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第2章 细胞工程\n第1节 植物细胞工程\n二 植物细胞工程的应用\n学霸记忆•素养积累训练巩固•课堂达标新知预习•双基夯实课内探究•名师点睛指点迷津•拨云见日\n新知预习•双基夯实\n植物组织培养无性大量繁殖\n2．作物脱毒(1)选材部位：植物的____________。(2)选材原因：____________的病毒极少，甚至________。(3)实例：目前采用__________培养技术来脱去病毒，在________、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等主要经济作物上已获得成功。分生区附近分生区附近无病毒茎尖组织马铃薯\n花药单倍体稳定遗传育种的年限\n2．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________。培养条件诱变因素产生突变突变体新品种\n三、细胞产物的工厂化生产1．次生代谢物(1)概念：植物代谢会产生一些一般认为______________________________的产物。(2)作用：在植物____________等方面发挥作用，也是很多______、______和______等的重要来源。不是植物基本的生命活动所必需抗病、抗虫药物香料色素\n2．生产技术手段：______________技术。3．优点：____________。4．实例：利用紫草细胞的组织培养生产的________具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。利用红豆杉细胞的组织培养生产的________具有高抗癌活性。植物组织培养生产速度快紫草宁紫杉醇\n1．葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。()2．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。()3．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。()4．突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。()5．工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。()活学巧练×××√×\n思考：1．植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？提示：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，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。\n2．作物培养过程中为什么要进行作物脱毒，如何进行作物脱毒？提示：对于无性繁殖的作物，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。而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，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。\n3．花药离体培养获得的单倍体幼苗如何诱导染色体加倍？原理是什么？提示：可用适宜浓度的秋水仙素处理幼苗诱导染色体加倍，也可低温诱导染色体加倍。其原理都是抑制纺锤体的形成。4．为什么用物理或化学因素处理愈伤组织更易诱发突变？产生的变异一定符合需要吗？提示：因为愈伤组织细胞处在分裂过程中，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。由于突变是不定向的，产生的变异不一定符合需要。\n学霸记忆•素养积累\n1．微型繁殖实际是一种无性繁殖，可以保持优良品种的遗传特性。2．植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此采用茎尖组织培养能脱去病毒。3．单倍体育种极大缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。4．培养的细胞一直处于不断增殖状态，因此容易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变。5．次生代谢物是植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物。\n课内探究•名师点睛\n知识点植物繁殖新途径的优点繁殖新途径优点微型繁殖(1)能保持亲本的优良性状(2)繁殖速度快(3)不受季节、气候、地域的限制作物脱毒获得高产、优质的无病毒植株\n马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，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。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．进行远缘植物体细胞杂交C．利用芽尖进行组织培养D．人工诱导基因突变解析：芽尖分生能力旺盛，几乎不含病毒，可以通过芽尖组织培养获得脱毒苗。典例1典例剖析C\n1．科学家以PLRV(马铃薯卷叶病毒)感染的马铃薯试管苗为实验材料，对不同大小的茎尖超低温处理后，用植物组织培养技术进行再生培养。选取培养18周的20棵植株进行检测并获得病毒保存率，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是()变式训练病毒感染类型茎尖大小/mm病毒保存率/%PLRV0.500(0/20)1.535(7/20)注：括号内数字表示检测阳性样本量/检测总样本量\nA．超低温处理后进行再生培养时培养基中应加入有机碳源和激素等B．茎尖大小与病毒保存率无关C．该技术能克服不同生物远缘杂交不亲和障碍从而培育出新品种D．1.5mm的茎尖超低温脱毒效果优于0.5mm的茎尖超低温脱毒效果答案：A\n解析：超低温处理后进行再生培养所用的技术手段是植物组织培养，其培养基中需要加入有机碳源和植物激素等，A项正确；根据图表数据可知，茎尖大小与病毒保存率有关，B项错误；该技术是植物组织培养，能保持亲本的优良性状，不能克服远缘杂交不亲和的障碍，C项错误；根据图表数据可知，0.5mm的茎尖超低温脱毒效果优于1.5mm的茎尖，D项错误。\n知识点单倍体育种和突变体育种的比较项目原理优点缺点实例单倍体育种染色体变异明显缩短育种年限技术含量高单育1号烟草、中花8号、11号水稻和京花1号小麦等突变体育种基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状可用突变体少，需处理大量材料抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等\n如图为利用突变体育种技术获得抗除草剂白三叶草新品种的过程。下列叙述不正确的是()A．该育种过程依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性B．过程①②培养基中，不同植物生长调节剂的浓度比例不同C．白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA和RNA种类相同D．过程④通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂典例2典例剖析C\n解析：白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中DNA种类相同，但因为基因的选择性表达，RNA和蛋白质的种类是有差异的。