第二节 植物细胞工程的应用
学习导航 举例说出植物组织培养技术的应用。(重点) 举例说出植物细胞培养技术的应用。(难点) 明目标、知重点难点
一、阅读教材P54～56完成植物组织培养技术的应用 途径 快速繁殖 (微型繁殖) 培育无病毒植物 优点 (1)保持优良植物品种的遗传特性； (2)种苗高效、快速繁殖 提高作物产量和品质 (1)无性繁殖，保存该种系的优良性状； (2)不受环境因素的制约； (3)繁殖速度快 实例 快速繁殖蝴蝶兰 无病毒马铃薯 芹菜、水稻等的胚状体制成人工种子 人工种子 二、阅读教材P56～58分析植物细胞培养技术的应用 1．植物细胞代谢产物的工厂化生产
(1)植物细胞次生代谢产物是植物生长到一定阶段产生的化学物质，如奎宁、 紫杉醇。 (2)有效途径：植物细胞培养技术。
(3)特点：细胞生长周期短、条件可控等。 2．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――→单倍体植株染色体加倍――→纯合二倍体植株――→优良品种。 (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。
判一判
(1)快速繁殖能保持亲本的优良性状。(√) (2)植物细胞的呼吸酶是次级代谢产物。(×)
(3)植物的种子能发育成完整的植株，体现了细胞的全能性。(×)
(4)离体的植物组织在一定的培养条件下分化出根和芽的过程属于脱分化。(×) (5)单倍体育种是通过花药的离体培养形成新品种的过程。(×) 连一连
离体培养
人工诱导
选择
植物组织培养技术的应用[学生用书P28]
植物组织培养技术，已得到普遍应用。结合教材P54～56内容完成以下探究。 探究1 结合教材完成下列问题，理解快速繁殖 (1)利用的技术：组织培养。 (2)归纳快速繁殖的特点
①无性繁殖，能够保持种苗的优良遗传特性；
②选取材料少；繁殖速度快，周期短；不受季节、气候、自然灾害等因素的影响； ③可实现集约化生产。
探究2 分析培育无病毒植物的方法
(1)取材：植物的分生组织细胞，因为极少含有病毒甚至不含病毒。 (2)方法
培养茎尖生长点的方法或结合热处理法，通过组织培养除去绝大多数植物的病毒，大量繁殖无病毒植株。
探究3 完善下列人工种子示意图，理解人工种子的制作概念与优点
(1)概念：将在植物组织培养中得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包埋在具有养分和保护功能的包被中，得到的在适宜的条件下能够生根发芽的颗粒体。
(2)优点
①不受环境因素的制约，一年四季都可以进行工厂化生产； ②繁殖速度快，可在短时间内提供大量种苗；
③胚状体是经人工无性繁殖产生的，有利于保存该种系的优良性等。
(1)培养抗病毒植物与培养无病毒植物所利用的生物技术相同吗？
提示：不同，培养抗病毒植物离不开基因工程和植物组织培养技术，而培养无病毒植物仅利用植物组织培养技术即可完成。
(2)培养无病毒植物时，取材关键是选择植物分生组织细胞的原因是什么？
提示：因为病毒是寄生性生物，在用种子繁殖或用植物根、茎的无性繁殖过程中，种子、
根、茎的细胞中可能携带着病毒并传给下一代，使其繁殖的子代感染病毒。若用不含或极少含病毒植物的分生组织细胞，通过植物组织培养的方法培育幼苗，用于生产，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作物的产量。
1．依据植物组织培养的特点理解各“繁殖新途径”的优点
(1)根据植物组织培养“无性繁殖，后代能保持亲本优良性状”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
(2)根据植物组织培养“外植体用量少，培养周期短”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
(3)根据植物组织培养“取材广泛，可根据生产需要取材”的特点，理解作物脱毒的优点。
(4)根据植物组织培养“在实验室或工厂进行，可人工控制，不受季节限制”的特点，理解微型繁殖、人工种子的优点。
2．人工种子除含有胚状体发芽所需要的营养成分或植物激素外，还应含有杀菌剂，以防播种后微生物的侵害，相当于种子的子叶或胚乳。人工种子发芽得到的幼苗能保持亲本的优良性状。
突破1 人工种子
1．下面为人工种子培养过程流程图解，下列相关叙述不正确的是( )
A．上述过程中脱分化发生在b步骤，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植物叶片细胞具有全能性 D．人工种子的繁殖不受季节限制
