2.1.2植物细胞工程的应用（共32张ppt）高中生物人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.1.2植物细胞工程的应用（共32张ppt）高中生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 15.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-06 19:45:18 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
植物细胞工程的应用
第2课时
第2章 细胞工程
人教版高中生物 选择性必修3
举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。（重点）
马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。采取怎样的措施能避免这些情况发生
可以通过引进优良品种或培育脱毒苗来避免这些情况发生。
脱毒马铃薯田和被病毒感染的未脱毒的马铃薯叶片（左上）
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目标一
植物繁殖的新途径
资料1 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
你有什么启发？
活动1
分析作物脱毒
选材原因：_________________________________
1.选用材料：___________________________________________
该部位的病毒极少，甚至无病毒
植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）
2.脱毒过程：
茎尖
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
脱毒苗
3.实例：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
脱毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。
活动1
分析作物脱毒
1.1 快速繁殖
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用植物组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已发展成举世闻名的兰花产业。
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，
也叫微型繁殖技术。
我国组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。
1.概念：
1.1 快速繁殖
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。
2.优点：
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；
③可实现产业化生产。
3.实例：
铁皮石斛
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行
有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得
大量组织细胞，然后不断地分割、移瓶、
诱导再分化形成新植株。并且，植物组织
培养在实验室进行，受季节、气候等条件
限制较小。
活动2
分析快速繁殖
1.为什么植物组织培养可以进行快速繁殖？
2.快速繁殖中能否用花粉作为外植体？
为什么？
不能，因为用花粉做外植体会出现性状分离。
活动2
分析快速繁殖
1.(2022·黑龙江哈尔滨高二期末)重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值，但自然状态下几乎高度不育。目前可采用微型繁殖技术推广种植。下列相关叙述错误的是
A.微型繁殖技术的原理是植物细胞具有全能性
B.微型繁殖技术常采用花粉作为外植体，可以保持亲本的优良性状
C.微型繁殖技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖
D.微型繁殖技术属于无性繁殖
√
解析 花粉是雄配子，采用花粉离体培养得到的是单倍体，其植株会发生性状分离，不能保持亲代的优良性状，B错误。
2.(2022·广东实验中学高二期中)病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致果蔬产量和品质退化。为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示。下列相关叙述正确的是
茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/苗 脱毒苗数/苗
小于0.3 mm 20 1 1
0.3～0.5 mm 20 10 7
大于0.5 mm 20 13 4
A.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达
B.脱分化过程中应给予光照促进叶绿素合成从而进行光合作用
C.培育脱毒苗依据的原理有基因突变和细胞的全能性
D.0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒苗
√
解析 根据题干信息“病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散”可知，植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达，A正确；
脱分化形成愈伤组织的过程中应该避光处理，B错误；
培育脱毒苗依据的原理没有基因突变，C错误；
0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得脱毒苗，但是培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，D错误。
>
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目标一
作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
2.1 单倍体育种
1.过程：
2.1 单倍体育种
1.过程：
秋水仙素
单倍体幼苗
优良品种
愈伤组织
纯合二倍体植株
花药
染色体
数目加倍
脱分化
再分化
秋水仙素处理
花药离体培养
（植物细胞的全能性）
（染色体数目变异）
选择
2.原理：
植物细胞的全能性、染色体数目变异
2.1 单倍体育种
3.优点：
① 子代是能稳定遗传的纯合子。
② 极大地缩短了育种的年限。
③ 是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
因为大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2.1 单倍体育种
我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
4.实例：
后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，培育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
资料2 彩色马铃薯不仅营养成分高，且含多酚类化合物，有较强的保健功能和药用价值。我国通过品种引进等方式获得的彩色马铃薯品种数量有限，且多为晚熟品种，产量和品质较低。所以通过诱变途径获得新的彩色马铃薯品种可以丰富马铃薯市场，满足人们的需要。
根据以上资料，分析并回答以下问题。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
1. 突变体育种的原理是什么？
基因突变和植物细胞的全能性。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
活动3
分析突变体的利用
资料3 红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994一1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，躺满了被剥光树皮的裸树，溪河里浸出鲜血般的红色树汁……野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。
能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？
