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1、2.1.2 植物细胞工程的实际应用 一二三 一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 2.作物脱毒 一二三 3.人工种子 一二三 二、作物新品种的培育 一二三 三、细胞产物的工厂化生产 探究点一探究点二当堂检测本课必记 植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 问题导引 利用植物组织培养技术进行繁殖的新途径有哪些优点? 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 能像种子一样萌发生长,长成植物。人工种子的核心部件是被外层 物包埋的具有类似于胚功能的胚状体(或不定芽、顶芽、腋芽)。 将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种 子”。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (1)人工种
2、子依据的原理是 , 培育胚状体利用了 技术。 (2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的 。 (3)“人工种子”的产生是 繁殖的结果;自然种子的产生是 繁殖的结果。那么,由人工种子萌发成的植株是否可育? 。 (4)作物繁殖的新途径除题中所述外,还有哪些? 答案(1)植物细胞的全能性 植物组织培养 (2)种皮及提供营养 的胚乳或子叶 (3)无性 有性 不一定 (4)微型繁殖和作物脱毒。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 归纳提升 植物繁殖新途径的优点 探究点一探究点二当堂检测本课必记 作物新品种的培育作物新品种的培育 问题导引 在作物新品种的培育中,单倍体育种和体细胞诱变育种有什么区 别? 外植体脱
3、分化形成愈伤组织后经诱变处理培育新产品的过程如 下图所示,请据图分析回答问题。 (1)为什么在培养至愈伤组织时进行诱变处理? (2)诱导分化得到的突变体都是有用的吗?为什么? 探究点一探究点二当堂检测本课必记 答案(1)愈伤组织细胞分裂旺盛,在每个细胞周期的间期都进行 DNA分子的复制,通过诱变处理易发生基因突变。(2)多数有害,少 数有利。因为基因突变具有多害少利性。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 归纳提升 单倍体育种和体细胞诱变育种的比较 探究点一探究点二当堂检测本课必记 案例探究 类型一 植物繁殖的新途径 例1下图为人工种子的培育过程图解,据图回答问题。 探究点一探究点二当堂检测本课
4、必记 (1)制造人工种子依据的原理是 ,培 育胚状体利用了 技术。 (2)某二倍体植物基因型为DdTt,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。由这种种子萌发形成的个体称 为 ,基因型为 ,整个过程从生殖 类型看属于 生殖。 (3)如果获取的外植体为植物的茎尖,通过的处理可使细胞彼此 分离,可加入 。 A.15%的盐酸 B.淀粉酶 C.果胶酶 D.胰蛋白酶 (4)表示再分化的过程,其实质是 。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析(1)制造人工种子依据的原理是植物细胞的全能性,胚状体是 经过植物组织培养技术培育而成的。(2)基因型为DdTt的植物能产 生基因型为DT、
5、Dt、dT和dt的四种花粉。花粉是雄蕊的花药产生 的,由花粉培育成单倍体的过程属于有性生殖。(3)植物细胞之间的 胞间层主要由果胶构成,用果胶酶可以将细胞分离。(4)再分化的实 质是使分裂的细胞在形态、结构和功能上再次发生变化,这种变化 是基因选择性表达的结果。 答案(1)植物细胞的全能性 植物组织培养 (2)单倍体 DT、Dt、dT、dt 有性 (3)C (4)基因的选择性表达,导致了细胞形态、结构和功能的改变 探究点一探究点二当堂检测本课必记 如图表示人工种子的结构,下列说法正确的是( ) A.表示人工种皮,表示胚状体,表示愈伤组织 B.胚状体是由未分化的、具有分裂能力的细胞构成的 C.人
6、工种子中含有胚状体发育所需要的营养物质,还可以添加农 药等 D.人工种子中的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析分析题图可知,表示人工种皮,表示胚状体,表示人工 胚乳或子叶,A项错误;人工种子中可加入适量的养分、无机盐、有 机碳源以及农药、有益菌等,C项正确;人工种子中的胚状体已分化 出胚芽、胚轴和胚根等结构,B、D两项错误。 答案C 拓展延伸人工种子与天然种子的区别 (1)人工种子是通过植物组织培养产生的,属于无性繁殖,可保持 亲本的优良性状。 (2)天然种子是通过有性生殖产生的,可表现出双亲的遗传性状。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 类型二 作