\n2．下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是()A．利用组织培养技术培育脱毒苗，获得抗病毒的新品种B．利用组织培养技术进行植物的快速繁殖，能保持亲本的优良性状C.利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产D．利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍变式训练A\n解析：利用植物组织培养技术可以得到脱毒苗，但脱毒苗不一定具有抗病毒的能力；利用植物组织培养技术进行快速繁殖，该技术为无性繁殖，可保留亲本的优良性状；在植物组织培养的愈伤组织阶段可得到大量的细胞，细胞代谢可以产生大量的细胞产物；利用植物体细胞杂交技术，可克服远缘杂交不亲和障碍。\n指点迷津•拨云见日\n植物组织培养各阶段的应用\n注意：愈伤组织是已分化的细胞经过激素的诱导，脱分化形成的排列疏松、高度液泡化的具有分生能力的薄壁细胞团。1．为了获得突变体，可以对愈伤组织进行物理或化学方法的诱变处理。2．一般利用愈伤组织的分生能力，产生更多的子细胞，获得较多的细胞产物。\n下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是()A．人工种子包埋胚状体的胶质可以看作自然种子的种皮B．在紫草素的细胞产物工厂化生产过程中使用的是液体培养基C．对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种D．利用植物组织培养技术培育的脱毒苗具有不含或极少含病毒的特点典例3典例剖析A\n解析：人工种子包埋胚状体的、富含营养的胶质可看作自然种子的种皮及提供营养的胚乳或子叶，A错误；细胞产物的工厂化生产是指从人工培养的愈伤组织细胞中提取某种成分，如紫草素等，使用的是液体培养基，B正确；在育种中，可以对植物的愈伤组织进行化学或物理诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从这些植株中可筛选出新品种，C正确；利用植物组织培养技术培育脱毒苗时，一般选取植物茎尖作材料，其依据是茎尖不含病毒或极少含病毒，D正确。\n解疑答惑到社会中去⇨P42提示：制作的关键是选择合适的培养基与植株。价格主要由材料成本、培养基、植株培养难度等多种因素决定。\n练习与应用⇨P42一、概念检测1．(1)√(2)×提示：细胞产物的工厂化生产只是提高了细胞的数量，没有提高单个细胞中次生代谢产物的含量。2．D提示：作物脱毒常用的方法为取茎尖分生组织进行组织培养。\n二、拓展应用1．提示：F2中紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交，可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。\n2．提示：积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。\n训练巩固•课堂达标\n1．下列有关植物细胞工程及其应用的说法，错误的是()A．植物细胞工程的原理是植物细胞的全能性B．植物组织培养需要将植物组织或细胞离开母体C．植物快繁是植物组织培养的重要应用D．单倍体育种不改变生物的遗传性状解析：植物细胞工程的原理是植物细胞的全能性，A正确；植物组织培养前需要将组织细胞离体处理，B正确；植物组织培养的应用有植物快繁、微型繁殖、作物脱毒、培养单倍体等，C正确；单倍体育种获得稳定遗传的纯合子，遗传性状可能改变，D错误。D\n2．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是()A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性B．需在无菌和人工控制的条件下进行C．经过程①细胞的形态和结构发生了变化D．外植体是离体的器官、组织或细胞A\n解析：图中过程的终点不是个体，也未经分化形成其他各种组织细胞，故未体现细胞的全能性，A项错误；该过程需要在无菌和人工控制的条件下进行，B项正确；过程①表示已分化的细胞经过脱分化形成愈伤组织，失去其特有的结构和功能转化成未分化的细胞，C项正确；外植体是离体的器官、组织或细胞，D项正确。\n3．下列有关植物细胞工程应用的叙述，错误的是()A．用快速繁殖技术可获得新品种B．利用植物细胞培养可实现紫草的细胞产物工厂化生产C．对愈伤组织进行诱变处理，从分化的植株中可筛选出新品种D．利用植物组织培养技术可以获得脱毒苗A\n解析：快速繁殖技术属于无性繁殖，亲、子代细胞内的遗传物质相同，A项错误；利用植物细胞培养可实现紫草的细胞产物工厂化生产，B项正确；在植物组织培养过程中，可以对培养细胞进行化学或物理的诱变处理，促使其发生突变，再通过诱导分化形成植株，从这些植株中筛选出高抗、高产、优质的突变体，从而培育成新品种，C项正确；利用植物组织培养技术可以获得脱毒苗，培育时，一般选取植物顶端分生区作材料，其依据是分生区不含病毒(或含病毒极少)，D项正确。\n4．(不定项)下列不属于植物的快速繁殖技术的是()A．兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗B．水稻种子萌发并生长新个体C．扦插的葡萄枝条长成新个体D．柳树芽发育成枝条解析：快速繁殖技术是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖技术。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；扦插的葡萄枝条长成新个体属于无性繁殖中的营养繁殖。BCD\n5．美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇，从此，国家重点保护珍稀植物——红豆杉遭受了掠夺式地砍伐。为拯救红豆杉，同时获得紫杉醇，科研小组设计了如下图所示的实验流程：\n请回答下列问题：(1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是____________，诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是_____________________________________________。在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，原因是______________________________________________________________________________________________________。获得脱毒苗脱分化茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官\n解析：(1)茎尖分生组织含有的病毒少或不含病毒，进行组织培养可以获得脱毒苗诱导形成愈伤组织的过程为脱分化。(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息，因此具有发育的全能性。在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，所以在生物生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性。
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