解析：选B。再分化发生在c步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。
人工种子制作流程
外植体的选择和消毒→诱导脱分化形成愈伤组织→再分化形成体细胞胚状体→人工胚乳的制备→把微胶囊和体细胞胚状体一起包在人工种皮内→人工种子。
突破2 植物组织培养 2．兰花在我国种植历史悠久，“远东麒麟”以每盆3万元的价格在拍卖网卖出。如图是通过植物组织培养形成兰花植株的示意图，请据图回答：(注：胚状体等同于植物种子的胚的结构)
(1)愈伤组织的分裂能力________，分化能力________，是由植物体细胞经过________形成的。
(2)过程④由愈伤组织形成胚状体要经过________和____________过程。
(3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出400万株兰花苗，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要体现在______________________和____________________。
解析：愈伤组织是一些特殊的细胞，分裂、分化能力都较强，是由体细胞经脱分化形成的。从愈伤组织到胚状体(已经有不同的组织形成)，既要有细胞的分裂、分化，还要有组织的形成。无性繁殖的特点是繁殖速度快，并能保持亲本的性状。
答案：(1)较强 较强 脱分化 (2)细胞分裂 细胞(组织)分化
(3)保持亲本的优良性状 培养周期短、繁殖效率高
植物细胞培养技术的应用[学生用书P29]
植物细胞培养技术已得到应用，结合教材P56～58内容完成以下探究。 探究1 以人参皂苷的工厂化生产为例，分析植物细胞的工厂化生产 (1)观察人参皂苷的工厂化生产基本过程，回答下面问题：
①选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂苷含量高的细胞株作为种子。
②将①选择的细胞株放在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。 ③将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂苷。 (2)归纳细胞产物工厂化生产的流程
外植体(离体的植物器官、组织或细胞)――→愈伤组织――→细胞悬液――→细胞产物。 (3)技术优点：可大量生产具有生理活性的植物细胞次生代谢产物，不仅快速、高效，脱分化
分散开
发酵、提取
而且不受季节 、外部环境等条件的限制。
探究2 完善单倍体育种的流程图，理解单倍体育种
花粉囊中单倍体胚状体或再分化 花粉植株
―――→――→
的花粉愈伤组织（单倍体植株）
秋水仙素处理
诱导脱分化――――→
二倍体植株
（染色体数目加倍，能开花、结果）
(1)秋水仙素的作用是抑制纺锤体的形成，使着丝点分裂形成的子染色体不能分配到两极形成两个细胞，从而使染色体数目加倍。
(2)单倍体的特点
缺点：与正常二倍体植株相比，单倍体植株叶小、株矮、生活力弱且高度不育。 优点：它们在育种中缩短育种周期、获得纯系等方面具有重要意义。
植物组织培养与植物细胞培养的区别 利用原理 培养基 培养对象 植物组织培养 细胞全能性 固体培养基 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体 外植体→脱分化→ 愈伤组织→ 再分化→芽、根→ 植物幼苗 植物幼苗 植物细胞培养 细胞增殖 液体培养基 由愈伤组织分散得到的悬浮细胞 愈伤组织→分散成悬 浮细胞→细胞培养→ 细胞次生代谢产物 细胞的次生代谢产物 培养过程 培养结果 二者关系 植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的；它们都属于植物细胞工程的范畴
突破1 植物细胞培养
1．植物细胞培养是在植物组织培养技术的基础上发展起来的，下列有关植物细胞培养的叙述，不正确的是( )
A．植物细胞培养技术的目的是为了获得大量有生理活性的次生代谢产物 B．植物细胞培养技术快速、高效，不受季节、外部环境等条件的限制
C．利用生物反应器悬浮培养人参细胞，提取人参皂苷，用于生产保健药品和美容护肤用品
D．植物细胞培养需要在一定的温度、pH等条件下进行，但不需要进行无菌操作
解析：选D。植物细胞培养和植物组织培养一样，整个培养过程必须在无菌条件下进行，否则培养基内将长出许多杂菌，与离体细胞争夺营养与生存空间，影响细胞增殖和细胞次级代谢产物的获取。A项所述为植物细胞培养的目的，B项为特点，C项为应用。
突破2 单倍体育种
2019-2020学年苏教版生物选修三新素养同步学案：第二章 第二节 植物细胞工程的应用 Word版含答案
