教學(xué)設(shè)計(jì) 完整版：植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用1、能力要求1、理解微型繁殖技術(shù)的應(yīng)用2、了解單倍體育種過程和優(yōu)點(diǎn)3、了解細(xì)胞產(chǎn)物的的生產(chǎn)和意義2、內(nèi)容要求1、掌握微型繁殖和植物組織培養(yǎng)的聯(lián)系2、掌握作物脫毒、人工種子的制備過程和意義3、了解單倍體育種和突變體的利用4、了解細(xì)胞產(chǎn)物的例子微型繁殖作物脫毒微型繁殖作物脫毒人工種子植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用植物繁殖的新途徑單倍體育種突變體的利用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)作物新品種的培育作物新品種的培育重難熱點(diǎn)歸納微型繁殖與無性生殖微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，實(shí)際上是無性生殖的一種。在繁殖的過程中，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，因此親、子代細(xì)胞內(nèi)DNA相同，具有相同的基因，因此能保證親、子代遺傳特性不變。利用這種技術(shù)能高效快速實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。微型繁殖與作物脫毒、人工種子、單倍體育種作物脫毒、人工種子、單倍體育種的培育過程均有采用微型繁殖的技術(shù)。作物脫毒主要是強(qiáng)調(diào)微型繁殖的取材一定是無毒(的如莖尖、根尖)，才能繁殖出無毒的幼苗。人工種子采用的還是微型繁殖的技術(shù)，但是只需培育得到胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽，包上人工種皮就可形成人工種子。人工種子與微型繁殖得到的幼苗一樣能保持親本的優(yōu)良性狀，另外還可不受氣候、季節(jié)和地域的限制。單倍體育種的優(yōu)點(diǎn)是后代無性狀分離，后代都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳，明顯縮短育種年限。單倍體育種從本質(zhì)上說屬于有性生殖，這一點(diǎn)與微型繁殖有所區(qū)別。但單倍體育種首先要進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)，采用還是微型繁殖的技術(shù)，然后用秋水仙素處理，獲得純合子。經(jīng)典例題剖析1.甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性[解析]考查植物組織培養(yǎng)的原理、過程。植物組織培養(yǎng)的原理是植物細(xì)胞的全能性。過程是：離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體。此過程是一個(gè)無性繁殖的過程，細(xì)胞數(shù)目增多的方式是有絲分裂，并且涉及細(xì)胞的分化。[答案]C2.基因型為AaBb的水稻(含24條染色體)的花藥通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗，問：(1)愈傷組織是花粉細(xì)胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細(xì)胞團(tuán)，愈傷組織形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得_____________等營養(yǎng)物質(zhì)。(2)要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有_____________和________________兩類激素。(3)愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原因是_____________能利用光能制造有機(jī)物，供試管苗生長發(fā)育。(4)試管苗的細(xì)胞核中含_________條脫氧核糖核苷酸鏈。(5)培育成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有_____________。[解析]考查對植物組織培養(yǎng)過程的掌握。要準(zhǔn)確解答此題需要從以下幾個(gè)方面入手：①愈傷組織的形成過程中，不斷地從培養(yǎng)基中吸取營養(yǎng)。供生物細(xì)胞生活的營養(yǎng)物質(zhì)主要有無機(jī)物(水、無機(jī)鹽)、有機(jī)物(糖類、脂類、蛋白質(zhì)、維生素)等物質(zhì)。②植物激素的種類很多，要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有細(xì)胞分裂素和植物生長素兩大類。③試管苗是花藥離體培養(yǎng)后得到的單倍體植株。其有葉綠體，可以進(jìn)行光合作用。④單倍體是指體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體，由水稻的基因型為AaBb可知此水稻為二倍體。已知水稻的體細(xì)胞中含有24條染色體，則單倍體細(xì)胞中含有12條染色體，12個(gè)DNA分子。每個(gè)DNA分子由兩條平行的脫氧核糖核苷酸鏈盤旋而成，所以試管苗的細(xì)胞核中含有24條脫氧核苷酸鏈?；蛐蜑锳aBb的水稻產(chǎn)生配子時(shí)，依據(jù)基因的自由組合定律，結(jié)果♀、♂配子各有四種，即AB、aB、Ab、ab。[答案](1)水、無機(jī)鹽、維生素和小分子有機(jī)物(2)細(xì)胞分裂素植物生長素(3)葉綠體(4)24(5)AB、aB、Ab、ab基礎(chǔ)試題訓(xùn)練一、選擇題1．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辦法是 ()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．利有芽尖進(jìn)行組織培養(yǎng)D．人工誘導(dǎo)基因突變2．用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)出 ()A．