2.1植物细胞工程（第三课时） 课件-2025-2026学年高中《生物》（人教版）选择性必修3

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3植物细胞工程教学课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了植物繁殖的新途径，植物细胞工程的运用，作物新品种的培育等内容，欢迎下载使用。
基于生产和生活需要，通过查阅相关资料，设计并实施恰当可行的实验方案（科学探究）
会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响（生命观念）
列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。（社会责任）
温故知新：植物细胞工程
问题1:请举例植物细胞工程在农业、医药工业等方面有哪些运用？
细胞产物的工厂化生产
中华九大仙草之首——铁皮石斛（视频）
合作探究一：请同学们结合提供的视频资料和自主阅读教材P39，小组合作思考讨论完成问题。
视频中铁皮石斛利用了什么技术大量规模化生产？
什么是快速繁殖技术？该技术原理是什么？有哪些优点？
快速繁殖技术有哪些应用实例？
植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫微型繁殖。
(1)高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
(2)保持优良品种的遗传特性。
(3)不受自然生长季节的限制，培养周期短。
(4)选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
问题2:植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，从而获得大量的组织细胞。不断地对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。另外，植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。
1．菊科植物甜叶菊植株中甜菊糖含量丰富，甜菊糖是用糖行业青睐的新糖源。甜菊糖生产公司利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，满足用糖行业的生产需求。下列说法错误的是（ ）
A．快速繁殖甜叶菊利用了细胞全能性原理B．外植体需要用酒精和次氯酸钠溶液消毒C．快速繁殖过程始终在无光照条件下进行D．微型繁殖技术的优点是高效、快速和高保真
合作探究二：请同学们结合提供的视频资料和自主阅读教材P40，小组合作思考讨论完成问题。
马铃薯为什么要进行脱毒？
应该选择什么部位培育脱毒苗？有何优点？
你知道哪些作物脱毒的实例？脱毒苗等于抗毒苗吗？
培育脱毒苗的原理是什么？流程是怎样的？
感染的病毒很容易传给后代
取材：分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
植物组织培养（全能性）
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
问题3:脱毒苗等于抗毒苗吗？
脱毒苗不等于抗毒苗。与快速繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
2．超低温冷冻脱毒法是先用超低温对细胞进行选择性破坏，再用组织培养技术获得脱毒植株的方法。以马铃薯茎尖为材料，采用超低温冷冻脱毒法可获得脱毒苗。下列叙述错误的是（　　）
A．用茎尖能够获得脱毒苗的原因是植物顶端分生区病毒极少或无病毒B．经超低温冷冻脱毒培养的马铃薯比未脱毒的马铃薯抗病毒能力更强C．该技术利用了茎尖分生组织无成熟液泡不易形成冰晶的特性D．超低温处理使大多数细胞都受到了损伤而死亡，存活下来的仅有生长点的分生组织细胞
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss），你可以想到几种育种方法？
多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种。
问题4:如何解决育种时间过长的问题？请你设计相关实验的思路，并写出相关的遗传图解。
单倍体植株矮小且多为不育
花药离体培养得到单倍体幼苗，秋水仙素处理抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，染色体加倍得到稳定遗传（纯合子）的优良品种。
后代都是纯合子，能稳定遗传明显缩短育种年限，加速育种进程作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
选择紫甜玉米即为新品种
紫色非甜玉米 AASS
白色甜玉米 aass
我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。
我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
3．为培育具有市场竞争力的无籽相橘，研究者设计如下流程。相关叙述错误的是（　　）
A．过程①可使用纤维素酶和果胶酶处理B．过程②可用高Ca2+—高pH溶液处理C．过程③的原理是植物细胞具有全能性D．三倍体植株为可产生无籽柑橘的新物种
4．豌豆的育种过程如下图所示。下列相关叙述正确的是（　　）
A．图中黄色圆粒细胞与花药中的染色体数目相同B．用秋水仙素处理单倍体种子后获得纯合二倍体植株C．离体培养过程中发生基因的自由组合规律D．与杂交育种相比，该育种方法可以明显缩短育种年限
组织培养时，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，易受培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变。
基因突变和植物细胞的全能性。
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
5．我国盐碱地规模大，但主要粮食作物难以生长。下图是某科研小组尝试利用普通水稻（2n=24）培育耐盐水稻新品种的育种方案，据图分析错误的是（ ）
A．过程①属于诱变育种，育种原理是基因突变B．秋水仙素作用于有丝分裂的后期，其原理是抑制着丝粒的分裂C．过程③是单倍体育种，其优点是明显缩短育种年限D．过程②多代自交、筛选的目的是提高纯合子的比例
问题5:能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？紫杉醇是什么？
合作探究三：请同学们结合提供的视频资料和自主阅读教材P40，小组合作思考讨论完成问题。
植物的代谢产物有哪些？有何区别？
细胞产物的工厂化生产具有哪些应用优势?我国在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果?
