2019-2020年高中生物 細胞工程 植物細胞工程的實際應用教案 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物 細胞工程 植物細胞工程的實際應用教案 新人教版選修3 課標要求 1、能力要求 1、理解微型繁殖技術的應用 2、了解單倍體育種過程和優(yōu)點 3、了解細胞產物的的生產和意義 2、內容要求 1、掌握微型繁殖和植物組織培養(yǎng)的聯(lián)系 2、掌握作物脫毒、人工種子的制備過程和意義 3、了解單倍體育種和突變體的利用 4、了解細胞產物的例子 微型繁殖 作物脫毒 人工種子 植物細胞工程的實際應用 植物繁殖的新途徑 單倍體育種 突變體的利用 細胞產物的工廠化生產 知識網絡體系 作物新品種的培育 重難熱點歸納 1、 微型繁殖與無性生殖 微型繁殖是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，實際上是無性生殖的一種。在繁殖的過程中，細胞進行有絲分裂，因此親、子代細胞內DNA相同，具有相同的基因，因此能保證親、子代遺傳特性不變。利用這種技術能高效快速實現(xiàn)種苗的大量繁殖。 2、 微型繁殖與作物脫毒、人工種子、單倍體育種 作物脫毒、人工種子、單倍體育種的培育過程均有采用微型繁殖的技術。作物脫毒主要是強調微型繁殖的取材一定是無毒(的如莖尖、根尖)，才能繁殖出無毒的幼苗。 人工種子采用的還是微型繁殖的技術，但是只需培育得到胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽，包上人工種皮就可形成人工種子。人工種子與微型繁殖得到的幼苗一樣能保持親本的優(yōu)良性狀，另外還可不受氣候、季節(jié)和地域的限制。 單倍體育種的優(yōu)點是后代無性狀分離，后代都是純合子，能夠穩(wěn)定遺傳，明顯縮短育種年限。單倍體育種從本質上說屬于有性生殖，這一點與微型繁殖有所區(qū)別。但單倍體育種首先要進行花藥離體培養(yǎng)，采用還是微型繁殖的技術，然后用秋水仙素處理，獲得純合子。 經典例題剖析 1.甘薯種植多年后易積累病毒而導致品種退化。目前生產上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質和產量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細胞的 A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性 解析]考查植物組織培養(yǎng)的原理、過程。植物組織培養(yǎng)的原理是植物細胞的全能性。過程是：離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體。此過程是一個無性繁殖的過程，細胞數(shù)目增多的方式是有絲分裂，并且涉及細胞的分化。 答案]C 2.基因型為AaBb的水稻(含24條染色體)的花藥通過無菌操作接入試管后，在一定條件下形成試管苗，問： (1)愈傷組織是花粉細胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細胞團，愈傷組織形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得_____________等營養(yǎng)物質。 (2)要促進花粉細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應有_____________和________________兩類激素。 (3)愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原因是_____________能利用光能制造有機物，供試管苗生長發(fā)育。 (4)試管苗的細胞核中含_________條脫氧核糖核苷酸鏈。 (5)培育成的試管苗可能出現(xiàn)的基因型有_____________。 解析]考查對植物組織培養(yǎng)過程的掌握。要準確解答此題需要從以下幾個方面入手： ①愈傷組織的形成過程中，不斷地從培養(yǎng)基中吸取營養(yǎng)。供生物細胞生活的營養(yǎng)物質主要有無機物(水、無機鹽)、有機物(糖類、脂類、蛋白質、維生素)等物質。 ②植物激素的種類很多，要促進花粉細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應有細胞分裂素和植物生長素兩大類。 ③試管苗是花藥離體培養(yǎng)后得到的單倍體植株。其有葉綠體，可以進行光合作用。 ④單倍體是指體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體，由水稻的基因型為AaBb可知此水稻為二倍體。已知水稻的體細胞中含有24條染色體，則單倍體細胞中含有12條染色體，12個DNA分子。每個DNA分子由兩條平行的脫氧核糖核苷酸鏈盤旋而成，所以試管苗的細胞核中含有24條脫氧核苷酸鏈。基因型為AaBb的水稻產生配子時，依據(jù)基因的自由組合定律，結果♀、♂配子各有四種，即AB、aB、Ab、ab。 答案](1)水、無機鹽、維生素和小分子有機物 (2)細胞分裂素 植物生長素 (3)葉綠體 (4)24 (5)AB、aB、Ab、ab 基礎試題訓練 一、選擇題 1．馬鈴薯利用它的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產，為此農戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是 (　 ) A．選擇優(yōu)良品種進行雜交 B．進行遠緣植物體細胞雜交 C．利有芽尖進行組織培養(yǎng) D．人工誘導基因突變 2．用植物組織培養(yǎng)技術，可以培養(yǎng)或生產出 (　 ) A．食品添加劑 B．無病毒植物 C.人工種子 D．