7、物新品种的培育 例2下图所示为四种人工繁殖植株的示意图,请据图回答问题。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 (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,则过程所用 化学试剂的作用是 。 (2)图中获得B和C的过程的不同点是 ,这种不同主要的决定因素是 。 (3)若要获得玉米的“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。 (4)若D为胡萝卜羊角芹,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(只考虑细胞两 两融合)。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析(1)图中A过程表示单倍体育种
8、,获取单倍体时常用花药离体 培养的方法。若要使单倍体的染色体加倍,变成A植株,则需要在 过程中用秋水仙素处理幼苗,以抑制细胞有丝分裂过程中纺锤体的 形成。(2)图中B和C过程都是体细胞的组织培养,其不同点是获得B 的过程中形成的是胚状体,而获得C的过程中形成的是丛芽,这种不 同主要的决定因素是细胞分裂素与生长素用量的比值。(3)若要获 得玉米的“人工种子”,则应选用图中的胚状体结构,该结构与正常受 精卵形成的胚有类似的结构和发育过程。(4)D为植物体细胞杂交 的过程,过程常用的物理方法有离心、振动、电激等;经融合处 理后,已经融合的细胞类型有3种(只考虑两两融合):胡萝卜胡萝 卜融合细胞、羊角
9、芹羊角芹融合细胞和胡萝卜羊角芹融合细 胞。 探究点一探究点二当堂检测本课必记 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)获得B的过程中形成的是胚状体,而获得C的过程中形成的是 丛芽 细胞分裂素与生长素用量的比值 (3)胚状体 胚 (4)离心、振动、电激 3 探究点一探究点二当堂检测本课必记 下图列举了几种植物的育种方式,下列相关叙述正确的是( ) A.甲过程形成的细胞c内的染色体数一定是a细胞内染色体数的 两倍 B.乙方式射线处理后可以获得大量的具有有利性状的材料 C.通过丁方式,细胞c发育成新植株的过程涉及同源染色体的联 会与分离 D.与杂交育种相比,丙方式能克服远缘
10、杂交不亲和的障碍 探究点一探究点二当堂检测本课必记 解析甲过程形成的细胞c内的染色体数应该是细胞a和细胞b的染 色体数之和,A项错误;乙方式射线处理后会产生基因突变,基因突 变具有多害少利性、不定向性和随机性等特点,B项错误;通过丁方 式,细胞c发育成新植株是再分化过程,该过程只进行有丝分裂,不进 行减数分裂,所以不涉及同源染色体的联会与分离,C项错误;丙方 式是基因工程育种,与杂交育种相比,基因工程育种可以克服远缘 杂交不亲和的障碍,D项正确。 答案D 探究点一探究点二当堂检测本课必记 1.下列概念与植物微型繁殖技术无关的是( ) A.植物组织培养 B.无性生殖 C.减数分裂 D.细胞的全能
11、性 解析植物组织培养过程中植物细胞进行有丝分裂,不进行减数分裂。 答案C 2.下列有关人工种子的说法,正确的是( ) A.是通过科学手段人工合成的种子 B.是利用植物组织培养技术获得的种子 C.是种皮能自我生成的种子 D.发芽率低 答案B 探究点一探究点二当堂检测本课必记 3.马铃薯和草莓都是无性繁殖的作物,它们感染的病毒很容易传播 给后代。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。目前对它们进行脱毒处理最好的办法是( ) A.采用植物组织培养技术培养茎尖获得植株 B.采用基因工程技术培育抗虫植株 C.采用诱变育种技术培育抗性植株 D.采用杂交育种技术培育抗性植株 解析植物的分
12、生区附近(如茎尖)几乎不含病毒,因此对茎尖进行植 物组织培养,可以获得脱毒植株,A项正确。 答案A 探究点一探究点二当堂检测本课必记 4.下列关于植物组织培养应用的说法,错误的是( ) A.脱毒苗、人工种子的制备都应用了植物组织培养技术 B.采用植物组织培养技术培养茎尖等得到的脱毒作物可提高作物 产量和品质 C.应用植物组织培养技术得到人参植株,然后从其细胞中提取细胞 产物,可实现细胞产物的工厂化生产 D.植物的组织培养过程中经化学或物理诱变处理可得到有用的突 变体,如抗除草剂的白三叶草等 解析细胞产物的工厂化生产,一般并不需要培养出完整的植株,只 需要将离体细胞、组织或器官培养到愈伤组织阶段
13、,利用细胞的分 裂增殖扩增细胞数量,即可获得大量的细胞产物。 答案C 探究点一探究点二当堂检测本课必记 1.植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的遗传特性,还可以 高效快速地实现种苗的大量繁殖。 2.人工种子就是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,具有易贮藏,易运 输,不受季节、气候等限制的优点。 3.单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植株,单倍体植株 的幼苗经染色体加倍后当年便可获得能稳定遗传的优良品种,极大 地缩短了育种年限。 4.在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断分裂和 分化的状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。 5.利用植物组织培养技术可获得的细胞产物包括蛋白质、脂肪、 糖类、药物、香料、生物碱等。