資源簡介

2.1.2植物細胞工程的應用
[學習目標]　1.通過對植物細胞工程應用實例的分析，了解這些應用涉及的技術(shù)流程和應用的優(yōu)勢。2.認同植物細胞工程在生產(chǎn)實踐中具有重要的應用價值。
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 ，也叫作 。
(2)特點
(3)實例：一些優(yōu)良的 、經(jīng)濟林木、 和瀕危植物等都實現(xiàn)了利用快速繁殖技術(shù)來提供苗木。甘蔗、 等試管苗的生產(chǎn)，已形成一定規(guī)模。
2．作物脫毒
(1)選材
①部位：植物頂端 附近(如莖尖)。
②原因： ，甚至 。
(2)優(yōu)點：提高作物的 。
(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。
判斷正誤
(1)快速繁殖不僅可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性(　　)
(2)作物脫毒后不再感染病毒(　　)
(3)脫毒草莓能明顯提高產(chǎn)量，但品質(zhì)沒有發(fā)生變化(　　)
(4)作物脫毒所培養(yǎng)材料常選自頂端分生組織(　　)
(5)快速繁殖本質(zhì)上是一種無性繁殖(　　)
探討點　快速繁殖和作物脫毒
1．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 ，屬于 ，可以 。
2．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。“脫毒”與“抗毒”不同，前者指的是 ，受病毒感染的機會少，而后者指的是 。
核心歸納　比較兩種植物繁殖新途徑
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 ①高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖；②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
[典題應用]
1．某株名貴花卉用種子繁殖會發(fā)生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可利用該植株的一部分器官或組織進行離體培養(yǎng)，發(fā)育出完整的植株。進行離體培養(yǎng)時不應采用該植株的(　　)
A．莖尖 B．子房壁 C．葉片 D．花粉粒
2．利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳方法是(　　)
A．選擇優(yōu)良品種進行雜交 B．進行遠緣植物體細胞雜交
C．利用芽尖進行組織培養(yǎng) D．人工誘導基因突變
二、作物新品種的培育和細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
1．單倍體育種
(1)原理： 和 。
(2)過程：花藥(或花粉) 優(yōu)良品種。
(3)優(yōu)點：
①子代是能 的純合子。
②極大地縮短了 。
③是進行 和研究 的理想材料。
(4)實例
①世界上第一個單倍體作物新品種—— 。
②單倍體育種與常規(guī)育種相結(jié)合的新品種：水稻、 、油菜、 和甜椒等。
2．突變體的利用
(1)原理：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?br/>(如 等)的影響而產(chǎn)生突變。
(2)利用：篩選出有用的 ，培育新品種。如培育抗病、抗鹽、高產(chǎn)以及蛋白質(zhì)含量高的突變體。
(3)實例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。
3．細胞產(chǎn)物的工廠化生長
(1)次生代謝物
①定義：植物代謝產(chǎn)生的，一般認為不是植物 的產(chǎn)物。
②本質(zhì)： ，如酚類、萜類和含氮化合物等。
③作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，還是藥物、香料和色素等的重要來源。
(2)技術(shù)： ，指在離體條件下對 進行培養(yǎng)使其 的技術(shù)。
(3)實例：人參、三七、紫草和紅豆杉的細胞產(chǎn)物都已實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。
(4)優(yōu)勢：不占用耕地，幾乎不受 等的限制，因此對于 保護具有重要意義。
判斷正誤
(1)單倍體育種的過程就是花藥離體培養(yǎng)的過程(　　) (2)突變體育種常用射線、化學物質(zhì)處理愈傷組織(　　)
(3)次生代謝物在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源(　　)
(4)紫杉醇存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)，是初生代謝物，具有高抗癌活性，現(xiàn)在已被廣泛用于乳腺癌的治療(　　)
(5)植物細胞培養(yǎng)的原理是利用了植物細胞的全能性(　　)
特別提醒　植物組織培養(yǎng)和植物細胞培養(yǎng)的比較
比較 項目 植物組織培養(yǎng) 植物細胞培養(yǎng)
目的 獲得植物體 獲得細胞產(chǎn)物
原理 植物細胞的全能性 細胞增殖
過程
應用 快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等
核心探討
探討點　單倍體育種和突變體的應用
1．回答與單倍體育種有關(guān)的問題：
(1)以流程圖的形式表示單倍體育種過程。
提示　 。
(2)單倍體育種具有什么優(yōu)點？
提示　 。
(3)單倍體育種為什么能為體細胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料？
提示　 ，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。
2．如圖表示突變體的利用過程，請據(jù)圖分析回答下列問題：
(1)突變體育種的原理是什么？
提示　 。
(2)在培養(yǎng)至愈傷組織時進行誘變處理的原因是什么？
提示　愈傷組織細胞 的狀態(tài)，此時易發(fā)生基因突變。
(3)誘導分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？
提示　 。因為基因突變具有多害少利性，即得到的突變體大多是有害的。
核心歸納　四種育種方法的比較
育種方法 原理 過程 優(yōu)點
快速繁殖 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、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 細胞的全能性、染色體變異 花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導染色體數(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、細胞的全能性 原生質(zhì)體融合、雜種細胞組織培養(yǎng) 打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交
典題應用　
3．如圖是利用某種植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進行單倍體育種的示意圖。據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤的是(　　)
花粉幼苗A植株B
A．過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為細胞有絲分裂前期
B．通過過程①②得到的植株既有純合子又有雜合子
C．過程①屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素或植物生長調(diào)節(jié)劑
D．與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種的年限
4．如圖是通過植物細胞工程技術(shù)獲得紫杉醇的途徑，下列敘述正確的是(　　)
A．該途徑依據(jù)的原理是植物細胞具有全能性
B．過程①需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例
C．經(jīng)過程①細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化
D．過程③需使用固體培養(yǎng)基，有利于細胞增殖
答案：
一：1.（1）植物組織培養(yǎng)技術(shù) 微型繁殖技術(shù) （3）觀賞植物 無性繁殖作物 桉樹和鐵皮石斛 2.（1）分生區(qū) 病毒極少 無病毒 （2）產(chǎn)量和品質(zhì) 判斷正誤 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√ 核心探討探討點：1.植物組織培養(yǎng)技術(shù) 無性繁殖 保持親本的優(yōu)良性狀 2.本身病毒少，甚至無病毒 [典題應用]1.答案　D 2.答案　C 二：1、細胞的全能性 染色體變異 （2）單倍體植株 純合二倍體植株 （3）穩(wěn)定遺傳 育種的年限 體細胞誘變育種 遺傳突變 （4）單育1號煙草 玉米 甘藍 2.（1）培養(yǎng)條件和誘變因素 射線、化學物質(zhì) （2）突變體 3.（1）基本生命活動所必需 小分子有機化合物 植物細胞培養(yǎng)
單個植物細胞或細胞團 增殖 （4）季節(jié)、天氣 社會、經(jīng)濟、環(huán)境 判斷正誤 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)× 核心探討探討點： 1.（1）正常植株―→花藥單倍體幼苗純合子―→選擇所需類型 （2）子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子，極大地縮短了育種年限 （3）.由于大多數(shù)單倍體植株的細胞中只含有一套染色體 2.（1）基因突變和植物細胞的全能性 （2）分裂旺盛，一直處于不斷增殖 （3）大都不可以
典題應用 答案　B 答案　B

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