2017-2018学期高中生物 第二章 细胞工程 2.2 植物细胞工程的应用 苏教版选修3

类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成
了所谓的“人工种子”。根据材料分析回答下列问题：
(1)人工种子依据的原理是_植__物__细__胞_的__全__能__性__， 培育胚状体利用了植__物__组__织__培__养__技术。 解析 人工种子能发育成完整的植株，说明
其细胞内含有个体发育所需要的全套遗传物
内容索引
一、植物组织培养技术的应用 二、植物细胞培养技术的应用 当堂检测
一、植物组织培养技术的应用
基础梳理
1.快速繁殖技术 (1)概念：植物组织培养时，需要严格执行一定的程序，幼苗 在实验室的 培养瓶中生长发育，整个生产过程实现微型化、精密化，所以又被称为 “ 微型繁殖技术 ”。 (2)特点 ①保持优良植物品种的 遗传特性 。 ②高效快速地实现种苗的大量繁殖。 (3)实例：蝴蝶兰、生菜、杨树等。
解析 答案
一题多变 (1)经图示过程得到的人工种子基因型是否相同？ 答案 相同。 (2)若题图中植物体的基因型为DdTt，利用花药离体培养得到的“花粉 胚”长成的植株可育吗？为什么？ 答案 不可育。若植物体的基因型为DdTt，利用花药离体培养得到的 “花粉胚”长成的植株基因型可能为DT、Dt、dT、dt，均属于单倍体， 因此不可育。
①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显 缩短 了育种年限。
(4)实例：小麦、小黑麦、玉米、辣椒、油菜等。
问题探究
1.细胞产物的工厂化生产 分析工厂化生产人参皂甙干粉的流程，探究下列问题：
(1)归纳细胞产物工厂化生产的过程。 答案
答案
(2)细胞产物工厂化生产实质上是植物组织培养的过程，在生产中通常 要培养到什么阶段？ 答案 愈伤组织。 (3)与传统的从植物体内提取相比，工厂化生产细胞产物有哪些优点？ 答案 没有时间、地点、环境的影响，克服了植物体生长缓慢的缺点， 提取方便等。
答案
二、植物细胞培养技术的应用
基础梳理
1.植物细胞代谢产物的工厂化生产 (1)技术手段：植物细胞培养技术。 (2)优点： 快速、高效 ，不受季节、外部环境等条件的限制。 (3)实例：人参、金鸡纳树、红豆杉等的细胞产物都已实现了工厂化 生产。 2.单位体育种 (1)方法： 花药离体培养 。
(2)过程 花药离――体―― 培―养→单倍体 植株 ―染人―色―工―体诱―加―导―倍→ 纯合子植株。 (3)优点
答案
2.单倍体育种 (1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。 答案 正常植株―→花药― 离―体――培――养→单倍体幼苗―秋――水处――仙理―素―→纯合子―→选择
所需类型。
(2)该过程可分为哪两个阶段？分别利用了什么原理？ 答案 分为花药离体培养为单倍体植株和秋水仙素诱导单倍体幼苗细胞 染色体数目加倍两个阶段。分别利用了植物细胞的全能性和染色体(数目) 变异的原理。
答案
(2)人工种子的胚状体和常规种子的胚在来源上有何区别？
答案 人工种子的胚状体是无性繁殖的结果，常规种子的胚是有性繁殖 的结果。
答案
(3)人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分。 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， 我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？
2.培育无病毒植物 (1)选材部位：植物分生区 附近的部位。 (2)优点：提高作物的产量和品质。 (3)实例：马铃薯、甘薯和甘蔗等。 3.人工种子 (1)概念：将在 植物组织培养中得到的 胚状体 、不定芽、顶芽或腋芽， 包埋在具有养分和保护功能的包被中，得到的在适宜的条件下能够生 根发芽的颗粒体。
解析 答案
一题多变 (1)题中过程①包括哪两个阶段？ 答案 包括脱分化和再分化两个阶段。 (2)单倍体幼苗经秋水仙素诱导处理后得到的都是纯合子吗？试分析原因。 答案 不一定。对于二倍体植物形成的单倍体，这句话是对的。对于多 倍体，这句话不对。例如，四倍体植物(AAaa)形成的单倍体幼苗(基因型 有AA、Aa、aa三种)，经秋水仙素诱导后形成的仍然是四倍体，基因型 分别为AAAA、AAaa、aaaa，其中AAaa是杂合子。
方法二 具有小灵芝草之称的金钗石斛是一种名贵的中草药，它具 有生津益胃、润肺止咳之功效。金钗石斛的有效化学成分为大黄酚 和β－谷甾醇。那么我们能否在工厂内大量生产这两种物质呢？ 能！取金钗石斛的茎尖或根尖组织，并培养为愈伤组织，再放入液 体培养基中进行悬浮培养，获得大量的金钗石斛细胞，从混合液中 分离纯化大黄酚和β－谷甾醇即可。 这是植物细胞工程实际应用的一个实例，要了解更多这方面的信息， 请跟随教材培养
技术的应用 植物细胞工程的应用
制造_人__工__种__子_
植物细胞培养 植物细胞代谢产物的工__业__化__生__产__ 技术的应用 _单_倍__体__育种
当堂检测
1.下列属于植物的微型繁殖技术的是
√A.兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗
B.水稻种子萌发并长成新个体 C.扦插的葡萄枝长成新个体 D.柳树芽发育成枝条
答案
(3)从所需条件看，微型繁殖与传统育种方法相比有哪些优点？
答案 微型繁殖是在具有一定人工设施的室内生产，可以不受季节、 气候和地域等自然条件的限制。
答案
2.比较脱毒草莓与未脱毒草莓
(1)为什么许多通过无性繁殖的作物繁殖多代之后产量会下降？ 答案 对于无性繁殖的作物，它们感染的病毒很容易传播给后代。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。
答案
(2)作物脱毒进行组织培养时一般选取什么部位？为什么？
答案 茎尖分生区。植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切 取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而 获得脱毒苗。
答案
3.结合下面人工种子的结构示意图，探究下列问题：
(1)常规的种子繁殖存在哪些缺陷？ 答案 ①周期长； ②发生性状分离而丧失其优良特性； ③受到季节、气候和地域的限制。
拓展应用
1.如图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径，研究发现经②过程获得的幼苗脱毒 效果更好。下列相关叙述错误的是 A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高
的分裂、分化能力 B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织 C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化 D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同 解析 ③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化，C错误。
(2)优点 ①不受 环境 因素的制约。 ②繁殖速度快。 ③有利于保存 优良性状 。 (3)应用：濒危植物保护、经济植物快速繁殖等。
问题探究