活动4
分析细胞产物的工厂化生产
植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢产物的一条有效途径，在生产中通常要培养到什么阶段？为什么？
愈伤组织阶段。
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
活动4
分析细胞产物的工厂化生产
2.2 细胞产物的工厂化生产
(1)初生代谢物：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动。
初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
(2)次生代谢物：
植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
②本质：
③作用：
在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
①概念：
1.植物的代谢产物
2.2 细胞产物的工厂化生产
指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
过程：
概念：
优点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，
因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
原理：细胞增殖
大量细胞
细胞培养
外植体
脱分化
提取
细胞产物
愈伤组织
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等。
实例：
利用人参细胞生产人参皂苷
2.植物细胞培养：
植物组织培养和植物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
应用
植物细胞的全能性
细胞增殖
获得植物体
获得细胞产物
快速繁殖、作物脱毒、
单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，
如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
3.(2022·辽宁沈阳高二期中)下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是
A.用甲基磺酸乙酯(EMS)、射线等处理愈伤组织有可能获得抗虫作物突变体
B.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
C.单倍体育种能明显缩短育种的年限
D.二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后即可得到稳定遗传的植株
√
解析 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体植株，高度不育，需要再用秋水仙素处理，才能获得稳定遗传的植株，D错误。
3.(2022·辽宁沈阳高二期中)下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是
A.用甲基磺酸乙酯(EMS)、射线等处理愈伤组织有可能获得抗虫作物突变体
B.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
C.单倍体育种能明显缩短育种的年限
D.二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后即可得到稳定遗传的植株
√
解析 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体植株，高度不育，需要再用秋水仙素处理，才能获得稳定遗传的植株，D错误。
4.(2022·山东聊城高二期中)人参皂苷具有抗肿瘤等作用，科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3，并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。
下列叙述正确的是
A.图1体现了植物细胞的全能性
B.图1中过程②常需用纤维素酶或果胶酶
处理将愈伤组织分散成单个细胞
C.图1中过程③只能静置培养，以利于细
胞聚集
D.由图2可知，影响人参皂苷Rg3产量的因素是人参细胞的数量和培养时间
√
解析 图1过程并没有产生完整个体或分化成其他各种细胞，所以没有体现植物细胞的全能性，A错误；
图1中过程②不需要将愈伤组织分散成单个细胞，B错误；
图1中过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞，除有利于增加溶解氧外，还能防止细胞聚集，C错误。
网络构建
植物细胞工程的应用
第2课时
第2章 细胞工程
人教版高中生物 选择性必修3
举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。（重点）
马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。采取怎样的措施能避免这些情况发生
可以通过引进优良品种或培育脱毒苗来避免这些情况发生。
脱毒马铃薯田和被病毒感染的未脱毒的马铃薯叶片（左上）
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目标一
植物繁殖的新途径
资料1 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
你有什么启发？
活动1
分析作物脱毒
选材原因：_________________________________
1.选用材料：___________________________________________
该部位的病毒极少，甚至无病毒
植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）
2.脱毒过程：
茎尖
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
脱毒苗
3.实例：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
脱毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。
活动1
分析作物脱毒
1.1 快速繁殖
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用植物组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已发展成举世闻名的兰花产业。
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，
也叫微型繁殖技术。
我国组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。
1.概念：
1.1 快速繁殖
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。
2.优点：
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；
③可实现产业化生产。
3.实例：
铁皮石斛
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行
有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得
大量组织细胞，然后不断地分割、移瓶、
诱导再分化形成新植株。并且，植物组织
培养在实验室进行，受季节、气候等条件
限制较小。
活动2
分析快速繁殖
1.为什么植物组织培养可以进行快速繁殖？
2.快速繁殖中能否用花粉作为外植体？
为什么？
不能，因为用花粉做外植体会出现性状分离。
活动2
分析快速繁殖
1.(2022·黑龙江哈尔滨高二期末)重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值，但自然状态下几乎高度不育。目前可采用微型繁殖技术推广种植。下列相关叙述错误的是
A.微型繁殖技术的原理是植物细胞具有全能性
B.微型繁殖技术常采用花粉作为外植体，可以保持亲本的优良性状
C.微型繁殖技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖
D.微型繁殖技术属于无性繁殖
√
解析 花粉是雄配子，采用花粉离体培养得到的是单倍体，其植株会发生性状分离，不能保持亲代的优良性状，B错误。
