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植物细胞工程的实际应用
选修3《现代生物科技专题》第二章第2节
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：
③一定的外界条件
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
有机物 无机盐 水分
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规
则，高度液泡化的
呈无定形状态的薄
壁细胞
植物组织培养技术
复习导入
资料1 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱，兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是，用分根繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广，用种子
繁殖又很困难，因为
兰花的种子十分微小，
胚很纤弱，种子几乎
没有储藏营养物质，
在发芽过程中很容易
夭折。
新课导入
1.什么是微型繁殖？
2.微型繁殖技术有哪些特点
3.通过微型繁殖技术已经产业化生产的实例有哪些？
【问题探讨】
一、植物繁殖的新途径
1. 微型繁殖
（1）概念：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
（2）特点：①繁殖速度快②保持优良品种的遗传特性③不受自然生长季节的限制
（3）实例：兰花、生菜、杨树、无籽西瓜
兰
花
生
菜
杨
树
无
籽
西
瓜
病毒引起的植物病害有500多种，受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉、大蒜等，而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在细嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
【资料分析】
如果你是育种专家，如何培育出不带病毒的植株（脱毒苗）？
（1）作物要进行脱毒的原因
（2）选择植株什么部位培育脱毒苗，说出原因？
（3）如何培育出脱毒苗呢？说出你的方案。
（4）作物脱毒有何优点？成功案例的哪些？
【开动脑筋】
2.作物脱毒
（1）原因：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差
（2）选材部位及原因：植物的分生区(如茎尖)，此部位病毒极少，甚至无病毒
（3）脱毒苗培育方案：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒苗
（4）优点和实例：用脱毒苗繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等主要经济作物上已获成功。
脱毒马铃薯
脱毒草莓
【问题探讨】
（1）找出常规种子生产有何不足
（2）是否能找出一种天然种子的替代品来克服这些缺陷？
（3）什么是人工种子？核心部位是什么？
（4）人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入哪些物质？
（3）人工种子与普通种子相比有何优点？前景如何？
3.神奇的人工种子
（1）概念：利用植物组织培养技术培养得到的胚状体、不定芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，在适宜条件下能萌发成长成幼苗
（2）结构：人工种皮+人工胚乳+胚状体(或不定芽或顶芽或腋芽)
（3）优点：①培植周期短②后代无性状分离③不受气候、季节和地域限制④方便贮藏和运输
（4）实例：我国现在已成功把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。并得到了较高的发芽率。但由于成本较高，中国尚未应用于生产。
自然种子
人工种子
胚状体
（1）单倍体育种的方法是什么？
（2）单倍体育种的优点有哪些？
（3）突变体形成有原因有哪些？
（4）如何看待这些突变体？
（5）如何诱导和利用突变体？
【思考讨论】
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法：花药→离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子
（2）原理：染色体变异
（3）优点：明显缩短育种年限，后代都是纯合体
2.突变体的利用
（1）产生原因：在植物组织培养过程中，易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变
（2）利用：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
（3）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草
（1）细胞产物的工厂化生产种类有哪些？
（2）工厂化生产人参皂甙的基本流程是什么
（3）实例有哪些？
【思考讨论】
三、细胞产物的工厂化生产
（1）产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
（2）技术：植物组织培养技术
（3）过程：人参根→脱分化→愈伤组织→细胞悬液→发酵罐培养→细胞破碎→提取人参皂甙
（4）实例：人参皂甙干粉、三七、银杏，紫杉醇（正在深入研究）
红豆杉
课堂小结
植物细胞工程不仅开创了植物繁殖的新途径，在作物新品种的培育中也有重要贡献，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产，作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面，我们必须掌握努力学习，掌握科学知识造福社会。
用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等，在无菌条件下，培养在玻璃皿中人工配制的培养基上，使其发育成完整的植株。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( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
课堂练习
解析：脱毒植株是利用植物的根尖或茎尖等分生组织为外植体，经植物组织培养而来，花药离体培养属有性生殖，故①②③正确。
答案：C
★ 板书设计
一、植物繁殖的新途径
1. 微型繁殖