植物细胞培养与植物组织培养有什么区别?
生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。
不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
①植物次生代谢物含量很低；
②从植物组织提取会大量破坏植物资源；
③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用b、也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
三、细胞产物的工厂化生产
在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
快速高效，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。
对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
(1)工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
增长速度快人参皂甙干粉含量高的细胞
(2)工厂化生产紫杉醇的基本流程：
从愈伤组织中提取紫杉醇
问题6:植物细胞培养与植物组织培养有什么区别?
植物组织培养和植物细胞培养的比较
“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。
③细胞产物的工厂化生产
(1)单倍体育种的过程就是花药离体培养的过程(　　)(2)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织(　　)(3)次生代谢物在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源(　　)(4)紫杉醇存在于红豆杉属植物体内，是初生代谢物，具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌的治疗(　　)(5)植物细胞培养的原理是利用了植物细胞的全能性(　　)
7.甘薯由于具有增强免疫功能、防癌抗癌、抗衰老、防止动脉硬化等作用，故越来越被人们喜爱。但甘薯属于无性繁殖作物，同时又是同源六倍体，具有自交不育和杂交不亲和性，这使甘薯生产和育种存在诸多常规方法难于解决的问题。下列相关操作不合理的是（ ）
A. 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，可以解决种苗用量大、成本高的问题B. 利用茎尖分生组织培养脱毒苗，使植株具备抗病毒的能力，产品质量得到提高C. 利用原生质体融合实现体细胞杂交，克服杂交不亲和，可以充分利用遗传资源D. 利用培养的愈伤组织进行诱变育种，可以显著提高变异频率，有利于缩短育种年限
8.下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程，相关叙述正确的是（ ）
A. ②和③阶段会发生减数分裂 B. ①阶段和③阶段所用的培养基相同C. ①阶段有细胞增殖但无细胞分化 D. 此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
9.目前七叶一枝花属濒危名贵中药材，科学家尝试应用生物技术繁殖和保存七叶一枝花资源，并利用植物细胞工程获取其有效成分。下列叙述正确的是（ ）
A. 七叶一枝花不同细胞经植物组织培养获得的新个体基因型都相同B. 将七叶一枝花茎尖或根尖组织经灭菌、脱分化、再分化可获得脱毒苗C. 利用植物细胞工程获取其有效成分过程中使用的是液体培养基D. 保护野生七叶一枝花最佳的选择是将其迁移到植物园
10.随着植物花药培养以及植物体细胞杂交技术等得以确立和发展，标志着植物细胞工程技术进入了高速发展的阶段。花粉原生质体具备单倍体的优点，可直接与体细胞原生质体融合，实现配子与体细胞杂交。下列叙述错误的是（ ）
A. 花粉可培育成单倍体植株，是细胞全能性的体现B. 用低渗溶液配制纤维素酶和果胶酶溶液制备原生质体C. 利用植物组织培养技术将融合细胞培育成完整植株D. 配子与体细胞杂交能缩短三倍体无子果实培育年限
一、概念检测1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ）（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ ）
