工程第2課時植物細胞工程的應(yīng)用第二章內(nèi)容索引0102基礎(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)重難探究?能力素養(yǎng)全提升課程標(biāo)準(zhǔn)1.通過資料搜集、實地考察等方式,了解植物細胞工程在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。2.通過比較與分析,簡述植物細胞工程應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的主要優(yōu)勢?；A(chǔ)落實?必備知識全過關(guān)知識點一植物繁殖的新途徑1.快速繁殖(1)概念:用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù),也叫作_______技術(shù)。(2)特點:可以__________、__________地實現(xiàn)種苗的大量繁殖;可以__________優(yōu)良品種的遺傳特性。

2.作物脫毒(1)選材①部位:植物頂端__________附近(如莖尖)。

②原因:病毒__________,甚至無病毒。

(2)優(yōu)點:提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。(3)實例:采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)脫去病毒,已在馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等許多作物上獲得成功。微型繁殖

高效

快速

保持

分生區(qū)

極少

旁欄邊角想一想經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出的脫毒苗抗病毒嗎?為什么?提示

不抗病毒?！懊摱尽迸c“抗毒”不同,前者指的是本身病毒少,甚至無病毒,受病毒感染的機會少,而后者指的是能抵抗病毒的感染。結(jié)論語句辨一辨1.脫毒苗培育所選用的組織培養(yǎng)材料可以來自植株的任何部位。(

)2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅可以快速、高效地實現(xiàn)種苗的大量繁殖,還可以保持優(yōu)良品種的遺傳性狀。(

)3.培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是植物體細胞雜交。(

)4.作物脫毒時選材部位應(yīng)為植物木質(zhì)部附近的部位,因為此處細胞內(nèi)病毒極少。(

)×√××知識點二作物新品種的培育1.單倍體育種

(1)過程:__________(或花粉)離體培養(yǎng)→__________植株

純合子二倍體植株

優(yōu)良品種。

(2)優(yōu)點①后代是純合子,能__________。

②明顯縮短了育種的年限。

雜交育種大多需6年,單倍體育種當(dāng)年即可③進行體細胞誘變育種和研究__________的理想材料。

原理:染色體變異

花藥

單倍體

穩(wěn)定遺傳

遺傳突變

2.突變體的利用

原理:基因突變(1)產(chǎn)生原因:在植物的組織培養(yǎng)過程中,由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài),因此它們?nèi)菀资艿絖_________和__________(如射線、__________等)的影響而__________。

(2)利用:從產(chǎn)生突變的個體中篩選出對人們有用的__________,進而培育成__________。

DNA復(fù)制時易發(fā)生突變

培養(yǎng)條件

誘變因素

化學(xué)物質(zhì)

產(chǎn)生突變

突變體

新品種

旁欄邊角想一想利用玉米的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體,然后人工誘導(dǎo)染色體加倍,短時間內(nèi)可獲得純合的二倍體。所有植物均可利用單倍體育種快速獲得純合子嗎?提示

不是。多倍體的植物產(chǎn)生的花粉中可能含有等位基因,如基因型為AAaa的個體,其花粉有AA、Aa、aa三種,通過單倍體育種也可能得到雜合子。結(jié)論語句辨一辨1.在植物組織培養(yǎng)過程中,容易獲得突變體的主要原因是培養(yǎng)的細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)。(

)2.由于大多數(shù)單倍體植株的細胞中只含有一套染色體,染色體加倍后得到的植株的顯性性狀容易顯現(xiàn),因此它也是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。(

)3.單倍體育種的原理是染色體數(shù)目變異,體細胞誘變育種的原理一般是突變。(

)4.選育岀一個可以穩(wěn)定遺傳的作物優(yōu)良品種,常規(guī)育種一般要經(jīng)過5~6年的連續(xù)篩選,而單倍體育種當(dāng)年就可培育出。(

)√×√√知識點三細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)酚

萜氮抗病

色素低化學(xué)合成離體單個植物細胞細胞團季節(jié)天氣人參皂苷旁欄邊角想一想初生代謝和次生代謝有什么不同特點?提示

初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動,因此在整個生命過程中它一直進行著。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等。次生代謝不是生物生長所必需的,一般在特定的組織或器官中,并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行,次生代謝物有酚類、萜類和含氮化合物等。結(jié)論語句辨一辨1.工廠化生產(chǎn)的細胞產(chǎn)物,其化學(xué)成分都是蛋白質(zhì)。(

