神奇的人工种子
人工种子——精选推荐
人工种子（artificial seeds）的研制。
1、人工种子：即人为制造的种子，它是一种含有植物胚状体或芽、营养成分、激素以及其他成分的人工胶囊。
人工种子又称合成种子或体细胞种子，任何一种繁殖体，无论是在涂膜胶囊中包裹的，裸露的或经过干燥的，只要能够发育成完整的植株，均可称之为人工种子。
根据包被的需要程度可分为三类：第一类是裸露的或休眠的繁殖体，如可以适当干燥的体细胞胚(如鸭毛草的体细胞胚)，休眠的微鳞茎和微块茎等，它们在不加包被的情况下也具有较高的成株率；第二类为人工种皮包被的繁殖体，一些体细胞胚，原球茎等虽不能过度干燥，但只需人工种皮包被即可维持良好的发芽状态，如胡萝卜体细胞胚；第三类是水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体，大多数体细胞胚，不定芽，茎尖等均需要先包埋在半液态凝胶中，再经人工种皮包裹才能避免失水，从而维持良好的发芽能力。
与试管苗技术和自然有性繁殖种子相比,人工种子具有以下突出的，甚至是不可取代的优点：其一，在无性繁殖植物中，有可能建立一种高效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的种性，又可以使之具有实生苗的复壮效应；其二，可以对优异杂种种子不通过有性制种而快速获得大量种子，特别是对于那些制种困难的植物更具有重要的实用意义；其三，对于一些不能正常产生种子的特殊植物材料如三倍体，非整倍体，基因工程植物等，有可能通过人工种子在短期内加大繁殖应；其四，与田间制种相比，可以节省制种用地，且不受季节限制，可以实现工厂化生产，同时还避免了种子携带病原菌的危险；其五，与利用试管苗相比，可以避免移栽困难，且可以实现机械化操作，同时还便于储藏和运输。
2、人工种子的构成及特点：（1）人工种皮：包裹在人工种子最外层的胶质化合物薄膜，具有进行气体交换、防止营养物的渗漏、抗机械压力。
（2）人工胚乳：人工配制的保证胚状体营养物质。
（3）胚状体：胚状体是由组织培养产生的具有胚芽、胚根和类似天然种子胚的结构，具有萌发长成植株的能力。
人工种子
人工胚乳一般由含有供应胚状 体养分的胶囊组成,养分包括矿 质元素、维生素、碳源以及激 素等。
三. 人工种子分类
根据Redenbaugh对人工种子的分类方法，可将人工种 子分为三大类： 裸露的或休眠的繁殖体 如微鳞茎，微块茎等。它们 在不加包被的情况下也具有较高的成株率。 人工种皮包被的繁殖体 一些体细胞胚、原球茎等不 能过度干燥，但只需要用人工种皮包被即可维持良好的 发芽状态，如胡萝卜体细胞胚。 水凝胶包埋再包被人工种皮的繁殖体 大多数体细胞 胚、不定芽、茎尖等均需要先包埋在半液态凝胶中，再 经人工种皮包裹才能避免失水，从而维持良好的发芽能 力。
最近还报道一种硅酮种衣，它不仅可以抗真菌，而 且可渗入水蒸气和氧气，这些材料均还处于试验之 中。
人工种子还在继续研究中，目前还不
能大面积用于生产，因为还存在着难题： 体细胞胚诱导及其可能发生变异；人工种 皮还存在缺陷；贮藏、发芽技术尚待解决； 人工种子工厂化生产配套设施、及种子成 本过高等。这些问题一旦解决，人工种子 的应用将会展现广阔前景。
海藻酸钠易失水干缩，为克服此弱 点，采用二重结构，即在胶囊中包埋培 养液、保水剂，使体胚悬浮于培养基中， 为防止发芽时杂菌感染，添加抗菌剂等。
三．人工种皮的装配
理想的人工种皮应该是： 具有一定的封闭性以保证人工胚乳的各种成 分不易流失，同时又具有良好的透气性。 具有一定的坚硬度，以加强人工种子的耐储 运性和适于机械化操作。 无毒无害，能保证繁殖体顺利穿透发芽。 配制简单易行，成本低。
四. 人工种子的意义
其一，在无性繁殖植物中，有可能建立一种高 效快速的繁殖方法，它既能保持原有品种的种 性，又可以使之具有实生苗的复壮效应； 其二，可以对优异杂种种子不通过有性制种而 快速获得大量种子，特别是对于那些制种困难 的植物更具有主要的适用意义；
2.1.2植物细胞工程的应用0
2.作物脱毒
作物脱毒的原因:
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒， 导致产量降低，品质变差。植物的分生区一般不 会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就 能得到大量的脱毒苗。
材料： 分生区的细胞 过程： 进行组织培养 结果: 脱毒苗 优点： 使农作物增产
植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
原理？②有丝分裂（无性生殖/克隆）
①植物细胞的全能性
（二）、作物新品种的培育 1.单倍体育种
⑴ 原理：染色体变异 (2) 方法：花药离体培养
(3)优点: ①后代稳定遗传,都是纯合体; ②明显缩短育种年限.
