2019年春高中生物专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.2植物细胞工程的实际应用学案新人教版选修3
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309教育资源库 植物细胞工程的实际应用
1．举例说出植物组织培养技术在农业上的应用。
(重、难点)
2．举例说出植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。
(重点
)
一、植物繁殖的新途径(阅读教材P 38～P 40)
401．单倍体育种(以二倍体植物为例)
(1)方法：花药的离体培养。
(2)过程
花药――→离体培养单倍体植株――→人工诱导染色体加倍纯合子植株。
(3)优点
①后代是纯合子，能稳定遗传。
②明显缩短了育种年限。
2．突变体的利用
(1)原理：基因突变。
(2)产生：在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态而易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(3)利用：从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
三、细胞产物的工厂化生产(阅读教材P 40～P 41)
1．细胞产物种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
2．技术基础：植物组织培养技术。
3．实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。
2.1.2植物细胞工程的实际应用自制
红豆杉又名紫杉：
提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫
杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物组织培 养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大 量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法 生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物现都在进行组 织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所 得紫杉醇的含量是树皮的2～5倍。国内外在分化细胞株 系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、 培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现 在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有 望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。
脱毒草莓
没有脱毒的草莓
资料：科学家应用多倍体育种的方法， 培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、 含糖高、口感好等特点。 但因其不结种子， 每年必须用四倍体和 二倍体西瓜杂交培育 种子，不仅增加了生 产成本，也给无籽西 瓜的普及带来困难。
实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输 也是相当困难的。
思考：天然种子有哪些不足？
（二）突变体的利用 1、突变体的产生 在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞 一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养 条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影 响而产生突变（基因突变或染色体变异）。 2、利用： 筛选对人们有利突变体,进而培育新品种 3、成就： 20世纪70年代以来，各国的科学家用这 种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白， 以及高产的突变体，有的已用于生产。
P42 思考与探究
1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织 培养技术在我们生活中的另外一些应用。 提示：a. 拯救濒危植物； b. 提供食品制作的原料； c. 利用愈伤组织进行转基因操作。
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花 药组织培养和染色体加倍的实验流程。
选修三专题二2..1..1《植物细胞工程的基本技术》教案
专题2 细胞工程2.1．1《植物细胞工程的基本技术》教案一、教材分析《植物细胞工程的基本技术》是人教版高中生物选修三《现代生物科技专题》专题2第一节《植物细胞工程》第1节课的教学内容，主要学习细胞的全能性、植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等三方面内容，其中，植物细胞的全能性是植物组织培养的基础，而植物体细胞杂交技术又是在植物组织培养的基础上发展起来的。
lJh5GwCP1S二、教学目标1．知识目标：<1）. 简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
<2）. 尝试进行植物组织培养。
2．能力目标：尝试植物组织培养技术，培养学生实验能力以及勇于实践的科学精神和科学态度。
3．情感、态度和价值观目标：体验植物组织培养技术，通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对生物学科的兴趣与热爱生物学的情感。
三、教学重点难点1.教学重点<1）植物组织培养的原理和过程。
<2）植物体细胞杂交的原理。
2、教学重点植物组织培养的实验四、学情分析本节教材内容对学生来说，虽说在必修模块中学了一些细胞的知识，但仍然是一个新的领域，学习起来有一定的困难。
教师可采用学案导学、讲授为主结合讨论的方法。
lJh5GwCP1S 五、教学方法：1．学案导学：见后面的学案。
2．讲授为主结合讨论的方法六、课前预习1．请分别理出细胞全能性和植物组织培养的知识结构和层次。
2．对高一必修课中与上述两知识点有关的内容进行全面地复习。
3．找出新旧知识之间的联系与区别。
七、课时安排：1课时八、教学过程(一>预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
<二）情景导入、展示目标。
显示三幅图，教师按图讲解，以引入新课。
教师引导学生观看专题的首页的三幅图，题图的愚意是表明细胞工程是在细胞水平的操作，它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。
在本章引言中通过列举细胞工程的应用，把学生带进细胞工程的科技领域。
2019-2020学年人教版生物选修三讲义：专题2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用 Word版含答案
2.1.2 植物细胞工程的实际应用学习目标：1.简述微型繁殖技术。
(重点) 2.理解掌握利用植物组织培养的技术培养脱毒苗和人工种子。
(重、难点) 3．理解植物组织培养技术在细胞产物的工厂化生产领域的应用。
(重点)一、植物繁殖的新途径1．微型繁殖(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
(2)特点Error!2．作物脱毒(1)选材部位：植物的分生区附近。
