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2．1.2 植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用,,專題2 細(xì)胞工程,學(xué)習(xí)導(dǎo)航,,專題2 細(xì)胞工程,一、植物繁殖的新途徑,遺傳特性,高效快速,產(chǎn)量和品質(zhì),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(chǎn)生：在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)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(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。 (3)利用：從產(chǎn)生突變的個(gè)體中篩選出對(duì)人們有用的____________，進(jìn)而培育成新品種。 (4)優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)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(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 1．細(xì)胞產(chǎn)物種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。 2．技術(shù)基礎(chǔ)：植物____________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)_______________；另外，三七、紫草和銀杏的____________也都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。,組織培養(yǎng),人參皂甙干粉,細(xì)胞產(chǎn)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(xì)胞工程應(yīng)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(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)：使用材料少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理，有利于進(jìn)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(yíng)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(duì)胚狀體無毒害； ③還應(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(zhǎng)和發(fā)育的一些植物生長(zhǎng)調(diào)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(zhǎng)，活力強(qiáng)； ③形成的幼苗的形態(tài)與生長(zhǎng)要正常。,(5)制備流程： 誘導(dǎo)植物愈傷組織的形成 ↓ 體細(xì)胞胚的誘導(dǎo) ↓ 體細(xì)胞胚的成熟 ↓ 機(jī)械化包裝 ↓ 儲(chǔ)藏或種植,(6)優(yōu)點(diǎn)： ①解決了天然種子在遺傳上由于減數(shù)分裂過程中的重組現(xiàn)象造成的某些遺傳性狀的改變或繁殖能力差、結(jié)子困難等問題。 ②實(shí)現(xiàn)種子的工廠化生產(chǎn)，克服天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制的問題，提高農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度。 ③試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)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(yùn)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(diǎn)：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。 (2)材料的選?。簱?jù)檢測(cè)，植物的分生組織細(xì)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(chǎn)，可以避免病毒對(duì)作物的影響，大大提高作物的產(chǎn)量。,特別提醒 “一個(gè)等于”和“一個(gè)不等于” (1)微型繁殖實(shí)際上是一種無性繁殖，繁殖過程的細(xì)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(jìn)行組織培養(yǎng)而獲得的，屬于細(xì)胞工程的范疇；而抗毒苗是把某抗病基因?qū)胫参锛?xì)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(jī)膜包裹，并在薄膜以內(nèi)放入一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如圖所示。據(jù)此判斷下列說法不正確的是( ),A．“胚狀體”最外面的一層有機(jī)膜和里面營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)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(xì)胞，其形成過程中要經(jīng)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(zhì)循環(huán)上來看，其外部薄膜應(yīng)具有全透性和能被微生物降解的特點(diǎn) D．在人工種子萌發(fā)的過程中“胚狀體”細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)液中的物質(zhì)用于生長(zhǎng)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(yīng)具有半透性，可以透氣和透水，但是不能讓薄膜以內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)出來。 [答案] C,“人工種子”繁殖的后代屬于什么繁殖方式？會(huì)發(fā)生性狀分離嗎？ 提示：屬于無性繁殖。不會(huì)發(fā)生性狀分離，會(huì)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(duì)其優(yōu)越性的敘述不正確的是( ) A．可使自然狀態(tài)下不結(jié)子的植物得以繁殖 B．方便貯藏和運(yùn)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(xì)胞工程完成的，所以可使在自然條件下不結(jié)實(shí)或珍貴的植物得以繁殖。天然種子的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的，人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)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(yùn)輸。天然種子在生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)實(shí)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(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(xì)胞工程育種的比較,染色體變異、組織培養(yǎng),基因重組,細(xì)胞的全能性,選擇親本→有性雜交→F1產(chǎn)生的花粉離體培養(yǎng)獲得單倍體植株→誘導(dǎo)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(gòu)建基因表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→基因表達(dá)→篩選出符合要求的新品種,去細(xì)胞壁→細(xì)胞融合→組織培養(yǎng),明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程,不受種屬限制，可根據(jù)人類的需要，有目的地進(jìn)行,克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，有目的地培育優(yōu)良品種,技術(shù)較復(fù)雜，需與雜交育種結(jié)合，多限于植物,可能會(huì)引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大,技術(shù)復(fù)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(dǎo)染色體數(shù)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(shù)，擴(kuò)大培養(yǎng)多倍體時(shí)可用植物組織培養(yǎng)(如擴(kuò)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(jù)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(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。,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(shù)有________________________________________。 (6)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)解決了育種過程中的______________________________問題。,脫分化,生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù),遠(yuǎn)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(xì)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(dǎo)染色體數(shù)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(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期，一般發(fā)生在生殖細(xì)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(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素；(5)由⑧⑩的過程中涉及的生物技術(shù)有植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)；(6)植物體細(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。,依據(jù)不同育種需求選擇不同的育種方法 (1)將兩親本的兩個(gè)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(yùn)用單倍體育種。 (3)要求大幅度改良某一品種，使之出現(xiàn)前所未有的性狀，可利用誘變育種和雜交育種相結(jié)合的方法。 (4)要求提高品種產(chǎn)量，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，可運(yùn)用多倍體育種。 (5)要求短期內(nèi)大面積繁殖某一品種的植物，可采用植物微型繁殖技術(shù)。 (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(xì)胞雜交技術(shù)。,下列四個(gè)選項(xiàng)中，肯定沒有采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)的一項(xiàng)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(xì)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(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，基因工程培育抗棉鈴蟲的棉花植株、細(xì)胞工程培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株都運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)；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(shù)。,B,