高中生物 專題2.1.2 植物細胞工程的實際應用課件 新人教版選修3.ppt

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2．1.2 植物細胞工程的實際應用,,專題2 細胞工程,學習導航,,專題2 細胞工程,一、植物繁殖的新途徑,遺傳特性,高效快速,產量和品質,馬鈴薯,性狀分離,氣候,地域,花藥的離體培養(yǎng),單倍體,純合子,穩(wěn)定遺傳,縮短,2．突變體的利用 (1)原理：____________。 (2)產生：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的____________而易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學物質等)的影響而產生突變。 (3)利用：從產生突變的個體中篩選出對人們有用的____________，進而培育成新品種。 (4)優(yōu)點：產生新基因、大幅度改良某些性狀。,基因突變,分生狀態(tài),突變體,三、細胞產物的工廠化生產 1．細胞產物種類：蛋白質、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 2．技術基礎：植物____________技術。 3．實例：我國利用植物組織培養(yǎng)技術實現了大量生產_______________；另外，三七、紫草和銀杏的____________也都已經實現了工廠化生產。,組織培養(yǎng),人參皂甙干粉,細胞產物,1．判一判 (1)微型繁殖能保持親本的一切性狀( ) (2)人工種子是由受精卵發(fā)育而來的( ) (3)突變體育種的原理是基因突變( ) (4)單倍體育種的目的是獲得單倍體本身( ),√,×,×,×,2．選一選 下列屬于植物細胞工程應用的是____________。 ①脫毒苗 ②抗毒苗 ③人工種子 ④天然種子 ⑤單倍體育種 ⑥多倍體育種,①③⑤,植物繁殖的新途徑,1．微型繁殖 (1)本質：微型繁殖只運用了植物組織培養(yǎng)技術，該過程只涉及有絲分裂，沒有減數分裂，因而屬于無性繁殖。 (2)優(yōu)點：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理，有利于進行工廠化培養(yǎng)。,2．人工種子 (1)組成：由胚狀體、人工種皮兩部分組成。如圖：,(2)人工種皮的要求： ①能保持胚狀體的活力，即要能透氣、透水，含有胚狀體發(fā)芽所需要的各種營養(yǎng)成分等； ②有利于貯藏、運輸和萌發(fā)，選取的材料要有韌性，耐壓，對胚狀體無毒害； ③還應含有農藥和殺菌劑,以防播種后害蟲及微生物的侵害; ④還要加入能促進胚狀體生長和發(fā)育的一些植物生長調節(jié) 劑、有益菌等。 (3)制作人工種皮的材料:海藻酸鈉、明膠、樹脂、瓊脂糖、淀粉等。,(4)胚狀體的要求： ①播種后能快速出苗； ②根和芽同步生長，活力強； ③形成的幼苗的形態(tài)與生長要正常。,(5)制備流程： 誘導植物愈傷組織的形成 ↓ 體細胞胚的誘導 ↓ 體細胞胚的成熟 ↓ 機械化包裝 ↓ 儲藏或種植,(6)優(yōu)點： ①解決了天然種子在遺傳上由于減數分裂過程中的重組現象造成的某些遺傳性狀的改變或繁殖能力差、結子困難等問題。 ②實現種子的工廠化生產，克服天然種子在生產上受季節(jié)限制的問題，提高農業(yè)的自動化程度。 ③試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。④用人工種子播種可以大大節(jié)約糧食。,3．作物脫毒 (1)病毒的特點：病毒是寄生性生物，在用種子繁殖或用植物根、莖無性繁殖過程中，種子、根、莖的細胞中可能攜帶著病毒并傳給下一代，使其繁殖的子代感染病毒。 (2)材料的選?。簱z測，植物的分生組織細胞中一般是不含病毒的。如果未被病毒感染的植株的分生組織用植物組織培養(yǎng)的方法培育成幼苗，用于生產，可以避免病毒對作物的影響，大大提高作物的產量。,特別提醒 “一個等于”和“一個不等于” (1)微型繁殖實際上是一種無性繁殖，繁殖過程的細胞分裂為有絲分裂，保持親子代遺傳特性的穩(wěn)定性。 (2)脫毒苗不等于抗毒苗，脫毒苗是選擇植物的莖尖(剛形成，不含有病毒)進行組織培養(yǎng)而獲得的，屬于細胞工程的范疇；而抗毒苗是把某抗病基因導入植物細胞，屬于基因工程的范疇。,制造人工種子的原理是在組織培養(yǎng)得到的“胚狀體”的最外面用一層有機膜包裹，并在薄膜以內放入一些營養(yǎng)物質，如圖所示。據此判斷下列說法不正確的是( ),A．“胚狀體”最外面的一層有機膜和里面營養(yǎng)物質分別具有種皮和胚乳的功能 B．“胚狀體”來源于離體的植物體細胞，其形成過程中要經過的生理變化大體上是脫分化和再分化 C．從保證人工種子正常的生命力及生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)上來看，其外部薄膜應具有全透性和能被微生物降解的特點 D．在人工種子萌發(fā)的過程中“胚狀體”細胞吸收營養(yǎng)液中的物質用于生長等 [解析] 從保證人工種子正常的生命力上來看，其外部薄膜應具有半透性，可以透氣和透水，但是不能讓薄膜以內的營養(yǎng)物質出來。 [答案] C,“人工種子”繁殖的后代屬于什么繁殖方式？會發(fā)生性狀分離嗎？ 提示：屬于無性繁殖。不會發(fā)生性狀分離，會保持親本的特性。,人工種子比天然種子有許多優(yōu)越性，下列對其優(yōu)越性的敘述不正確的是( ) A．可使自然狀態(tài)下不結子的植物得以繁殖 B．方便貯藏和運輸 C．可以隨意改變植物的遺傳性狀 D．可快速、大量繁殖,C,解析：人工種子是通過細胞工程完成的，所以可使在自然條件下不結實或珍貴的植物得以繁殖。