(2)选材原因：分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
(3)实例：目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒，在马铃薯、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胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)特点①后代无性状分离。
②不受季节、气候和地域限制。
(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．单倍体育种染色体加倍(1)过程：花药离体培养―→单倍体植株纯合子植株。
――――――→(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，易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。
(2)利用：筛选出对人们有用的突变体，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：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
2．技术：植物组织培养技术。
3．实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产人参皂甙干粉；另外，三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。
1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)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)天然种子萌发后长成的植株容易发生性状分离，人工种子长成的植株性状不分离。
( )(4)单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。
2019_2020学年高中生物专题2细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术课件新人教版选修3
2.1 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
课标解读
1．知识要求 理解植物细胞的全能性。 了解植物细胞脱分化和再分化的结果。 掌握植物组织培养的特点。 理解植物体细胞杂交与植物组织培养的联系。 2．能力要求 理解和掌握植物组织培养的操作过程。 理解和掌握植物体细胞杂交的操作过程。 3．情感态度与价值观 通过胡萝卜的组织培养实验培养学生的动手能力和综合思维能力，并激发学生学习生 物的兴趣。
(5)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞。杂种植株的特 征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
典例透析
【例1】 下列关于植物组织培养的表述，错．误．的是( ) A．外植体可以来自于植物的任何细胞 B．培养应在无菌条件下进行 C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株 D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
【答案】 (1)原生质体 细胞壁的去除 (2)聚乙二醇(PEG) (3)原生质体融合 (4)六～七 都有形成愈伤组织、转移愈伤组织到新的培养基培养成杂种植株的过程 (5)同时具有双亲的特性 具有双亲细胞的全部遗传物质 (6)远缘杂交不亲和的问题
教材链接
问题点拨
[实验] P35 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？ [提示] 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长， 然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以在植物组织培养过程中污染现象经常发 生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌 生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不 彻底、操作人员操作不规范等。所以在植物组织培养实验中用到的植物材料和各种器械 都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
2.1.1植物细胞工程的基本技术教学设计2023-2024学年高二下学期人教版2019选择性必修3
教学设计课程基本信息学科生物年级高二学期秋季课题植物细胞工程的基本技术教学目标1.说出植物细胞工程的基本原理是植物细胞具有全能性。
2.通过分析植物体细胞杂交技术的要点，阐明植物体细胞杂交技术的流程和概念。
3.通过植物体细胞科学史的研究，认同科学是不断发展的过程，关注细胞工程技术发展历程。
教学内容教学重点：1.植物组织培养的原理和过程。
2.植物体细胞杂交的过程。
教学难点：1.植物组织培养的原理和过程。
2.植物体细胞杂交的过程。
教学过程新课引入【创设情境】以2022年宁波植物研究专家在宁波四明山首次发现独花兰为情境，介绍独花兰的价值以繁殖困境引入课题。
【提出问题】如何让独兰花快速地繁殖，提高它的数量呢？【回顾植物细胞工程相关科学史】过渡：进入植物组织工程的基本技术任务一：【回顾旧知】1、植物组织培养的基本原理是什么？2、什么是细胞的全能性？3、细胞全能性大小的比较。
一、植物细胞的全能性1．概念：细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
二、植物组织培养技术1．植物组织培养概念：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
2．全能性表达过程的相关概念(1)脱分化：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化细胞的过程。
(2)再分化：脱分化产生的愈伤组织，在一定的培养条件下，再分化出芽、根等器官，进而形成完整的小植株。
(3)愈伤组织:一团没有特定结构和功能,排列疏松而无规则,高度液泡化的呈无定形状态的薄壁组织团块。
3．植物组织培养过程【建构独兰花组织培养过程】【过渡】设想：只有有全套遗传物质就能表现出相应的性状吗？教师提问：欲培育地上长番茄，地下长马铃薯的超级作物，可以利用杂交方式实现吗？为什么？学生解决问题：不能，因为不同物种间存在生殖隔离。
教师过渡：能不能利用植物细胞工程技术打破生殖隔离呢？教师介绍：植物体细胞杂交技术。
【课件】植物细胞工程(课件)-2022-2023学年高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3
脱分化
有丝分裂
e
（3）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含_____条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株？______________。（4）如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是_______________________________________________。
1、要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起，遇到的第一个障碍是什么？如何温和地消除这一障碍？
细胞壁
用纤维素酶、果胶酶处理
2、两个原生质体融合，①首先是什么融合?②利用了什么原理?③什么方法?