)2.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)提高了獲取植物某些成分的效率。(

)3.次生代謝物是植物生命活動所必需的。(

)4.突變體培育通常對植物的愈傷組織進行誘變處理,而工廠化生產(chǎn)的細胞產(chǎn)物也來自愈傷組織細胞。(

)×√×√重難探究?能力素養(yǎng)全提升主題一植物繁殖的新途徑【情境探究】

植物組織快速繁殖技術(shù)具有所需材料極少(只需少量的莖尖、葉片、莖切段或其他器官)、繁殖周期短、繁殖速度快、可大量生產(chǎn)高質(zhì)、均一的無病毒苗木、不受季節(jié)和氣候條件限制、節(jié)省大量人力及物力等優(yōu)點。目前采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)脫去病毒,已在馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等許多作物上獲得成功。人們用組織培養(yǎng)技術(shù)培育出的脫毒馬鈴薯,要比未脫毒的馬鈴薯增產(chǎn)50%以上;脫毒草莓的產(chǎn)量和品質(zhì)也明顯優(yōu)于沒有脫毒的草莓。結(jié)合上述資料回答下列問題。1.快速繁殖技術(shù)為什么能保持親本的優(yōu)良性狀?提示

在快速繁殖過程中,細胞進行有絲分裂,親子代細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)不變,因此能保持親本的優(yōu)良性狀。2.作物脫毒材料為什么一般選擇莖尖?如何獲得脫毒苗?提示

植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少,甚至無病毒。獲得脫毒苗的方法:切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng),再生的植株就有可能不帶病毒,從而獲得脫毒苗。3.快速繁殖得到的產(chǎn)品會不會出現(xiàn)性狀分離?原因是什么?提示

不會。快速繁殖利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),屬于無性繁殖?！痉椒ㄍ黄啤?/p>

比較兩種植物繁殖的新途徑

繁殖新途徑取材優(yōu)點技術(shù)快速繁殖(微型繁殖)取材廣泛高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖;保持優(yōu)良品種的遺傳特性植物組織培養(yǎng)作物脫毒頂端分生區(qū)附近獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的無病毒植物【視角應(yīng)用】

1.(2021山東煙臺萊州一中高二月考)甘薯由于具有增強免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止動脈硬化等功能,越來越受到人們的喜愛。但甘薯屬于無性繁殖作物,具有自交不育和雜交不親和性,這使甘薯的生產(chǎn)和育種存在諸多難以解決的問題。下列說法錯誤的是(

)A.利用組織培養(yǎng)繁殖甘薯的技術(shù)稱為快速繁殖B.利用莖尖分生組織培養(yǎng)脫毒苗,使植株具備抗病毒的能力,產(chǎn)品質(zhì)量得到提高C.可以通過植物細胞培養(yǎng)獲得酚類、萜類等植物生長非必需的次生代謝產(chǎn)物D.利用培養(yǎng)的愈傷組織進行誘變育種,可以顯著提高變異頻率B解析

植物快速繁殖技術(shù)是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)進行快速繁殖優(yōu)良品種的一種方法,A項正確;莖尖等部位病毒極少,甚至無病毒,利用莖尖分生組織可能培養(yǎng)出不帶病毒且保持優(yōu)良性狀的幼苗,即脫毒苗,脫毒苗不等于抗毒苗,脫毒苗不能使植株具備抗病毒的能力,B項錯誤;一般將不是植物基本的生命活動所必需的產(chǎn)物稱為次生代謝產(chǎn)物,它是一類小分子有機化合物,包括萜類、酚類和含氮化合物等,可以通過植物細胞培養(yǎng)獲得酚類、萜類等植物生長非必需的次生代謝產(chǎn)物,C項正確;愈傷組織具有分裂旺盛的優(yōu)點,適合作為誘變育種的材料,能提高突變頻率,D項正確。2.研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)水浴處理后再組織培養(yǎng)獲得的草莓幼苗脫毒效果更好。下列敘述錯誤的是(

)A.病毒在植物體內(nèi)的分布是不均勻的B.40℃水浴可能有利于延緩病毒增殖擴散速度C.剝?nèi)〉那o尖需要進行無菌處理D.脫毒苗具有病毒抗性,不會再感染病毒小葉尚未展開的匍匐莖1cm→40℃水浴4h→剝?nèi)∏o尖→接種培養(yǎng)→脫毒苗D解析

病毒在植物體內(nèi)的分布是不均勻的,很少在莖尖分布,A項正確;40

℃水浴可能不利于病毒繁殖,有利于延緩病毒增殖擴散速度,B項正確;剝?nèi)〉那o尖需要進行無菌處理,以免培養(yǎng)過程中被污染,C項正確;脫毒苗不具有病毒抗性,仍會感染病毒,D項錯誤。主題二作物新品種的培育【情境探究】