1.单倍体育种 2.突变体的利用
(1)原理：突变（包括基因突变和染色体变异） (2)产生:植物组织培养过程中
(3)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
（三）、细胞产物的工厂化生产
1.种类:蛋白质,脂肪,糖类, 药物,香料,生物碱等.
2.技术:植物的组织培养.
3.实例：人参皂甙、紫杉醇
等。
三、植物细胞工程的实际应用
• 植物繁殖的新途径
1.微型繁殖 2.作物脱毒 3.人工种子
• 作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
• 细胞产物的工厂化生产
（一）、植物繁Байду номын сангаас的新途径 1.微型繁殖
⑴概念：
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
⑵特点：
①保持优良品种的遗传特性 ②高效快速地实现种苗大量繁殖 ③不受自然生长季节的限制
3.神奇的人工种子
讨论题：
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，请探讨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？ • 提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包 裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以 及农药、抗生素、有益菌等。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。
2024年北师大版选择性必修3生物下册月考试卷245
2024年北师大版选择性必修3生物下册月考试卷245考试试卷考试范围：全部知识点；考试时间：120分钟学校：______ 姓名：______ 班级：______ 考号：______总分栏一、选择题(共5题，共10分)1、我国科学家利用基因编辑技术，获得一只生物节律核心基因BMAL1敲除的猕猴。
取其成纤维细胞与去核的卵母细胞融合，发育形成的早期胚胎植入代孕雌猴，获得5只克隆猴，用于研究节律机制。
以下叙述不正确的是（）A. 克隆猴基因组成差异小，作为实验动物便于研究B. 可用灭活的病毒诱导去核卵母细胞和成纤维细胞融合C. 受精卵经基因编辑后形成的胚胎可发育为克隆猴D. 克隆猴的获得体现了动物体细胞的细胞核具有全能性2、下列关于生物工程发展中的科学史实或理论基础的叙述，错误的是（）A. 我国成功培育的克隆猴适合用作研究人类疾病的模型动物B. 体外成功培养神经元为动物细胞全能性提供了证据支持C. 密码子的通用性是转基因得以实现的理论基础之一D. DNA分子半保留复制机制是PCR技术的理论基础3、关于腐乳制作，下列说法错误的是（）A. 腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶B. 将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，近瓶口处需加大用盐量C. 在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用D. 在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在14%左右4、将运动发酵单胞菌的丙酮酸脱羧酶基因和乙醇脱氢酶基因导入大肠杆菌，构建新的乙醇合成途径，显著提高了产乙醇效率。
在此过程中A. 只有获取目的基因这一步才可能利用PCR技术B. 根据是否产生乙醇筛选含有质粒的大肠杆菌C. 可通过测定酶活性检测目的基因的表达水平D. 产乙醇重组大肠杆菌的无氧呼吸没有变化5、胰岛素可用于治疗糖尿病；天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体，皮下注射往往要经历一个逐渐解离为单体的过程，这在一定程度上延缓了疗效。
科学家希望对胰岛素进行改造，下图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述错误的是（）A. 该过程属于蛋白质工程，最终还必须通过改造或合成基因来完成B. 构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素基因功能开始C. 新的胰岛素生产过程依然遵循中心法则D. 新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种评卷人得分二、多选题(共6题，共12分)6、2020年7月20日，国际医学权威期刊《柳叶刀》上发表了新冠病毒疫苗II期临床试验的成果。
专题二细胞工程
化学（聚乙二醇） 灭活的病毒
获得杂种植株
主要用于制备 单克隆抗体
1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒的实验 设计方案：
