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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖 (1)概念:用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 (2)特點(diǎn):可保持優(yōu)良品種的遺傳特性,高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。 2.作物脫毒 (1)病毒危害:作物感染的病毒很容易通過扦插、嫁接等無性繁殖方式傳播給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累,就會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低,品質(zhì)變差。 (2)方法:選擇植物無毒的莖尖組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。原因是分生區(qū)附近的病毒極少,甚至無病毒。,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,3.神奇的人工種子 (1)概念:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料,經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。 (2)優(yōu)點(diǎn):①后代無性狀分離,可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性;②不受季節(jié)、氣候和地域的限制。,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,(1)什么是胚狀體? 提示胚狀體是指在組織培養(yǎng)過程中,在植物組織塊或愈傷組織上產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu),它與正常受精卵發(fā)育形成的胚有類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)育過程。 (2)人工種皮應(yīng)含有哪些物質(zhì)? 提示適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及抗生素等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育,還可以向人工種皮中加入一些植物激素。 (3)人工種子萌發(fā)形成的幼苗有什么優(yōu)點(diǎn)? 提示①不發(fā)生性狀分離。 ②不受季節(jié)、氣候和地域的限制。,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、作物新品種的培育 1.單倍體育種 (1)方法:花藥離體培養(yǎng)→單倍體植株→染色體加倍(秋水仙素處理)→純合子植株。 (2)優(yōu)點(diǎn):①后代是純合子(填“純合子”或“雜合子”),能穩(wěn)定遺傳。 ②明顯縮短了育種的年限。 2.突變體的利用 (1)產(chǎn)生原因:在植物組織培養(yǎng)過程中,易受到培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。 (2)利用:篩選出對人們有用的突變體,進(jìn)而培育成新品種。,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,為什么在植物組織培養(yǎng)過程中,較易發(fā)生突變?這實(shí)際上是哪一種突變? 提示在植物的組織培養(yǎng)過程中,由于培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分裂狀態(tài),易受外界條件的影響而發(fā)生突變。體細(xì)胞突變。,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1.細(xì)胞產(chǎn)物的種類:蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 2.技術(shù):植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 3.實(shí)例:我國利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大量生產(chǎn)人參皂甙干粉;另外三七、紫草和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物也都已實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。 細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)中只需要將外植體培養(yǎng)到哪個(gè)階段即可? 提示愈傷組織階段。,,,,,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、植物繁殖的新途徑 1.微型繁殖 (1)本質(zhì):微型繁殖只運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),該過程只涉及有絲分裂,沒有減數(shù)分裂,因而屬于無性繁殖。 (2)優(yōu)點(diǎn):能保持親本的優(yōu)良性狀,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(jìn)行工廠化培養(yǎng)。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.作物脫毒 (1)原理: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(xì)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。從而導(dǎo)致作物品種的嚴(yán)重退化、減產(chǎn)和品質(zhì)降低。據(jù)檢測,植物的分生組織細(xì)胞中一般不含病毒或病毒很少,利用植物分生組織進(jìn)行培養(yǎng)可以使新長成的植株脫去病毒。 (2)選材:無病毒或病毒極少的莖尖或根尖。 (3)優(yōu)點(diǎn):獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的無病毒植株。 (4)用到的現(xiàn)代生物技術(shù):植物組織培養(yǎng)。 (5)實(shí)例:脫毒馬鈴薯比未經(jīng)脫毒的馬鈴薯增產(chǎn)約50%以上。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,3.人工種子 (1)組成圖示: 人工種子的結(jié)構(gòu)示意圖 (2)胚狀體:人工種子的主要成分,也可以是不定芽、頂芽和腋芽等。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(3)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(yùn)輸和萌發(fā),選取的材料要有韌性,耐壓,對胚狀體無毒害。 ③應(yīng)含有農(nóng)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(jìn)胚狀體生長和發(fā)育的一些植物生長調(diào)節(jié)劑、有益菌等。 (4)用到的現(xiàn)代生物技術(shù):植物組織培養(yǎng)。 (5)繁殖方式:無性繁殖。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 人工種子是人們模仿天然種子的結(jié)構(gòu)制造出來的生命有機(jī)體,它能像種子一樣萌發(fā)生長,長成植物。人工種子的核心部件是個(gè)被外層物包埋的具有類似于胚功能的胚狀體。將胚狀體包埋在一個(gè)能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中,便成了所謂的“人工種子”。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,請回答下列問題。 (1)制作人工種子依據(jù)的原理是 ,經(jīng)過 技術(shù)培育而成。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作種子的哪部分結(jié)構(gòu)? 。 (3)某二倍體植物基因型為DdTt,采用花藥離體培養(yǎng)的方法,可將該植物的花粉培育成“花粉胚”,也可制成人工種子,這種種子萌發(fā)形成的個(gè)體為 ,基因型為 。 (4)如果外植體為植物的莖尖,通過①的處理可使細(xì)胞彼此分離,可加入 。 A.15%的鹽酸 B.淀粉酶 C.果膠酶 D.胰蛋白酶 (5)②表示脫分化過程,其實(shí)質(zhì)是 ;③表示再分化過程,其實(shí)質(zhì)是 。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析(1)制作人工種子依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性,經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育而成。(2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作是提供營養(yǎng)的胚乳或子葉。(3)某二倍體植物基因型為DdTt,采用花藥離體培養(yǎng)的方法,可培育成“花粉胚”,也可制成人工種子,該種子萌發(fā)形成的個(gè)體為單倍體,其基因型有DT、Dt、dT、dt。(4)如果外植體為植物的莖尖,通過①的處理可使細(xì)胞彼此分離,可加入果膠酶使細(xì)胞間的物質(zhì)分解。(5)②表示脫分化過程,其實(shí)質(zhì)是使細(xì)胞恢復(fù)分裂;③表示再分化過程,其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變。 答案(1)植物細(xì)胞的全能性 植物組織培養(yǎng) (2)胚乳或子葉 (3)單倍體 DT、Dt、dT、dt (4)C (5)使細(xì)胞恢復(fù)分裂 基因的選擇性表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,對人工種子正確的解釋是( ) A.通過科學(xué)手段人工合成的種子 B.種皮能夠自我生成 C.利用植物組織培養(yǎng)獲得的種子 D.人工種子發(fā)芽率低 解析人工種子是用植物組織培養(yǎng)的方法,誘導(dǎo)離體的植物組織形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體,經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子,是植物組織培養(yǎng)的一個(gè)應(yīng)用。 答案C,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(1)人工種子的優(yōu)點(diǎn) ①可提高植物的繁殖能力:可使自然條件下不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物得以繁殖。 ②可固定雜種優(yōu)勢:對于具有雜種優(yōu)勢的個(gè)體進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得人工種子,可防止后代出現(xiàn)性狀分離。 ③可人為控制植物的生長發(fā)育與抗逆性:在人工胚乳中可加入除草劑、弱病毒、殺菌劑、農(nóng)藥、抑制休眠的物質(zhì)及對植物生長有益的細(xì)菌等,使其具備抗逆性和耐貯性等優(yōu)良特性,也可添加激素類等物質(zhì)調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。 (2)人工種子存在的問題 ①植物產(chǎn)生胚狀體能力弱,難以形成同步化的有強(qiáng)活力的胚狀體。 ②成本較高,運(yùn)輸、貯藏以及機(jī)械化播種問題也未解決。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、作物新品種的培育 1.單倍體育種 (1)原理:染色體變異。 (2)過程: (3)優(yōu)點(diǎn):可明顯縮短育種年限。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.體細(xì)胞誘變育種 (1)過程: (2)原理:基因突變和植物細(xì)胞的全能性。 (3)優(yōu)點(diǎn):提高愈傷組織的突變率,可以獲得高抗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新品種,加快了育種進(jìn)程。 (4)缺點(diǎn): ①突變不定向,需要處理大量材料; ②突變少利多害,符合人們需要、有利的品種比較少。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,3.突變體的利用 植物組織培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài),容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變。從這些產(chǎn)生突變的個(gè)體中可以篩選出對人們有用的突變體,進(jìn)而培育成新品種。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 下圖為幾種育種方法示意圖,據(jù)圖回答下列問題。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,(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 。 (2)②過程中常用的方法是 ,③⑦過程中最常采用的試劑是 。 (3)⑤過程發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的 時(shí)期,但是一般發(fā)生在 細(xì)胞中才具有遺傳性。 (4)⑧→⑩的過程中涉及的生物技術(shù)有 。 (5)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)解決了育種過程中的 問題。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,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過程是利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到人工種子的育種方法。③⑦過程都要誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍,最常用的試劑是秋水仙素;⑤過程是基因突變,它發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的各個(gè)時(shí)期,一般發(fā)生在生殖細(xì)胞中才具有遺傳性;體細(xì)胞雜交技術(shù)解決了育種過程中遠(yuǎn)緣雜交不親和的問題。 答案(1)雜交 多倍體育種 (2)花藥離體培養(yǎng) 秋水仙素 (3)任何 生殖 (4)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù) (5)遠(yuǎn)緣雜交不親和,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,對下列生產(chǎn)實(shí)踐中所利用的育種技術(shù)和原理對應(yīng)錯(cuò)誤的是( ) ①水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍,獲得基因型純合新品種 ②抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,獲得抗蟲矮稈小麥 ③將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株 ④用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆 A.①屬于單倍體育種、原理是染色體變異 B.②屬于雜交育種、原理是基因重組 C.③屬于基因工程、原理是植物細(xì)胞全能性 D.④屬于誘變育種、原理是基因突變,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)獲得單倍體,用秋水仙素處理幼苗使染色體加倍,獲得基因型純合新品種,屬于單倍體育種,原理是染色體變異,A項(xiàng)正確;讓抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,得F1再自交,從F2中選出抗蟲矮稈小麥,屬于雜交育種,原理是基因重組,B項(xiàng)正確;利用基因工程技術(shù)將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株,屬于基因工程,原理是基因重組,C項(xiàng)錯(cuò)誤;用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,產(chǎn)生新的基因,從而獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆,屬于誘變育種,原理是基因突變,D項(xiàng)正確。 答案C,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,單倍體育種、基因工程育種和植物細(xì)胞工程育種的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,1.正確理解人工種子 誤以為人工種子所有部分都是植物組織培養(yǎng)的產(chǎn)物。人工種子中只有胚狀體(或不定芽、頂芽、腋芽)部分是植物組織培養(yǎng)的產(chǎn)物。天然種子會因有性生殖而引起基因重組,造成某些遺傳性狀的改變,而人工種子實(shí)際上是無性生殖,所以可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。,【例1】 科學(xué)家從懸浮培養(yǎng)的單細(xì)胞、離體花粉或胚囊中,通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得胚狀結(jié)構(gòu)(胚狀體),并將其包埋在一個(gè)能提供營養(yǎng)的膠質(zhì)中,外包裹上人造種皮,便制成了“人工種子”。 (1)簡要?dú)w納“離體的細(xì)胞”進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得胚狀體的過程。 。 (2)“人工種子”可大體由 部分組成,包埋胚狀體的膠質(zhì)可看作玉米種子的 結(jié)構(gòu)?！叭斯しN皮”的制備是 結(jié)構(gòu)和功能的研究深入到分子水平的體現(xiàn)。 (3)由“人工種子”萌發(fā)出的植株是否可育?,解析(1)簡要?dú)w納“離體的細(xì)胞”進(jìn)行植物組織培養(yǎng)獲得胚狀體的過程:離體的細(xì)胞脫分化形成愈傷組織,再分化生根發(fā)芽形成胚狀體。