（1）概念 （2）特点 （3）实例
2.作物脱毒
（1）原因 （2）选材部位及原因 （3）脱毒苗培育方案
（4）优点和实例：
3.神奇的人工种子
（1）概念 （2）结构 （3）优点 （4）实例
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法 （2）原理 （3）优点
2.突变体的利用
（1）产生原因 （2）利用 （3）实例
三、细胞产物的工厂化生产
（1）产物 （2）技术 （3）过程 （4）实例登陆21世纪教育 助您教考全无忧
《植物细胞工程的实际应用》教案
【教学目标】
1、知识与技能
（1）掌握微型繁殖和植物组织培养的联系；
（2）掌握作物脱毒制备过程和意义；
（3）了解人工种子、单倍体育种和突变体的利用；
（3）了解细胞产物的工厂化生产。
2、过程与方法
（1）搜集有关植物细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流；
（2）培养和提高学生的语言表述能力和实验设计能力。
3、情感态度与价值观
（1）参与小组合作交流，体验合作学习的乐趣；
（2）认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系。
【教学重点】
列举植物细胞工程的实际应用。
【教学难点】
列举植物细胞工程的实际应用。
【课时安排】
1课时
【教具准备】
教学课件
【教学过程】
1、 新课导入
由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这项技术能做哪些工作？
资料1 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱，兰 ( http: / / www.21cnjy.com )花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是，用分根繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广，用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。21·世纪*教育网
（以回忆植物组织培养技术为铺垫，提出兰花常 ( http: / / www.21cnjy.com )规繁殖中遇到的难题，激发同学解决问题的兴趣，联系当前兰花市场供应充足的现状，引出植物繁殖的新途径。）1-cnjy-com
二、新课学习
【问题探讨】同学们阅读教材P38内容，思考讨论解决下列问题：
1.什么是微型繁殖？（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）
2.微型繁殖技术有哪些特点 （①繁殖速度 ( http: / / www.21cnjy.com )快②保持优良品种的遗传特性，因为这是无性繁殖③不受自然生长季节的限制，因为在具有一定人工设施的室内生产）
3.通过微型繁殖技术已经产业化生产的实例有哪些？（兰花、生菜、杨树、无籽西瓜）
与同学们一起讨论后，总结出微型繁殖有关知识。
【总结】一、植物繁殖的新途径
1. 微型繁殖
（1）概念：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
（2）特点：①繁殖速度快②保持优良品种的遗传特性③不受自然生长季节的限制
（3）实例：兰花、生菜、杨树、无籽西瓜
【资料分析】病毒引起的植物 ( http: / / www.21cnjy.com )病害有500多种，受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉、大蒜等，而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在细嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。21cnjy.com
分析资料，如果你是育种专家，如何培育出不带病毒的植株（脱毒苗）？阅读P38-39内容，根据以下问题提示解决问题。21·cn·jy·com
（1）作物要进行脱毒的原因？（长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差。）
（2）选择植株什么部位培育脱毒苗，说出原因？（植物的分生区(如茎尖)，此部位病毒极少，甚至无病毒）
（3）如何培育出脱毒苗呢？说出你的方案（切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。）2·1·c·n·j·y
（4）作物脱毒有何优点？成功案例的哪些 ( http: / / www.21cnjy.com )？（用脱毒苗繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒。目前，采用组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等主要经济作物上已获成功。脱毒马铃薯比未脱毒的增产约50%以上）www-2-1-cnjy-com
与同学们一起讨论后，总结出作物脱毒有关知识。
【总结】2.作物脱毒
（1）原因：长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差
（2）选材部位及原因：植物的分生区(如茎尖)，此部位病毒极少，甚至无病毒
（3）脱毒苗培育方案：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株有可能不带病毒，从而获得脱毒苗
（4）优点和实例：用脱毒苗繁殖，种植的作物就不会或极少感染病毒，在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等主要经济作物上已获成功。21教育网
【问题探讨】同学们阅读课本P39，分析以下问题：
（1）找出常规种子生产有何不足？（ ( http: / / www.21cnjy.com )①树木需生长数年才能结出种子②优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性③受季节、气候和地域的限制④制种时需要占用大量土地）2-1-c-n-j-y
（2）是否能找出一种天然种子的替代品来克服这些缺陷？（能，人工种子）
（3）什么是人工种子？核心部位是什 ( http: / / www.21cnjy.com )么（利用植物组织培养技术培养得到的胚状体、不定芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，在适宜条件下能萌发长成幼苗。核心部位：胚状体等） 21*cnjy*com