1.微型繁殖 右图为兰花的微型繁殖，据图回答下列问题： (1)微型繁殖的技术手段及所依据的原理分别是什么？ 答案 植物组织培养；细胞的全能性。 (2)从繁殖类型看，微型繁殖的优点是什么？ 答案 微型繁殖属于无性繁殖，可以保持所繁殖品种的一切性状(因为 植物组织培养过程中细胞进行的是有丝分裂，此过程中细胞内的遗传 物质不发生改变)。
解析 答案
(3)如果外植体是植物的茎尖，通过①过程的处理可使细胞彼此分离，①过
程中可加入
A.蛋白酶
B.淀粉酶
C.纤维素酶和果胶酶 D.胰蛋白酶
解析 使植物细胞彼此分离可以使用纤 维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主 要成分是纤维素和果胶。
解析 答案
(4)②过程表示脱分化过程，其实质是_使__细__胞__恢__复__分__裂__能__力__；③表示再分 化过程，其实质是_基__因__的__选__择__性__表__达__。 解析 脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力， 而再分化的实质是基因的选择性表达。 (5)由人工种子萌发成的植株是否可育？_不__一__定__。 解析 人工种子是否可育取决于培育胚状体所 用的材料。
答案
思维拓展
单倍体育种与多倍体育种的异同 (1)相同点：单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素诱导染色体数 目加倍。 (2)不同点：单倍体育种需要植物组织培养先形成单倍体幼苗，但多倍 体育种一般不使用植物组织培养技术。
4.辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域，其获得途 径如图所示。下列叙述错误的是
A.图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性 B.图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的脱分化和再分化过程 C.②过程中需要用适宜配比的生长素和细胞分裂素溶液处理 D.用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是纤维素酶和果胶酶
解析 答案
归纳总结
培养目的不同，利用植物组织培养技术到达的阶段不同 (1)微型繁殖、脱毒苗、单倍体育种：到完整植株。 (2)人工种子：到胚状体阶段。 (3)细胞产物的工厂化生产：可以培养到植株阶段，也可以培养到愈伤 组织阶段。
答案
拓展应用
3.下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意 图，据图判断下列说法错误的是
花粉―①―→植株 A―②―→植株 B A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为有丝分裂前期 B.通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子 C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素 D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
答案 ①针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂(人工种皮)中
应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。
②为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长
调节剂。
答案
归纳 总结
可依据植物组织培养的特点理解各“繁殖新途径”的优点 (1)根据植物组织培养“无性繁殖，后代能保持亲本优良性状”的特点，理
第二章 细胞工程
第二节 植物细胞工程的应用
学习导航 1.举例说出植物组织培养技术的应用。 2.简述人工种子的制备方法、过程及其意义。 3.举例说出植物细胞培养技术的应用。 重难点击 举例说出植物组织和细胞培养的应用。
课堂导入 方式一 拯救国家极危植物——虎颜花 虎颜花为野牡丹科单种属植物，原产广东，为罕见的野生观赏植物，有 重要的科研价值。虎颜花叶片基生，叶形巨大、美丽，呈心形，上有老 虎斑纹，故称虎颜花。国际自然保护联盟已将虎颜花列为极危物种。为 拯救虎颜花，我国华南植物园的科学家对虎颜花进行了组织培养，获得1 万株试管苗，又利用生态恢复技术，使虎颜花成功回归野外。这体现了 植物细胞工程的实际应用。那么植物细胞工程技术在生产生活中还有哪 些方面的应用呢？让我们进入本节的学习，一起来了解吧！
解微型繁殖、人工种子的优点。 (2)根据植物组织培养“外植体用量少，培养周期短”的特点，理解微型繁
殖、人工种子的优点。 (3)根据植物组织培养“取材广泛，可根据生产需要取材”的特点，理解作
物脱毒的优点。 (4)根据植物组织培养“在实验室或工厂进行，可人工控制，不受季节等限 制”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
质，因此依据的原理是细胞的全能性，人工
种子是经过植物组织培养技术得到的。
解析 答案
(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构？ _种__皮__及__提__供__营__养__的__胚__乳__或__子__叶_。
解析 包裹胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供
营养物质，所以可看作种皮及胚乳或子叶。
答案
题后归纳
脱毒苗与抗毒苗的区别 脱毒苗是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的， 属于细胞工程的范畴。抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基 因工程的范畴。
2.人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像种
子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部位是被外层物包埋的具有
解析 答案
一题多变 (1)经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？ 答案 不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身无病毒， 受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。 (2)从植物体上获取的任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定 都完全一致吗？ 答案 不一定。如培养植物的花粉细胞，得到的是单倍体，与亲本性状 不完全一致。
解析 水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育 部分；扦插的葡萄枝长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。
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解析 答案
2.人工种子比天然种子有许多优越性，下列对其优越性的叙述不正确