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――→染色体加倍纯合子植株。

(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( )①――→脱分化②――→再分化③―→④A ．④②B ．③②C ．③④D ．④③2．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→F 2→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 ．①②③B ．②③④C ．①③④D ．①②④5．百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( ) 植物叶片――→a 叶组织块――→b 愈伤组织――→c 有生根发芽能力的胚状体结构――→d 人工种子――→e 种苗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________________________________。