2.1.2 植物细胞工程的实际应用
【导学目标】
1.理解植物细胞工程在植物繁殖、作物新品种的培育、细胞产物的工厂化生产中的作用。
2.说出植物细胞工程的实际应用。
【自主学习】
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖
(1)概念:用于 优良品种的 技术。
(2)特点:属于 繁殖,能够保持 的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。
(3)实例:20世纪60年代,荷兰的科学家就成功地实现了利用 来培育兰花。
2.作物脱毒
(1)选材部位:植物的 附近。
(2)选材原因:分生区附近的病毒极少,甚至 。
(3)实例:目前采用 培养技术来脱除病毒,在 、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。
3.人工种子
(1)概念:以植物组织培养得到的 、 、顶芽和腋芽等为材料,经过人工 包装得到的种子。
(2)特点
①后代 。
②不受 、 和 限制。
(3)实例:我国已成功地把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工种子。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
(1)过程:花药离体培养―→单倍体植株3c06358e66a374f99dcf454560db6353.png
(2)优点
①后代是纯合子,能稳定遗传。
②明显缩短了育种的年限。
2.突变体的利用
(1)产生原因:在植物的组织培养过程中,易受 和 (如射线、化学物质等)的影响而 。
(2)利用:筛选出对人们有用的 ,进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产
1.细胞产物种类: 、脂肪、糖类、 、香料、生物碱等。
2.技术: 技术。
3.实例:我国利用植物组织培养技术实现了大量生产 ;另外,三七、紫草和银杏的 也都已经实现了工厂化生产。
思考交流
1.植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么?
2.脱毒苗培育时常用茎尖作材料,为什么不用根尖或其他分生区呢?
正误判断
1.微型繁殖技术实际是通过植物组织培养技术来完成的。( )
2.进行作物脱毒时,只能选取无病毒的茎尖进行组织培养。( )
3.利用人工种子繁殖时,其后代无性状分离。( )
4.单倍体育种不能得到作物新品种。( )
5.人参皂甙的工厂化生产利用了植物细胞的全能性。( )
【合作探究】
一、植物繁殖的新途径
什么是植物的微型繁殖?其实质和原理分别是什么?什么是人工种子?人工种子主要由哪几部分组成?
二、作物新品种培育方法的比较
作物新品种的培育方法主要有哪几种? 单倍体育种与花药离体培养有何异同?人工种子与单倍体育种有什么区别?
例1 下图所示为植株繁殖的四种人工方式示意图,请据图回答:
原生质体
(1)图中单倍体植株通常的获取方式是________。若图中单倍体细胞含2个染色体组,A有4个染色体组,则③过程所用化学试剂的作用是_________________________________________。
(2)图中B和C过程的不同点是________________________________________,这种不同主要的决定因素是________________________。
(3)若想在C过程中获得突变体,进而培育成新品种植株,应用物理诱变或化学诱变的方法处理________。(4)若要获得水稻的“人工种子”,则应选用图中的________结构,该结构与正常受精卵形成的________有类似的结构和发育过程。
(5)若D为胡萝卜—羊角芹,②过程常用的物理方法有________________等;经融合处理后,已经融合的细胞类型有________________种(若融合的细胞只考虑两两融合)。
【答案】 (1)花药离体培养 抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的形成
(2)B过程中形成的是胚状体,而C过程形成的是丛芽 细胞分裂素与生长素的比值
(3)愈伤组织
(4)胚状体 胚
(5)离心、振动、电激 3
【达标检测】
课堂达标
1.下图为植物组织培养的基本过程,若制作人工种子,生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素,应分别选用编号( )
①b3250457573fd95098783cbfeedba325.png
A.④② B.③② C.③④ D.④③
2.甘薯种植多年后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是( )
A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘体细胞杂交
C.利用芽尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变
3.下列对人工种子正确的叙述是( )
A.通过科技手段人工合成的种子
B.利用植物组织培养技术获得的种子
C.种皮能够自我生成的种子
D.人工种子发芽率低
4.用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是( )
A.种植→F2→选出性状不分离者→纯合子
B.种植→秋水仙素处理→纯合子
C.种植→生长素处理→纯合子
D.种植→花药离体培养→单倍体幼苗→秋水仙素处理→纯合子
5.下列育种措施,可以增加植物突变体出现的是( )
A.采用嫁接方法培育苹果新品种
B.将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中,培育抗冻烟草
C.用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
D.使用秋水仙素对棉花植株进行处理
6.植物组织培养是克隆植物的一种方法,过程如下图所示,回答相应的问题。
(1)为了获得脱毒植株,外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织,其原因是________________________________________________________________________。
(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外,还需要添加植物激素,其目的是诱导外植体________________________________________________________________________。
(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物(如紫杉醇),可将①________放入液体培养基中经机械作用分散成单个细胞,制备成细胞浮液,再经过________即可获得大量细胞。
(4)组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件,否则在光学显微镜下可能观察到发生________________异常,进而使植物出现遗传不稳定甚至不育。
(5)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取,还广泛用于______________、________________、________________等育种过程中。
课外强化
1.某株名贵花卉用种子繁殖时会发生性状分离,为了防止性状分离并快速繁殖,可利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养,但不能采用该植株的( )
A.茎尖 B.芽 C.叶片 D.花粉粒
2.在下列各育种方式中,与组织培养技术无关的是( )
A.利用花药离体培养得到单倍体植株
B.秋水仙素处理二倍体幼苗,获得四倍体植株
C.通过组织培养培育人工种子
D.通过体细胞杂交培养“番茄—马铃薯”杂种植株
3.右图表示一人工种子,下列与人工种子培育生产过程有关的叙述,不正确的是( )
A.人工种子一般用离体的植物细胞通过组织培养技术获得
B.胚状体是由愈伤组织分化而成,离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性
C.同一批次的人工种子可以保证具有相同的基因型
D.胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的
4马铃薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的( )
①有丝分裂 ②分化 ③减数分裂 ④全能性
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
5.百合利用它的球茎进行无性繁殖,种植的世代多了,以后往往会感染病毒而减产,为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的最佳方法是( )
A.花药离体培养 B.选取成熟组织进行培养
C.利用茎尖进行组织培养 D.人工诱导基因
6.下面为番茄植物组织培养过程的流程图解,以下相关叙述不正确的是( )
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A.脱分化发生在b步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激素发挥了重要作用
B.再分化发生在d步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C.从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
7.下图列举了几种植物的育种方式,请据图回答相关问题。
(1)甲育种方式称为________________。
(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗,培养过程中c常常取用茎尖的原因是_________________________。
(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果,原因是______________________________。
(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞,最常采用的方法是____________。在通过丙方式获得转基因植株的过程中,核心步骤是__________________________________________。
(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比,其优点是________________________________。
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/27ae961df38583d049649b6648d7c1c708a10bf4.html
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