2.(2022·广东实验中学高二期中)病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散，导致果蔬产量和品质退化。为给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术上的支持，科研人员利用植物组织培养技术研究甘薯茎尖(外植体)大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示。下列相关叙述正确的是
茎尖大小 外植体数/个 分化苗数/苗 脱毒苗数/苗
小于0.3 mm 20 1 1
0.3～0.5 mm 20 10 7
大于0.5 mm 20 13 4
A.植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达
B.脱分化过程中应给予光照促进叶绿素合成从而进行光合作用
C.培育脱毒苗依据的原理有基因突变和细胞的全能性
D.0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得抗病毒苗
√
解析 根据题干信息“病毒感染果蔬后，会借助胞间连丝等结构扩散”可知，植株茎尖细胞中不含病毒的原因可能是该组织胞间连丝不发达，A正确；
脱分化形成愈伤组织的过程中应该避光处理，B错误；
培育脱毒苗依据的原理没有基因突变，C错误；
0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得脱毒苗，但是培育的脱毒苗不具有抗病毒的能力，D错误。
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目标一
作物新品种的培育和细胞产物的工厂化生产
2.1 单倍体育种
1.过程：
2.1 单倍体育种
1.过程：
秋水仙素
单倍体幼苗
优良品种
愈伤组织
纯合二倍体植株
花药
染色体
数目加倍
脱分化
再分化
秋水仙素处理
花药离体培养
（植物细胞的全能性）
（染色体数目变异）
选择
2.原理：
植物细胞的全能性、染色体数目变异
2.1 单倍体育种
3.优点：
① 子代是能稳定遗传的纯合子。
② 极大地缩短了育种的年限。
③ 是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
因为大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2.1 单倍体育种
我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
4.实例：
后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，培育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
资料2 彩色马铃薯不仅营养成分高，且含多酚类化合物，有较强的保健功能和药用价值。我国通过品种引进等方式获得的彩色马铃薯品种数量有限，且多为晚熟品种，产量和品质较低。所以通过诱变途径获得新的彩色马铃薯品种可以丰富马铃薯市场，满足人们的需要。
根据以上资料，分析并回答以下问题。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
1. 突变体育种的原理是什么？
基因突变和植物细胞的全能性。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。
活动3
分析突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
活动3
分析突变体的利用
资料3 红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994一1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，躺满了被剥光树皮的裸树，溪河里浸出鲜血般的红色树汁……野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。
能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？
活动4
分析细胞产物的工厂化生产
植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢产物的一条有效途径，在生产中通常要培养到什么阶段？为什么？
愈伤组织阶段。
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
活动4
分析细胞产物的工厂化生产
2.2 细胞产物的工厂化生产
(1)初生代谢物：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动。
初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
(2)次生代谢物：
植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
②本质：
③作用：
在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
①概念：
1.植物的代谢产物
2.2 细胞产物的工厂化生产
指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
过程：
概念：
优点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，
因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
原理：细胞增殖
大量细胞
细胞培养
外植体
脱分化
提取
细胞产物
愈伤组织
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等。
实例：
利用人参细胞生产人参皂苷
2.植物细胞培养：
植物组织培养和植物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
应用
植物细胞的全能性
细胞增殖
获得植物体
获得细胞产物
快速繁殖、作物脱毒、
单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，
如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
3.(2022·辽宁沈阳高二期中)下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是
A.用甲基磺酸乙酯(EMS)、射线等处理愈伤组织有可能获得抗虫作物突变体
B.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
C.单倍体育种能明显缩短育种的年限
D.二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后即可得到稳定遗传的植株
√
解析 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体植株，高度不育，需要再用秋水仙素处理，才能获得稳定遗传的植株，D错误。
3.(2022·辽宁沈阳高二期中)下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是
A.用甲基磺酸乙酯(EMS)、射线等处理愈伤组织有可能获得抗虫作物突变体
B.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
C.单倍体育种能明显缩短育种的年限
D.二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后即可得到稳定遗传的植株
√
解析 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到单倍体植株，高度不育，需要再用秋水仙素处理，才能获得稳定遗传的植株，D错误。
4.(2022·山东聊城高二期中)人参皂苷具有抗肿瘤等作用，科研人员设计如图1所示流程制备人参皂苷Rg3，并研究了过程③生物反应器中人参细胞产量、人参皂苷Rg3产量随培养时间的变化，结果如图2。
下列叙述正确的是
A.图1体现了植物细胞的全能性
B.图1中过程②常需用纤维素酶或果胶酶
处理将愈伤组织分散成单个细胞
C.图1中过程③只能静置培养，以利于细
胞聚集
D.由图2可知，影响人参皂苷Rg3产量的因素是人参细胞的数量和培养时间
√
解析 图1过程并没有产生完整个体或分化成其他各种细胞，所以没有体现植物细胞的全能性，A错误；
图1中过程②不需要将愈伤组织分散成单个细胞，B错误；
图1中过程③通常采用振荡培养获得大量组织细胞，除有利于增加溶解氧外，还能防止细胞聚集，C错误。
网络构建