食品添加劑B．無病毒植物C.人工種子D．前三項(xiàng)都是3.甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的()A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性4．科學(xué)工作者把胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞分離出來，將單個(gè)細(xì)胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點(diǎn)是 ()A．彼此性狀相似B．變異頻率較高C．單倍體D．都是純合子5．水稻(基因型為AaBb)的花藥通過無菌操作，接入試管，經(jīng)過如下過程培育試管苗。以下選項(xiàng)中正確的是() A．a(chǎn)用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長發(fā)育不需要光照 B．a(chǎn)用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；b通過減數(shù)分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有生長素和細(xì)胞分裂素；d試管苗的生長發(fā)育不需光照 C．a(chǎn)用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有生長素和細(xì)胞分裂素；d試管苗的生長發(fā)育需要光照 D．a(chǎn)用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；b通過有絲分裂產(chǎn)生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應(yīng)有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長發(fā)育需要光照6．植物的微型繁殖技術(shù)是指()A．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)B．嫁接C．營養(yǎng)繁殖D．植物組織培養(yǎng)7．下列哪一項(xiàng)不是單倍體育種的優(yōu)點(diǎn) ()A．縮短育種年限B．變異率高C．得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種D．節(jié)約人力、物力8．胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的()A．愈傷組織B．再分化C．形成完整蜘蛛D．取離體組織9．人參皂苷干粉可以通過下列何種技術(shù)獲得 ()A．雜交育種B．植物細(xì)胞培養(yǎng)C．多倍體育種D．單倍體育種10．運(yùn)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培育或生產(chǎn)出()A．細(xì)胞產(chǎn)物__生物堿B．無病毒植物C．人工種子D．以上都是11．下列四個(gè)選項(xiàng)中沒有采取植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是 ()A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株B．秋水仙素處理幼苗獲得多倍體植株C．人工種子的培育D．“番茄__馬鈴薯”雜種植株的培育過程12．植物的微型繁殖的優(yōu)點(diǎn)是()A．取材少B．培養(yǎng)周期短C．繁殖率高D．以上都是13．對人工種子正確的解釋是()A．通過科學(xué)手段人工合成的種子B．利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的種子C．種皮能自我生成的種子D．人工種子發(fā)芽率低14．(2022，廣東)兩個(gè)親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是()A．單倍體育種B．雜交育種c．人工誘變育種D．細(xì)胞工程育種15．下列敘述中，與植物體細(xì)胞雜交密切相關(guān)的是ABCA利用離心、振動(dòng)、電刺激等誘導(dǎo)B利用聚乙二醇(PEG)等試劑誘導(dǎo)C克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙D快速繁殖、培育無病毒植物二、非選擇題1.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中加有激素。下表是培養(yǎng)基中兩種植物激素在不同比例時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。請分析回答：1234激素種類及濃度關(guān)系6_BA6_BA＞IBA6_BA=IBA6_BA＜IBA結(jié)果組織塊產(chǎn)生愈傷組織愈傷組織分化出芽愈傷組織不斷生長愈傷組織有長根趨勢(1)6_BA屬于_____________類激素，它的作用是________________。(2)IBA屬于_____________類激素，它在本實(shí)驗(yàn)中的作用是__________________。(3)在植物組織培養(yǎng)中，脫分化可用的激素組合是實(shí)驗(yàn)_____________和實(shí)驗(yàn)_____________中的激素濃度關(guān)系，再分化時(shí)可用的激素組合是實(shí)驗(yàn)_____________和實(shí)驗(yàn)_____________中的激素濃度關(guān)系。(4)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中，除激素外，還必須含有_______________________，它的成分至少應(yīng)該含有_______________________、_______________________等。(5)判斷愈傷組織是否產(chǎn)生，依據(jù)是看是否產(chǎn)生了____________的細(xì)胞。2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用廣泛?？