2.1.2 植物细胞工程的实际应用

课标领航：1．列举植物细胞工程的实际应用。2．举例说明植物繁殖的新途径、作物新品种的培育方法以及细胞产物的工厂化生产的实例。【重点】微型繁殖技术的概念、特点及意义。【难点】人工种子的结构与获取。2.1.2植物细胞工程的实际应用情景导航：你是否吃过脱毒草莓、“纳米”西瓜等植物细胞工程产品？目前，除了这些水果新品种，植物细胞工程的实际应用还体现在微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子等方面。相信通过植物基因工程和细胞工程的进一步发展，会给人类带来更多、更大的惊喜。基础梳理一、植物繁殖的新途径1．植物微型繁殖技术的概念、特点、意义(1)概念：快速_____优良品种的植物组织培养技术。(2)特点：保持优良品种的遗传特性。(3)意义：高效快速地实现种苗的_________。2．作物脱毒(1)选材：无病毒的_____。(2)结果：培育高产优质的无病毒植物。繁殖大量繁殖茎尖3．人工种子(1)特点①后代无_____分离。②不受季节、气候和地域限制。(2)结构：人工_____＋_______或不定芽或腋芽。(3)获得方法：植物_________。二、作物新品种的培育1．单倍体育种(1)方法：_____离体培养，然后染色体加倍。性状薄膜胚状体组织培养花药(2)优点①后代稳定遗传，都是________。②明显_____育种年限(当年)。2．突变体的利用(1)产生：植物组织培养过程中，培养细胞一直处于不断分生状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变。(2)利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新品种。纯合子缩短三、细胞产物的工厂化生产1.细胞产物种类：_______、_____、_____、药物、香料、生物碱等。2．生产技术：_________技术。蛋白质脂肪糖类组织培养核心要点突破微型繁殖与无性繁殖、作物脱毒、单倍体育种的比较1．微型繁殖与无性繁殖微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。这种技术可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。2．微型繁殖与作物脱毒微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、矿质养料和小分子有机物，还有植物激素，更重要的是所有加入物质必须是无菌的，操作过程必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的，如茎尖、根尖。3．单倍体育种与微型繁殖单倍体育种的优点是后代无性状分离，能够稳定遗传，即后代都是纯合子；明显缩短育种年限，只需一年就可获得纯种。采用的技术是微型繁殖技术，单倍体育种的方法是花药离体培养，获得单倍体，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。(2011年湖北宜昌高二检测)如图列举了几种植物的育种方式，请据图回答相关问题。例1(1)甲育种方式称为______________。(2)通过丁种方式可以获得脱毒苗，培养过程中c常常取用茎尖的原因________________________。植物体细胞杂交茎尖不带病毒或很少被病毒感染(3)乙方式处理植物的愈伤组织能获得较好效果，原因是_______________________________________________。(4)丙方式将外源目的基因导入受体植物细胞，最常采用的方法是__________________。在通过丙方式获得转基因植株的过程中，核心步骤是___________________________。(5)甲、丙两种育种方式与传统杂交育种方式相比，其优点是______________________________________。愈伤组织细胞处于不断分裂的状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变农杆菌转化法基因表达载体的构建能克服不同物种间远缘杂交不亲和的障碍人工种子的制备1．人工种子的制备人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所产生的体细胞胚或具有发育成完整植株的分生组织(如胚状体、芽和茎段等)，包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒。制备的人工种子具备类似天然种子的基本结构和功能，主要由三部分组成(如右下图)：一是胚状体(分生组织)，它相当于天然种子的胚,是有生命的物质结构；二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的“人工种皮”。2．人工种子与天然种子相比，突出的优点(1)可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。(2)固定杂种优势。天然种子是有性繁殖，往往杂种优势只能体现在第1代，第2代便参差不齐了。而人工种子在本质上属于无性繁殖，一旦获得优良品种,即可保持杂种优势。(3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1个体积为12L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造1000万粒人工种子，可供种植几百km2地,这样也就节约了大量留种地。(4)可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等,使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。请根据以下材料回答：人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体，它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分是被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子的胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以又称“体细胞胚”或“花粉胚”。胚状体在一定的条件下，可以生长发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可以通过试管培养的茎尖、芽尖、子房、花粉等获得。将胚状体包埋在能提供营例2养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。培育过程如图所示：(1)人工种子的制备是依据什么原理进行的？________________________________________。细胞的全能性(2)包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分结构？________。在植物的个体发育中这种结构来自________。(3)某二倍体植物基因型为DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子。这种种子萌发形成的个体称为__________，基因型________________，从生殖类型看属于________生殖。胚乳受精极核单倍体DT、Dt、dT、dt有性(4)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，可加入()A．15%的盐酸B．淀粉酶C．果胶酶D．胰蛋白酶(5)②表示脱分化的过程，其实质是________________________________________。③表示再分化的过程，其实质是_____________________________________________________。C使细胞恢复分裂能力基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变【探规寻律】(1)单倍体育种的过程需要进行花药离体培养，得到染色体减半的单倍体，所以属于有性生殖。(2)胚状体可以由三种途径产生：a.由已脱分化的外植体直接产生；b.由愈伤组织产生；c.由悬浮细胞培养产生。跟踪训练：下图是人工种子的结构简图，对其叙述不正确的是()A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需要的营养物质，还可以添加农药和植物激素B.人工种子可以工厂化生产，播种人工种子可节省大量的粮食C.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题D.人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构解析：选D。人工种子是经植物组织培养获得具有生根发芽能力的胚状体后，包裹上人工种皮而形成的。在人工种子的胚乳中除了添加种子萌发所需的营养物质外，还可以添加农药、植物激素、固氮菌等。完