（4）人工种皮（人工胚乳和外种皮）是保证包裹 ( http: / / www.21cnjy.com )在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨：人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入哪些物质？（针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮加入一些植物生长调节剂。）【出处：21教育名师】
（3）人工种子与普通种子相 ( http: / / www.21cnjy.com )比有何优点？前景如何？（①培植周期短②后代无性状分离③不受气候、季节和地域限制④方便贮藏和运输。我国现在已成功把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。并得到了较高的发芽率。但由于成本较高，中国尚未应用于生产）【版权所有：21教育】
【总结】3.神奇的人工种子
（1）概念：利用植物组织培养技术培养得到的胚状体、不定芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，在适宜条件下能萌发成长成幼苗21教育名师原创作品
（2）结构：人工种皮+人工胚乳+胚状体(或不定芽或顶芽或腋芽)
（3）优点：①培植周期短②后代无性状分离③不受气候、季节和地域限制④方便贮藏和运输
（4）实例：我国现在已成功把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。并得到了较高的发芽率。但由于成本较高，中国尚未应用于生产。21*cnjy*com
【过渡】植物细胞工程不仅开创了植物繁殖的新途径，在作物新品种的培育中也有重要贡献。
学生阅读教材P40，思考讨论并解决以下问题：
（1）单倍体育种的方法是什么（花药→离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子）
（2）单倍体育种的优点有哪些？（明显缩短育种年限，后代都是纯合体）
（3）突变体形成有原因有哪些？（在植物组织培养过程中，易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。）【来源：21cnj*y.co*m】
（4）如何看待这些突变体？（筛选对人们有利突变体,进而培育新品种）
（5）如何诱导和利用突变体？（外植体→脱分化→愈伤组织（诱变处理）→再分化→多种突变体→筛选出新品种）
【总结】二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法：花药→离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子
（2）原理：染色体变异
（3）优点：明显缩短育种年限，后代都是纯合体
2.突变体的利用
（1）产生原因：在植物组织培养过程中，易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变21世纪教育网版权所有
（2）利用：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
（3）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草
【过渡】组织培养技术除了在农业上的应用外，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产。
学生阅读课本P40-41页内容，分析讨论下面问题：
（1）细胞产物的工厂化生 ( http: / / www.21cnjy.com )产种类有哪些（蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等）（2）工厂化生产人参皂甙的基本流程是什么？（第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。第二步，将细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。）【来源：21·世纪·教育·网】
（3）实例有哪些？（人参皂甙干粉、三七、银杏，紫杉醇（正在深入研究））
【总结】三、细胞产物的工厂化生产
（1）产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
（2）技术：植物组织培养技术
（3）过程：人参根→脱分化→愈伤组织→细胞悬液→发酵罐培养→细胞破碎→提取人参皂甙
（4）实例：人参皂甙干粉、三七、银杏，紫杉醇（正在深入研究）
三、课堂小结
植物细胞工程不仅开创了植物繁殖的新途径 ( http: / / www.21cnjy.com )，在作物新品种的培育中也有重要贡献，还广泛应用于细胞产物的工厂化生产，作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产的方方面面，我们必须掌握努力学习，掌握科学知识造福社会。【来源：21cnj*y.co*m】
四、课堂练习
用植物的茎尖或叶片、茎段、花药、花粉等 ( http: / / www.21cnjy.com )，在无菌条件下，培养在玻璃皿中人工配制的培养基上，使其发育成完整的植株。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( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ( http: / / www.21cnjy.com )②这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
解析：脱毒植株是利用植物的根尖或茎尖等分生组织为外植体，经植物组织培养而来，花药离体培养属有性生殖，故①②③正确。 www.21-cn-jy.com
答案：C
【板书设计】
一、植物繁殖的新途径
1. 微型繁殖
（1）概念 （2）特点 （3）实例
2.作物脱毒
（1）原因 （2）选材部位及原因 （3）脱毒苗培育方案 （4）优点和实例
3.神奇的人工种子
（1）概念 （2）结构 （3）优点 （4）实例
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
（1）方法 （2）原理 （3）优点
2.突变体的利用
（1）产生原因 （2）利用 （3）实例
三、细胞产物的工厂化生产
（1）产物 （2）技术 （3）过程 （4）实例
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