①细胞膜
②细胞膜的流动性
③物理：离心、振动、电刺激化学：聚乙二醇(PEG)
3、植物细胞融合成功的标志是什么？
✪作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
产物的种类:人参皂甙(dài)、紫杉醇等
✪作物新品种的培育
2.植物组织培养过程可以归纳为： ① ② ③ ④ 相关叙述中错误的是( ) A.从理论上讲①可以是植物体的每一个活细胞 B.将①脱分化形成②时，再植上人工种皮可获得 人工种子 C. ②→③的再分化过程中，细胞增殖的方式为 有丝分裂 D. ①→③的培养过程中，应在培养基中加入 水、无机盐、蔗糖、氨基酸、植物激素等
①解决作物繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题②固定杂种优势
人工薄膜，透气透水
胚状体/不定芽
营养基质+植物激素+抗生素
✪植物繁殖的新途径
单倍体育种
花药离体培养
秋水仙素处理
✪作物新品种的培育
专题2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用
谢谢使用
(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
(2)结果：高产优质的无病毒植物。
3．人工种子
(1)特点 性状 ①后代无_____分离。 ②不受季节气候和地域限制。 薄膜 胚状体 (2)结构：人工_____ ＋ _______或不定芽或腋芽。 组织培养 (3)获得方法：植物_________。 二、作物新品种的培育
1．单倍体育种 花药 (1)方法：_____离体培养；然后染色体加倍。
少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。
例2 请根据以下材料回答：
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，它能像天然种子一样萌发生长。人工种 子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功 能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，是由非 合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以又称
“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件
(2)包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分结构？
________。在植物的个体发育中这种结构来自
________。 (3)某二倍体植物基因型为DdTt，利用这种生物技术 采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”， 也可制成人工种子。这种种子萌发形成的个体称为
__________，基因型为________________，从生殖
2．人工种子与天然种子相比，突出的优点 (1)可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以 繁殖。 (2)固定杂种优势。天然种子是有性繁殖，往往杂种 优势只能体现在第1代，第2代便参差不齐了。而人 工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种, 即可保持杂种优势。 (3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1个体积 为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞 胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百km2地, 这样也就节约了大量留种地。
2.1.2植物细胞工程的实际应用
但是，薯类同大蒜一样，由于同属 营养体繁殖，在每年的繁殖过程中 ，病毒侵染并逐代累积，致使种薯 退化严重，造成马铃薯植株变矮小 ，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低 而不稳。
2.作物脱毒
（1）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，而植物的分
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。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 （1）方法: 花药离体培养
（2）过程：
变 组 工 织 诱 自发 萌 花 倍 正交 新 药 体 常 种植 离人 单 株 () 子 纯 合 体 加 倍 体植 植 培株 株 发 ) 养染 培色 养体 育 ( 新 品 种
第 一 年
第 二 年
（3）优点:
①后代稳定遗传,都是纯合体;
②明显缩短育种年限。
2.突变体的利用
(1)产生:植物组织培养