前三項都是 3.甘薯種植多年后易積累病毒而導致品種退化。目前生產上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質和產量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細胞的(　 ) A.有絲分裂 B.分化 C.減數(shù)分裂 D.全能性 4．科學工作者把胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點是 (　 ) A．彼此性狀相似 B．變異頻率較高 C．單倍體 D．都是純合子 5．水稻(基因型為AaBb)的花藥通過無菌操作，接入試管，經過如下過程培育試管苗。以 下選項中正確的是( ) A．a用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過有絲分裂產生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長發(fā)育不需要光照 B．a用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株； b通過減數(shù)分裂產生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應有生長素和細胞分裂素；d試管苗的生長發(fā)育不需光照 C．a用花藥離體培養(yǎng)法獲得單倍體植株；b通過有絲分裂產生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應有生長素和細胞分裂素；d試管苗的生長發(fā)育需要光照 D．a用花藥離體培養(yǎng)法獲得二倍體植株；b通過有絲分裂產生愈傷組織；c培養(yǎng)基中至少應有乙烯和脫落酸；d試管苗的生長發(fā)育需要光照 6．植物的微型繁殖技術是指( ) A．植物體細胞雜交技術 B．嫁接 C．營養(yǎng)繁殖 D．植物組織培養(yǎng) 7．下列哪一項不是單倍體育種的優(yōu)點 ( ) A．縮短育種年限 B．變異率高 C．得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種 D．節(jié)約人力、物力 8．胚狀體是在植物組織培養(yǎng)的哪一階段上獲得的( ) A．愈傷組織 B．再分化 C．形成完整蜘蛛 D．取離體組織 9．人參皂苷干粉可以通過下列何種技術獲得 ( ) A．雜交育種 B．植物細胞培養(yǎng) C．多倍體育種 D．單倍體育種 10．運用植物組織培養(yǎng)技術，可以培育或生產出( ) A．細胞產物__生物堿 B．無病毒植物 C．人工種子 D．以上都是 11．下列四個選項中沒有采取植物組織培養(yǎng)技術的是 ( ) A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株 B．秋水仙素處理幼苗獲得多倍體植株 C．人工種子的培育 D．“番茄__馬鈴薯”雜種植株的培育過程 12．植物的微型繁殖的優(yōu)點是( ) A．取材少 B．培養(yǎng)周期短 C．繁殖率高 D．以上都是 13．對人工種子正確的解釋是( ) A．通過科學手段人工合成的種子 B．利用植物組織培養(yǎng)技術獲得的種子 C．種皮能自我生成的種子 D．人工種子發(fā)芽率低 14．(xx，廣東)兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的方法是( ) A．單倍體育種 B．雜交育種 c．人工誘變育種 D．細胞工程育種 15．下列敘述中，與植物體細胞雜交密切相關的是ABC A利用離心、振動、電刺激等誘導 B 利用聚乙二醇(PEG)等試劑誘導 C 克服遠緣雜交不親和的障礙 D 快速繁殖、培育無病毒植物 二、非選擇題 1.植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中加有激素。下表是培養(yǎng)基中兩種植物激素在不同比例時的實驗結果。請分析回答： 1 2 3 4 激素種類及 濃度關系 6_BA 6_BA＞IBA 6_BA=IBA 6_BA＜IBA 結果 組織塊產生愈 傷組織 愈傷組織分化 出芽 愈傷組織不斷 生長 愈傷組織有長根趨勢 (1)6_BA屬于_____________類激素，它的作用是________________。 (2)IBA屬于_____________類激素，它在本實驗中的作用是__________________。 (3)在植物組織培養(yǎng)中，脫分化可用的激素組合是實驗_____________和實驗_____________中的激素濃度關系，再分化時可用的激素組合是實驗_____________和實驗_____________中的激素濃度關系。 (4)植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中，除激素外，還必須含有_______________________，它的成分至少應該含有_______________________、_______________________等。 (5)判斷愈傷組織是否產生，依據(jù)是看是否產生了____________的細胞。 2.植物組織培養(yǎng)技術應用廣泛。科學家通過植物組織培養(yǎng)方法，誘導離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結構，然后將胚狀體包埋在個億 能提供營養(yǎng)的膠質中，便形成“人工種子”。我國科學家利用組織培養(yǎng)技術已成功地在煙草、水稻、小麥等植物上誘導出胚狀體。 (1)通過試管培養(yǎng)植物組織，獲得胚狀體要經過_____________、_____________過程。 (2)用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中除了植物激素、蔗糖和維生素等有機物外，還應有____________，且操作過程應在____________條件下進行。 (3)若胚狀體在試管中繼續(xù)培養(yǎng)，則可培育出完整的植株幼苗，這體現(xiàn)了植物細胞的____________。 3．美國科學家將分離得到的成熟胡蘿卜根的韌皮部細胞進行培養(yǎng)，由單個細胞發(fā)育成完整的新植株(如下圖)。請據(jù)圖回答： (1)這種生殖方式屬于___________________。 (2)圖中③過程叫________________，④過程叫_____________，此處的“細胞團”在生物學上叫做_______________________。 (3)本實驗說明植物細胞具有___________________。 (4)在培養(yǎng)試管植物時，試管內應加入植物所必需的礦質元素。其中應大量供給的元素是___________________。 4.中科院上海植物生理生態(tài)研究所在“神舟四號”飛船進入太空后為一對“新人”__黃花煙草原生質體和革新一號煙草原生質體舉辦了特殊的“婚禮”。將兩個“新人”放入融合器中，當充滿液體的融合器加上直流電場，兩個原本相互游離的細胞一下子貼到一起，開始了“竊竊私語”。緊接著，在瞬間高壓脈沖的作用下，細胞膜被擊出了一個小孔，透過這微小的空間，兩股細胞質展開了“心靈溝通”。漸漸地，細胞核也扭擺著“親熱”起來，20min后，它們倆已是你中有我，我中有你，一個新生命就這樣誕生了。地面實驗結果顯示：用于融洽的兩個“新人”，一個開的是粉花(標記為“一號”)，一個開的是黃花(標記為“二號”)融合后的細胞再生植株開的是黃花，但形狀卻和一號相同(稱“一號形狀”，另一個稱“二號形狀”)。這種“太空煙草”比普通煙草個子矮，株稈粗，煙葉多，是我國太空育種試驗的一項重大成果。據(jù)此回答下列問題： (1)由于細胞的密度不同，因此在地面上進行細胞融合非常困難。從理論上講，在太空中細胞更容易融合，可能的原因是______________。在顯微鏡下觀察，“新人”的細胞膜融合在一起，使細胞呈圓球狀，這是因為膜具有_____________特性。“細胞婚禮”中用到的誘導融合技術是__________________。 (2)兩種煙草原生質體融合時，________類型是我們需要的，這樣的細胞經組織培養(yǎng)后，再生的植株屬____________倍體。 (3)植物體細胞融合技術與傳統(tǒng)的有性雜交相比，其優(yōu)點是_____________。 (4)“太空煙草”能穩(wěn)定遺傳嗎？為什么？______________________________。 。 創(chuàng)新應用訓練 1．傳統(tǒng)農作物育種途徑往往是通過雜交獲得，隨著生物工程技術的不斷發(fā)展，新品種的培育途徑逐漸被擴寬。目前至少有7種培育農作物新品種的途徑被廣泛應用。下圖為水稻的幾種不同的育種方法示意圖。請據(jù)圖回答： (1)圖中A、D方向所示的途徑表示_____________育種方式，A→B→C的途徑表示_____________育種方式。兩個親本的基因型分別為AAbb和aaBB，這兩對基因按自由組合定律遺傳,要培育出基因型為aabb的新品種，最簡捷的途徑是__________。這兩種育種方式相比較，后者優(yōu)越性主要表現(xiàn)在____________________________________。 (2)B方法為________________________。 (3)E方法原理為________________________。上述培育新品種的方法中原理相同的有_______________。 (4)G所示過程可以采用花粉粒通道法，這是基因工程操作“四步曲”的___________環(huán)節(jié)。檢測目的基因是否表達的方法有_______________。 (5)科學家從懸浮培養(yǎng)的單細胞或胚囊中，通過植物組織培養(yǎng)技術獲得胚狀體，并將其包埋在一個能提供營養(yǎng)的膠質中，外包裹上人造種皮，制成人工種子。目前，我國科學家利用植物組織培養(yǎng)技術已在煙草、水稻、小麥和玉米等植物上成功誘導出胚狀體，而美、日等國正著手將人工種子商品化。離體細胞進行植物組織培養(yǎng)獲得胚狀體需要通過______________、____________過程。人工種子中包埋胚狀體的膠質可看作玉米種子的________結構。 (6)由人工種子萌發(fā)出的植株與天然種子萌發(fā)出的植株有何區(qū)別？___________________________________________ 參考答案： 一、選擇題 CDCAC DBBBD BDBA(ABC) 二、非選擇題 1、(1)細胞分裂素 促進細胞分裂 (2)生長素 促進生根 (3) 1 3 2 4 (4)營養(yǎng)物質 有機物 礦質元素 (5)排列松散、無定形、高度液泡化 2、 (1)脫分化 再分化(2)水和無機鹽 無菌(3)全能性 3、(1)無性生殖 (2)脫分化 再分化 愈傷組織 (3)全能性 (4)N、P、S、K、Ca、Mg 4.(1)重力作用很弱 細胞膜有具一定的流動性 電刺激誘導融合 (2)自身融合 多(或四) (3)克服了遠緣雜交不親和的障礙 (4)如果“太空煙草”為純合子，無性繁殖和有性繁殖都能穩(wěn)定遺傳；如果為雜合子，無性繁殖能穩(wěn)定遺傳，有性繁殖會出現(xiàn)性狀分離。培養(yǎng)過程中也可能會發(fā)生基因突變 三、應用創(chuàng)新 1、(1)雜交育種1 單倍體育種1 A→B→C1 能較快得到純合體，縮短育種年限1 (2)花藥離體培養(yǎng)1 (3)基因突變1 A、D和G(或B、K、F)2 (4)目的基因導入受體細胞 1 DNA雜交等1 (5)脫分化 1 再分化 1 胚乳1 (6)天然種子萌發(fā)出的植株屬于有性生殖，可能因性狀分離而喪失其優(yōu)良特性