(2)“人工種子”可大體由胚狀體、包埋胚狀體的膠質(zhì)以及人工種皮三部分組成。包埋胚狀體的膠質(zhì)為種子萌發(fā)時(shí)提供營養(yǎng),故可看作玉米種子的胚乳?！叭嗽旆N皮”的制備是生物膜結(jié)構(gòu)和功能的研究深入到分子水平的體現(xiàn)。(3)由花粉培養(yǎng)發(fā)育成的植株一般不可育,由體細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成的植株則是可育的。,,2.脫毒苗≠抗毒苗 脫毒苗是選擇植物的莖尖(剛形成,不含有病毒)進(jìn)行組織培養(yǎng)而獲得的,屬于細(xì)胞工程范疇。抗毒苗是把某抗病基因?qū)胧荏w細(xì)胞中,并通過一定的方法培養(yǎng)形成的,屬于基因工程的范疇。 【例2】 馬鈴薯是種植廣泛的農(nóng)作物,病毒侵染后導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降,培育脫毒和抗毒的馬鈴薯品種是提高產(chǎn)量的有效方法。請分析并回答下列問題。 (1)馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒,因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中,經(jīng)過人工培養(yǎng)獲得脫毒苗。培養(yǎng)基中添加的生長素和細(xì)胞分裂素的作用是促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)行 。誘導(dǎo)離體細(xì)胞經(jīng)過 完成組織培養(yǎng)過程,從而形成脫毒苗。為監(jiān)控脫毒苗的質(zhì)量,可采用 的方法檢測病毒的基因,也可采用 的方法檢測病毒的蛋白質(zhì)。,(2)研究人員研究了莖尖外植體大小對苗的成活率和脫毒率的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖: 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,莖尖越小, ,因此馬鈴薯脫毒培養(yǎng)中莖尖外植體的適宜大小為 。,(3)為獲得抗病毒的馬鈴薯植株,往往采用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將病毒復(fù)制酶基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯體內(nèi),其過程大致如下圖所示。 圖示過程中,將目的基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞使用了 法。該方法先將目的基因插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的 上,然后通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并插入到植物細(xì)胞的 上。導(dǎo)入農(nóng)桿菌時(shí),首先要構(gòu)建基因表達(dá)載體,這里需要的工具酶有 ,還要用 處理土壤農(nóng)桿菌,,使之轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài),然后將它們在緩沖液中混合培養(yǎng)以完成轉(zhuǎn)化過程。為了便于檢出轉(zhuǎn)化成功的農(nóng)桿菌,需要基因表達(dá)載體上含有 。目的基因在馬鈴薯體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄,可采用的檢測方法是 。該轉(zhuǎn)基因馬鈴薯產(chǎn)生的配子中 (填“一定”或“不一定”)含有目的基因。,解析(1)培養(yǎng)基中添加的生長素和細(xì)胞分裂素的作用是促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,誘導(dǎo)離體的組織或細(xì)胞經(jīng)過脫分化形成愈傷組織,再經(jīng)過再分化形成幼苗;檢測脫毒苗質(zhì)量,從基因角度采用DNA分子雜交技術(shù)檢測,也可從蛋白質(zhì)分子角度采用抗原—抗體雜交技術(shù)。(2)由圖可知,莖尖越小,脫毒率越高,成苗率越低,在莖尖外植體的大小為0.27 mm時(shí),脫毒率和成苗率均較高,因此馬鈴薯脫毒培養(yǎng)中莖尖外植體的適宜大小為0.27 mm。(3)圖示過程中,將目的基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞使用了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,該方法先將目的基因插入到農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上,然后通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并插入到植物細(xì)胞的染色體上。導(dǎo)入農(nóng)桿菌時(shí),首先要構(gòu)建基因表達(dá)載體,這里需要的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶,還要用Ca2+處理土壤農(nóng)桿菌,使之轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài),,然后將它們在緩沖液中混合培養(yǎng)以完成轉(zhuǎn)化過程。為了便于檢出轉(zhuǎn)化成功的農(nóng)桿菌,需要基因表達(dá)載體上含有標(biāo)記基因。目的基因在馬鈴薯體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄,可采用的檢測方法是分子雜交。由于該轉(zhuǎn)基因馬鈴薯中可能只有一條染色體上含有目的基因,所以其產(chǎn)生的配子中不一定含有目的基因。,答案(1)有絲分裂 脫分化和再分化 DNA分子雜交 抗原—抗體雜交 (2)脫毒率越高,成苗率越低 0.27 mm (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 T-DNA 染色體 限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶 Ca2+ 標(biāo)記基因 分子雜交 不一定,,