(2)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
思考与探究1
（1）拯救濒危植物； （2）提供食品制作的原料； （3）利用愈伤组织进行转基因操作。
没有种子， 如何繁殖？
一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖技术 （1）概念: 快速高效实现种 苗繁殖,培育优 良植物品种的植 物组织培养技术。
植物组织 培养车间
1.微型繁殖技术 （2）特点：
①高效快速地实现种苗的大量繁殖；
②保持优良品种的遗传特性； ③不受自然生长季节的限制（因为在具 有一定人工设施的室内生产）。
(2)技术:植物组织培养。
(3)产生途径：由愈伤组织产生。
x32.1.2
2、作物脱毒 、
作物脱毒的原因: 作物脱毒的原因 长期进行无性繁殖的作物， 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， 病毒，导致产量降低，品质变差，而植物 的分生区一般不会感染病毒， 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， 细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒 苗。
产生途径： 产生途径：
（1）由已脱分化的外植体直接产生； ）由已脱分化的外植体直接产生； （2）由愈伤组织产生； ）由愈伤组织产生；
探究： 探究：
人工种子具有哪些优点？ 人工种子具有哪些优点？ （1）不受季节的限制。 ）不受季节的限制。 （2）可以很方便的储藏和运输。 ）可以很方便的储藏和运输。 （3）不会造成遗传性状的改变。 ）不会造成遗传性状的改变。
2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程， 请查阅植物人工种子制备技术的详细过程， 请查阅植物人工种子制备技术的详细过程 设计出制备技术的主要流程图。 设计出制备技术的主要流程图。
提示： 提示：诱导植物愈伤组织 ↓ 体细胞胚的诱导 ↓ 体细胞胚的成熟 ↓ 体细胞胚的机械化包裹 ↓ 贮藏或种植
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组 织培养和染色体加倍的实验流程。 提示： 花药 接种 花粉细胞培养 脱分化 愈伤 组织 再分化 体植株 分化出小植物 正常植株
提示：针对植物种类和土壤等条件，在 提示：针对植物种类和土壤等条件， 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、 养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗 生素、有益菌等。 生素、有益菌等。为了促进胚状体的生 长发育， 长发育，还可以向人工种皮中加入一些 植物生长调节剂。 植物生长调节剂。
讨论： 讨论：人工种皮是保证包裹在其中的胚状
2019-2020学年高中生物专题2细胞工程2.1植物细胞工程2.1.2植物细胞工程的实际应用课件新人教版选修3
(3)优点：明显缩短 育种年限 。
2．突变体的利用 (1)原理 ① 基因突变 (用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。 ②植物细胞的 全能性(由突变细胞培育到突变体植株)。 (2)利用：筛选出有用的 突变体 ，培育新品种。如培育抗病、抗盐、含高蛋 白、高产的新品种植物。 (3)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。
1．微型繁殖 (1)概念：用于 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。
2．作物脱毒 (1)选材部位：植物 分生区 附近。 (2)操作过程：切取一定大小的组织块进行
组织培养 ，再生植株。
(3)优点：作物不会或极少感染病毒。
1．通过植物组织培养技术繁育农作物的优点不包括( )
A．加快繁育速度
B．保持亲本优良性状
C．培育出无病毒植株 D．改变植物的基因型
解析：植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以
保持优良品种的遗传特性，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质。
答案：D
2．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( )
三、细胞产物的工厂化生产
1．细胞产物种类：包括蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 2．生产的技术手段： 植物组织培养 技术。 3．优点： 生产速度快 。 4．实例：人参、三七、紫草和银杏的细胞产物都已实现了工厂化生产。
[预习小测] 1．想一想 为什么选取分生区的细胞病毒极少甚至无病毒？ 提示：分生区细胞分裂快，病毒来不及入侵，因此病毒极少。
细
胞
悬
液
发酵―、 ―→提取____________。