2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ ）
A.人工诱导基因突变B.选择优良品种进行杂交C.进行远缘植物体细胞杂交D.取茎尖分生组织进行组织培养
1. 紫色非甜玉米（基因型为AASuSu ）和白色甜玉米（基因型为aasusu ）杂交（Su和su代 表一对等位基因）,得到的F1（ AaSusu ）再进行自交，F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法，应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米？如果利用花药培养的技术，又应该怎样做呢？请你设计相关实验的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能为 Aasusu或 AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米( aasusu)进行测交，可以选择出基因型为 AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
2. 甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。
积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。
11．红豆杉种子分别在2011年、2012年搭载神舟飞船，两次进行航空育种实验。获得了种苗培育时间缩短但结实时间提前的红豆杉新品种。下列叙述错误的是（　　）
A．航天育种的原理是基因突变或染色体变异B．红豆杉新品系的培育增加了物种多样性C．两次搭载飞船进行育种才得到所需个体与突变的低频性、不定向性有关D．航天育种与杂交育种相结合可能会培育出更多新品种
12．《本草纲目》记载，樱桃具有利脾、止泻的功效。樱桃中的槲皮素等酚类化合物具有抗氧化活性。我国已经利用组织培养技术繁育樱桃优良品种，满足人们食用和药用需要。下列叙述错误的是（ ）
A．应用微型繁殖技术可获得大量樱桃脱毒苗B．可以选用樱桃幼嫩的芽原基和叶原基作外植体C．富含色氨酸的培养基有利于樱桃幼嫩的芽合成生长素D．应用樱桃细胞培养可工厂化生产初生代谢产物槲皮素
13．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列有关叙述，错误的是（　　）
A．需在无菌和人工控制的条件下进行B．经过程①细胞的形态和结构发生了变化C．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性D．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物
14．人参皂苷是人参的次生代谢产物，可以提取用作药物。科研人员利用新生的人参细胞进行培养以获得更多的人参皂苷。下列说法正确的是（　　）
A．次生代谢产物是植物生长发育所必需的物质B．对高产人参皂苷的细胞进行增殖，利用了细胞的全能性原理C．由于培养细胞处于不断增殖的状态，更容易产生突变D．为增加人参皂苷提取量，可向人参试管苗培养基中滴加蔗糖
15．育种实践中发现，四倍体马铃薯存在有害突变多、育种周期长等问题，利用变异丰富的野生二倍体马铃薯进行育种成为新趋势。在自交获取纯合品系时，发现有的二倍体马铃薯存在自交不亲和现象，这与花柱中表达的 S-RNase蛋白进入花粉管发挥毒性作用，引发花粉管细胞凋亡有关。下列说法错误的是（　　）
A．二倍体马铃薯培育成四倍体的过程中，纺锤体的形成受到抑制B．二倍体马铃薯变异类型较多，是自然环境定向选择的结果C．太空育种可加速马铃薯育种进程，是因为微重力能避免有害突变的产生D．马铃薯自交时花粉管能正常生长，可能与花柱中表达的 S-RNase蛋白降解有关
16．高山红景天在清朝时期曾被康熙钦封为“仙赐草”，由于人类的过度采摘，现仅分布于我国少部分地区，为濒危物种。其植株中含有红景天苷(一种次生代谢产物)等物质，具有抗衰老、抗肿瘤等作用，研究人员拟利用植物细胞工程技术有效繁殖和保存红景天资源，并有望将其次生代谢产物红景天苷产业化生产。下列有关叙述正确的是（ ）
A．红景天苷是红景天生命活动必需的化合物B．生长素和细胞分裂素是植物组织培养中影响植物细胞发育方向的关键激素C．红景天的花梗必须要经过高压蒸汽灭菌处理后才可以进行接种培养D．红景天不同细胞经植物组织培养技术获得的新个体基因型相同