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 骨髓瘤细胞能无限增殖
单克隆 抗体
动物细胞培养技术
杂交瘤细胞
动物细胞融合技术
既能产生特异性抗体，
又能大量增殖的细胞
杂交瘤细胞特点： 既能产生特异性 抗体，又能大量 增殖。
快速繁殖、培育 获得细胞或细胞
无病毒植株
分泌蛋白
动物胚胎或幼龄动 物的组织、器官
胰蛋白酶
加培养液
单个细胞 细胞
剪碎
制成 悬浮
细胞增殖
去掉组织
液
间蛋白
无限传代
细胞系
动物细胞培养不能 最终培养成生物体
细胞株
原代培养和传代培养；细胞株和细胞系
细胞 悬浮 液
随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖
细胞株
细胞系 遗传物质改变
特点：既能产生专一 抗体又能大量繁殖
制
特异性杂交瘤细胞
备 过 程 ：
动物 细胞 培养 技术
体外或体内 细胞培养 杂交瘤细胞系
提取
特点：特异性强灵敏 度高可大量制备
单克隆抗体
项目
动物细胞融合
植物体细胞杂交
原理
细胞膜的流动性
融合前提 分散成单个细胞
细胞膜的流动性和 植物细胞的全能性
去除细胞壁
诱导方法 聚乙二醇、离心、振动 、电激、灭活病毒
植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性
一、细胞的全能性
生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体
1、定义：的潜能的特性。
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有
高中生物选修3细胞工程
– 单倍体育种 – 诱导突变体
• 细胞产物的工厂化生产
一 植物繁殖的新途径
（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术） 1.概念: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
2.优点: 1）保持优良品种的遗传特性 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖
3.成就:
一 植物繁殖的新途径
（一பைடு நூலகம்微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）
的形成
再分化 试管苗的形成
扩大培养
请根据上面的实验过程，概括出植物 组织培养技术的流程简图。
植物材料 （消毒）
脱分化
愈伤组织
无菌接种、诱导
再分化 诱导
试管苗
移栽到大田 培养成正常植株
合作学习
(1)在组织培养实验中，为什么要强调 所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，因为杂菌生长快， 会和培养物争夺营养。杂菌生长过程 中会产生有害的物质，导致培养物迅 速死亡。
植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器 官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又 称去分化。
脱分化的实质和结果分别是什么？
实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。
植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在 培养过程中重新分化成根或芽等器官的过程 。
获取 外植体
移栽
无菌接种 脱分化 诱导愈伤组织
5、条件： （1）离体状态，
（2）完全营养物质、激素
探究：
1、表现全能性的条件有哪些？
离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。
2、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分 化成不同的组织器官？ 在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达 的结果。
3、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？ 生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质， 都有发育成完整个体的全套基因。
人工种子
主要内容
人工种子的概念及特点
概念 分类 特点 优点
人工种子的发展趋势 制造人工种子的关键技术
繁殖体的诱导 繁殖体的干燥与成熟 人工种子的包埋及人工种皮的装配
第一节 人工种子的概念与特点
一、人工种子(artificial seeds)的概念
人工种子（合成种子、体细胞种子）：
LH 100 谷氨酰胺 500 1 ADE 40 GA 0.3,IAA 0.3～0.5
21
21 21
油菜
桉树
茶树
华腺
萼木
MS，3% B5，4%～ 5% 改良H， 3% MS，4% MS,2%～ 3% MS，3% MS，0.2～ 0.3%