資料1

由于大多數(shù)單倍體植株的細胞中只含有一套染色體,染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn),因此單倍體是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。在單倍體育種領(lǐng)域,我國科學(xué)家作出了突出貢獻,早在1974年就成功地培育出世界上第一個單倍體作物新品種——單育1號煙草。資料2

在植物的組織培養(yǎng)過程中,由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài),因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)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。從產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體,進而培育成新品種。結(jié)合資料分析討論下列問題。1.以流程圖的形式表示單倍體育種過程。2.單倍體育種具有什么優(yōu)點?提示

子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子,極大地縮短了育種年限。3.下圖為植物細胞工程中突變體的利用過程,請據(jù)圖分析回答下列問題。

(1)為什么培養(yǎng)至愈傷組織時才進行誘變處理?提示

愈傷組織細胞分裂旺盛,不斷進行DNA分子的復(fù)制,此時易發(fā)生基因突變。(2)誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用嗎?為什么?提示

不是。因為基因突變具有隨機性和不定向性,所以并不是誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用,還需進一步篩選出所需要的突變體。(3)突變體育種所依據(jù)的原理是什么?提示

基因突變和植物細胞的全能性。【方法突破】

四種育種方法的比較

育種方法原理過程優(yōu)點快速繁殖植物細胞的全能性脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性突變體的利用基因突變、植物細胞的全能性對愈傷組織進行誘變處理后再篩選提高突變率,獲得優(yōu)良性狀單倍體育種植物細胞的全能性、染色體變異花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍明顯縮短育種年限植物體細胞雜交細胞膜的流動性、植物細胞的全能性原生質(zhì)體融合、雜種植物細胞組織培養(yǎng)打破生殖隔離,實現(xiàn)遠緣雜交【視角應(yīng)用】

1.(2021江蘇徐州高二期中)下圖表示利用棉花葉肉細胞原生質(zhì)體進行遺傳改良的過程,下列敘述正確的是(

)

A.過程④通常會發(fā)生性狀分離B.過程②能定向誘導(dǎo)原生質(zhì)體產(chǎn)生優(yōu)良性狀的突變C.過程③是否再生出細胞壁,可以用質(zhì)壁分離實驗來檢測D.過程④脫分化需用適宜配比的生長素和細胞分裂素處理C解析

過程④表示再分化,為無性繁殖,該過程中不會發(fā)生性狀分離,A項錯誤;過程②表示人工誘變,基因突變是不定向的,B項錯誤;過程③是否再生出細胞壁,可以用質(zhì)壁分離實驗來檢測,C項正確;過程④表示再分化,生長素和細胞分裂素的比例是植物根和芽形成和發(fā)育方向的關(guān)鍵因素,D項錯誤。2.(2021山東菏澤十校期中聯(lián)考)如圖是對基因型為Aabb的玉米所作的處理,據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是(

)

A.過程a所采取的技術(shù)手段是花藥離體培養(yǎng)B.過程b用秋水仙素處理后可以得到4種基因型的玉米植株C.c和d分別是脫分化和再分化過程D.圖中過程a或過程c、d能夠說明植物細胞具有全能性B解析

過程a由花粉粒變?yōu)閱伪扼w植株,一定要經(jīng)過花藥離體培養(yǎng),A項正確;基因型為Aabb的玉米能產(chǎn)生2種基因型的花粉:Ab和ab,經(jīng)花藥離體培養(yǎng)后可得到2種單倍體幼苗,幼苗再經(jīng)秋水仙素處理后得到AAbb和aabb

2種基因型的可育玉米,B項錯誤;c和d分別是脫分化和再分化過程,C項正確;圖中過程a和過程c、d都表示由植物細胞培育成了植物個體,所以能夠說明植物細胞具有全能性,D項正確。主題三細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)【情境探究】

資料:1971年,美國化學(xué)家從紅豆杉樹皮中分離出高抗癌活性的紫杉醇。高效抗癌的藥物紫杉醇,雖然能造福人類,但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。為拯救紅豆杉,同時獲得紫杉醇,科研小組設(shè)計了如圖所示的實驗流程:1.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)具有哪些優(yōu)勢?提示

細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)對植物資源的破壞小,不占用耕地,幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制。2.用文字和箭頭概述細胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)紫杉醇的簡易流程。【方法突破】

植物組織培養(yǎng)和植物細胞培養(yǎng)的比較

比較項目植物組