茖W(xué)家通過植物組織培養(yǎng)方法，誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)，然后將胚狀體包埋在個(gè)億能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中，便形成“人工種子”。我國科學(xué)家利用組織培養(yǎng)技術(shù)已成功地在煙草、水稻、小麥等植物上誘導(dǎo)出胚狀體。(1)通過試管培養(yǎng)植物組織，獲得胚狀體要經(jīng)過_____________、_____________過程。(2)用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中除了植物激素、蔗糖和維生素等有機(jī)物外，還應(yīng)有____________，且操作過程應(yīng)在____________條件下進(jìn)行。(3)若胚狀體在試管中繼續(xù)培養(yǎng)，則可培育出完整的植株幼苗，這體現(xiàn)了植物細(xì)胞的____________。3．美國科學(xué)家將分離得到的成熟胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成完整的新植株(如下圖)。請據(jù)圖回答：(1)這種生殖方式屬于___________________。(2)圖中③過程叫________________，④過程叫_____________，此處的“細(xì)胞團(tuán)”在生物學(xué)上叫做_______________________。(3)本實(shí)驗(yàn)說明植物細(xì)胞具有___________________。(4)在培養(yǎng)試管植物時(shí)，試管內(nèi)應(yīng)加入植物所必需的礦質(zhì)元素。其中應(yīng)大量供給的元素是___________________。4.中科院上海植物生理生態(tài)研究所在“神舟四號(hào)”飛船進(jìn)入太空后為一對“新人”__黃花煙草原生質(zhì)體和革新一號(hào)煙草原生質(zhì)體舉辦了特殊的“婚禮”。將兩個(gè)“新人”放入融合器中，當(dāng)充滿液體的融合器加上直流電場，兩個(gè)原本相互游離的細(xì)胞一下子貼到一起，開始了“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細(xì)胞膜被擊出了一個(gè)小孔，透過這微小的空間，兩股細(xì)胞質(zhì)展開了“心靈溝通”。漸漸地，細(xì)胞核也扭擺著“親熱”起來，20min后，它們倆已是你中有我，我中有你，一個(gè)新生命就這樣誕生了。地面實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：用于融洽的兩個(gè)“新人”，一個(gè)開的是粉花(標(biāo)記為“一號(hào)”)，一個(gè)開的是黃花(標(biāo)記為“二號(hào)”)融合后的細(xì)胞再生植株開的是黃花，但形狀卻和一號(hào)相同(稱“一號(hào)形狀”，另一個(gè)稱“二號(hào)形狀”)。這種“太空煙草”比普通煙草個(gè)子矮，株稈粗，煙葉多，是我國太空育種試驗(yàn)的一項(xiàng)重大成果。據(jù)此回答下列問題：(1)由于細(xì)胞的密度不同，因此在地面上進(jìn)行細(xì)胞融合非常困難。從理論上講，在太空中細(xì)胞更容易融合，可能的原因是______________。在顯微鏡下觀察，“新人”的細(xì)胞膜融合在一起，使細(xì)胞呈圓球狀，這是因?yàn)槟ぞ哂衉____________特性?！凹?xì)胞婚禮”中用到的誘導(dǎo)融合技術(shù)是__________________。(2)兩種煙草原生質(zhì)體融合時(shí)，________類型是我們需要的，這樣的細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)后，再生的植株屬____________倍體。(3)植物體細(xì)胞融合技術(shù)與傳統(tǒng)的有性雜交相比，其優(yōu)點(diǎn)是_____________。 (4)“太空煙草”能穩(wěn)定遺傳嗎？為什么？______________________________。。創(chuàng)新應(yīng)用訓(xùn)練1．傳統(tǒng)農(nóng)作物育種途徑往往是通過雜交獲得，隨著生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展，新品種的培育途徑逐漸被擴(kuò)寬。目前至少有7種培育農(nóng)作物新品種的途徑被廣泛應(yīng)用。下圖為水稻的幾種不同的育種方法示意圖。請據(jù)圖回答：(1)圖中A、D方向所示的途徑表示_____________育種方式，A→B→C的途徑表示_____________育種方式。兩個(gè)親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的途徑是__________。這兩種育種方式相比較，后者優(yōu)越性主要表現(xiàn)在____________________________________。(2)B方法為________________________。(3)E方法原理為________________________。上述培育新品種的方法中原理相同的有_______________。(4)G所示過程可以采用花粉粒通道法，這是基因工程操作“四步曲”的___________環(huán)節(jié)。檢測目的基因是否表達(dá)的方法有_______________。(5)科學(xué)家從懸浮培養(yǎng)的單細(xì)胞或胚囊中，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得胚狀體，并將其包埋在一個(gè)能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中，外包裹上人造種皮，制成人工種子。目前，我國科學(xué)家利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)已在煙草、水稻、小麥和玉米等植物上成功誘導(dǎo)出胚狀體，而美、日等國正著手將人工種子商品化。離體細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得胚狀體需要通過______________、__