0.1 2～ 4 0.2～ 0.5 0.5～1 1
1
0.5 0.5
1 1 0.2 0.2
0.5 0.5 1 1
20 28～ 56 28 30 25 20
以胚状体为繁殖体的人工种子
物种
胡萝卜(Daucus carota) 芹菜（Apium raveolens）
主要结果
有菌土壤中发芽成苗 有菌条件下发芽成苗
物种
苜蓿（Medicago satioas） 柑橘（Citrussinensis× C.reticulata ） 甘薯（Ipomoea batatas） 玉米（Zea mays） 杂交水稻（Oryza sativa ×lifolia） 橡胶树（Hevea brasiliensis） 刺五加（Acanthopanax
1978年，Murashige提出可以用少量的外植体同步培养出众多
的胚状体，将这些胚状体包被在某种胶囊内使其具有种子的功能，则 可能直接用于田间播种 1985年，Kamada提出使用适当方法包埋组织培养所获得的具 有发育成完整植株的分生组织（芽、愈伤组织、胚状体和生长点等）
高二生物《植物的组织培养技术》
一、基本过程−−−→−−−→→脱分化再分化外植体（离体的组织、器官或细胞）愈伤组织根、芽或胚状体完整植株1.外植体由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织或器官叫做外植体。
一般取植物幼嫩部位（如茎 尖）或花药等。
2.愈伤组织原指植物体的局部受到创伤刺激后，在伤口表面新生的组织。
它由活的薄壁细胞组成，可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。
其特点是：排列疏松、无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞，具有未分化特性。
知识点睛第10讲 植物组织培养技术愈伤组织形成过程中，没有叶绿素和叶绿体的形成，所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照。
通常使用细胞分裂素和生长素比例在1:l来诱导植物材料愈伤组织的形成。
3.胚状体胚状体是在离体植物细胞、组织或器官培养过程中，由一个或一些体细胞，经过胚的发生和发育过程，形成与合子胚相类似的结构。
一般专指在组织培养条件下产生的非合子胚。
诱导胚状体需要的条件，因植物种类、部位和培养时组织细胞所处状况的不同而异。
胚状体的诱导与外植体所处生理状况，内源激素的变化及遗传性、倍性等都有密切关系。
①胚状体的产生不需要任何激素，如烟草、曼陀罗和水稻等的花药培养。
②培养中需要生长激素或细胞分裂素或二者的组合，如檀香和石刁柏的愈伤组织培养。
③需先在有激素的培养基上诱导，然后转入低浓度激素或无激素的培养基中，如胡萝卜在诱导愈伤组织时需2,4-D，但由愈伤组织诱导出胚状体时，则需在没有2,4-D的培养基培养。
④某些天然产物，如椰乳，西瓜汁，酵母提取物，酪朊水解物或腺嘌呤等都有利于胚状体的发生。
二、理论基础：植物细胞的全能性1. 细胞全能性的定义：指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
2. 在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
3. 细胞具有全能性的原因：含有该种生物全部遗传信息。
4. 细胞的全能性高低比较：①一般，细胞分化程度越高，全能性越低②受精卵>生殖细胞>体细胞③植物体细胞>动物体细胞三、条件1.离体2.无菌3.一定的营养物质：水、无机盐、蔗糖（提供碳源和调节渗透压）、维生素等4.植物激素在配制好的培养基中，常常需要添加植物激素。
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什么是人工种子？
• 以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为 材料，经过人工薄膜包何优点？
• 天然种子具有一些缺点——人工种子如何改善的
• 树木要经过数年才能结种； • ——使用体细胞进行体外植物组织培养，不用等能结果，节省时间。 • 优良植株的后代由于性状分离而丧失优良特性； • ——植物组织培养未经过精卵结合，遗传物质与原植株基本一致 • 常规种子受季节、地域、气候限制； • ——在人工环境下培养制种 • 占用土地量大 • ——使用培养瓶等，对空间要求较小
• 此外，人工的种皮有利于种子的储存、运输。
人工种皮是包裹在其中的胚状体，使其顺利生长发育成小植 株的关键部分。
• 探讨：人工种皮应该具备的有效成分是什么？为了促进胚 状体的生长发育，还可以向人工种子中加入哪些物质？
• 人工胚乳一般由含有供应胚状体养分的胶囊组成,养分包括矿质元素、 维生素、碳源以及激素等。
局限性
• 绝大多数人工种子发芽需要无菌条件 • 培育的杂交品种往往只有一代或者几代具有优势 • 人工种皮的透水性和透空气性差异比较大，制造人工种皮
的质量不能保证，导致胚不能正常发育，影响正常耕种。