天然種子的大量貯藏和運輸也是相當困難的，人工種子則克服了這些缺點，人工種子外層是起保護作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運輸。天然種子在生產上受季節(jié)的限制,植物在自然狀態(tài)下一般每年只能繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次，而人工種子的生產則不受季節(jié)限制，而且快捷高效。培育人工種子的目的主要是為了使在自然條件下不結實或珍貴的植物得以繁殖，保持其優(yōu)良的遺傳性狀。,作物新品種的培育,1．體細胞誘變育種 (1)過程：,(2)原理：基因突變和植物細胞的全能性。 (3)優(yōu)點：提高愈傷組織的突變率，可以獲得高抗、高產、優(yōu)質、抗逆的新品種，加快了育種進程。 (4)缺點： ①突變不定向，需要處理大量突變材料。 ②突變體中符合人們需要、有利的品種比較少。,2．單倍體、基因工程和植物細胞工程育種的比較,染色體變異、組織培養(yǎng),基因重組,細胞的全能性,選擇親本→有性雜交→F1產生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株→誘導染色體加倍獲得可育純合子→選擇所需要的類型,提取目的基因→構建基因表達載體→導入受體細胞→基因表達→篩選出符合要求的新品種,去細胞壁→細胞融合→組織培養(yǎng),明顯縮短育種年限，加速育種進程,不受種屬限制，可根據人類的需要，有目的地進行,克服遠緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種,技術較復雜，需與雜交育種結合，多限于植物,可能會引起生態(tài)危機，技術難度大,技術復雜，難度大,特別提醒 單倍體育種與多倍體育種 二者均需用秋水仙素誘導染色體數目加倍，單倍體育種需要植物組織培養(yǎng)先獲得單倍體幼苗，而多倍體育種過程中不需植物組織培養(yǎng)技術，擴大培養(yǎng)多倍體時可用植物組織培養(yǎng)(如擴大培養(yǎng)三倍體無子西瓜幼苗)。,(2014·金華高二期中)如圖為幾種育種方法示意圖，據圖回答：,(1)①④方向所示的途徑表示________育種方法，⑦過程所示的育種方法叫做__________________。 (2)②過程中常用的方法是________________，③⑦過程中最常采用的藥劑是______________。 (3)⑤過程可發(fā)生在生物個體發(fā)育的________時期，但是，一般發(fā)生在________細胞中才具有遺傳性。,雜交,多倍體育種,花藥離體培養(yǎng),秋水仙素,任何,生殖,(4)⑨過程叫________。⑩過程中影響植物根、芽發(fā)生的兩種激素是____________________。 (5)由⑧→⑩的過程中涉及的生物技術有________________________________________。 (6)植物體細胞雜交技術解決了育種過程中的______________________________問題。,脫分化,生長素和細胞分裂素,植物體細胞雜交技術、植物組織培養(yǎng)技術,遠緣雜交不親和(或生殖隔離),[解析] 本題中通過①④過程獲得新品種的方法是雜交育種;①②③過程是單倍體育種；⑤⑥過程是誘變育種；⑦過程是多倍體育種；⑧⑨⑩是體細胞雜交育種和植物組織培養(yǎng)得到人工種子的育種方法。(1)圖中①④途徑為雜交育種，⑦過程是多倍體育種；(2)②過程是花藥離體培養(yǎng)；③⑦過程都要誘導染色體數目加倍，最常用的藥劑是秋水仙素；(3)⑤過程是基因突變，它發(fā)生在生物個體發(fā)育的任何時期，一般發(fā)生在生殖細胞中才具有遺傳性；(4)⑨過程是脫分化操作；⑩過程是再分化過程，其中影響植物根、芽發(fā)生的兩種激素是生長素和細胞分裂素；(5)由⑧⑩的過程中涉及的生物技術有植物體細胞雜交技術、植物組織培養(yǎng)技術；(6)植物體細胞雜交技術解決了育種過程中遠緣雜交不親和的問題。,依據不同育種需求選擇不同的育種方法 (1)將兩親本的兩個不同優(yōu)良性狀集中于同一生物體，可利用雜交育種，亦可利用單倍體育種。 (2)要求快速育種，則運用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結合的方法。 (4)要求提高品種產量，提高營養(yǎng)物質含量，可運用多倍體育種。 (5)要求短期內大面積繁殖某一品種的植物，可采用植物微型繁殖技術。 (6)從不同物種中獲取某基因，采用基因工程，而從不同物種中獲取成套遺傳信息可采用細胞雜交技術。,下列四個選項中，肯定沒有采用植物組織培養(yǎng)技術的一項是 ( ) A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株 B．秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株 C．基因工程培育的抗棉鈴蟲的棉花植株 D．細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株 解析：花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株運用了植物組織培養(yǎng)技術，基因工程培育抗棉鈴蟲的棉花植株、細胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株都運用了植物組織培養(yǎng)技術；秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗得到多倍體植株未用到植物組織培養(yǎng)技術。,B,