教育资料第3章 第1节 第2课时学习精品Word文档格式.docx
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取金钗石斛的茎尖或根尖组织,并培养为愈伤组织再放入液体培养基中进行悬浮培养,获得大量的金钗石斛细胞,从混合液中分离纯化大黄酚和β-谷甾醇即可。
这是植物细胞工程实际应用的一个实例,要了解更多这方面的信息,请跟随教材一起来学习吧。
一、植物繁殖的新途径
1.植物的微型快速繁殖
(1)概念:
利用植物组织培养技术快速繁殖植物的方法。
(2)优点
①无性繁殖,能够保持种苗的优良遗传特性。
②繁殖速度快,周期短。
(3)实例:
一些优良的观赏植物、经济林木等都已经利用工厂化微型繁殖来进行大规模的无性繁殖。
2.人工种子
(1)组成
①胚状体:
通过植物组织培养获得,相当于天然种子的胚。
②有机薄膜:
含有胚状体萌发和发育成幼苗所需的各种养分;
可以缓冲碰撞;
可以附加大量的植物生长调节剂、农药、抗生素和一些有益菌种等。
(2)优点:
①属于无性生殖,不发生性状分离的现象。
②生产上不受季节的限制。
3.作物脱毒
(1)原理:
无性繁殖的作物,病毒容易逐年积累,但是幼嫩的组织和器官中病毒的含量较低或者不含病毒。
(2)方法:
选取植物的茎尖进行植物组织培养。
脱毒马铃薯、脱毒草莓等。
结合下面人工种子的结构示意图,探究下列问题:
1.常规的种子繁殖存在哪些缺陷?
答案
(1)周期长;
(2)发生性状分离而丧失其优良特性;
(3)受季节、气候和地域的限制。
2.人工种子的胚状体和常规种子的胚在来源上有何区别?
答案 人工种子的胚状体是无性繁殖的结果,常规种子的胚是有性繁殖的结果。
3.人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分。
人工种皮中应该具有哪些有效成分?
为了促进胚状体的生长发育,我们还可以向人工种皮中加入哪些物质?
答案 针对植物种类和土壤等条件,在人工种子的包裹剂(人工种皮)中应具有适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。
为了促进胚状体的生长发育,还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
1.兰花在我国种植历史悠久,“远东麒麟”以每盒3万元的价格在拍卖网卖出。
下面是通过细胞培养形成兰花植株的示意图,请据图回答下列问题:
(注:
胚状体等同于植物种子的胚的结构)
(1)愈伤组织的分裂能力__________(填“强”或“弱”),分化能力__________(填“强”或“弱”),是由植物体细胞经过__________形成的。
(2)过程④由愈伤组织形成胚状体要经过____________和____________过程。
(3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出400万株兰花苗,与有性生殖相比,植物组织培养的优势主要体现在______________________和______________________。
答案
(1)强 强 脱分化
(2)细胞分裂 细胞(组织)分化 (3)保持亲本的优良性状 培育周期短,繁殖效率高
二、愈伤组织的诱变育种、细胞产物的工厂化生产以及拯救濒危植物
1.愈伤组织的诱变育种
(1)诱变育种
①概念:
是指利用物理、化学因素诱导植物的遗传特性发生变异,再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株,进而培育成新品种的育种方法。
②诱发突变的因素:
物理因素:
主要指一些射线。
化学因素:
主要是利用一些烷化剂、碱基类似物、抗生素等化学药物。
(2)愈伤组织的诱变育种
①原理:
植物的愈伤组织在培养过程中一直处于分裂增生的状态,其遗传物质极易受到外界因素的影响而发生变异。
②优势:
克服突变体的嵌合性等缺陷,极大地提高了诱变育种的效率。
2.细胞产物的工厂化生产
植物组织培养。
(2)生产流程
外植体(离体的植物器官、组织或细胞)愈伤组织细胞悬液细胞产物。
(3)产物种类:
药物、橡胶、香精油和色素等。
(4)优势:
快速、高效地得到大量的细胞或细胞产物。
3.拯救濒危植物
利用植物细胞培养技术来培养大量红豆杉细胞,利用这种方法来大量生产紫杉醇,从而拯救红豆杉。
1.愈伤组织的诱变育种过程如图所示,请据图分析:
诱变处理
外植体愈伤组织―→突变体新品种
诱导分化
(1)该育种方法的原理有哪些?
答案 基因突变和植物细胞的全能性。
(2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么?
答案 愈伤组织细胞一直处于分裂增生的状态,此时易发生基因突变。
(3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗?
为什么?
答案 大都不可以。
因为基因突变具有多害少利性,即得到的突变体大多是有害的。
2.分析工厂化生产人参皂甙干粉的流程,探究下面的问题:
大量细胞
(1)细胞产物工厂化生产实质上是植物组织培养的过程,在生产中通常要培养到什么阶段?
答案 愈伤组织。
(2)与传统的从植物体内提取相比,工厂化生产细胞产物有哪些优点?
答案 没有时间、地点、环境的影响,克服了植物体生长缓慢的缺点,提取方便等。
2.在植物组织培养过程中,容易获得突变体的主要原因是( )
A.培养的细胞一直处于分裂增生的状态
B.培养基营养丰富,易于植物生长
C.纺锤丝的形成容易受抑制
D.DNA复制容易受抑制
答案 A
解析 在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于分裂增生的状态,因此容易受到培养条件和外界因素的影响而产生突变。
3.下列关于细胞产物的工厂化生产的叙述中,错误的是( )
A.细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一
B.培养过程中需要脱分化形成愈伤组织,然后悬浮培养愈伤组织细胞
C.培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物
D.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分
答案 C
解析 在细胞产物的工厂化生产过程中只需要悬浮培养愈伤组织细胞,利用愈伤组织细胞的分裂和代谢产生所需要的产物即可,不需要再分化。
1.下列属于植物的微型繁殖技术的是( )
A.兰花的茎尖组织培育成兰花幼苗
B.水稻种子萌发并长成新个体
C.扦插的葡萄枝条长成新个体
D.柳树芽发育成枝条
解析 水稻种子萌发并长成新个体、柳树芽发育成枝条均属于个体发育过程;
其次,扦插的葡萄枝条长成新个体属于无性生殖中的营养生殖。
2.把胡萝卜单个韧皮部细胞接种到配制的培养基上培养,获得了许多完整的植株,这些植株( )
A.变异频率较高B.都是单倍体
C.彼此性状极其相似D.都是纯合体
解析 植物组织培养属于无性繁殖方式,是由同一个胡萝卜韧皮部细胞培育而来的许多植株,遗传物质均相同,故其性状极为相似。
3.人工种子比天然种子有许多优越性,下列对其优越性的叙述,不正确的是( )
A.可使自然状态下不结子的植物得以繁殖
B.方便贮藏和运输
C.可以随意改变植物的遗传性状
D.可快速、大量繁殖
解析 人工种子是通过植物细胞工程完成的,所以可以使在自然条件下不结子或珍贵的植物得以繁殖;
人工种子外层是起保护作用的薄膜,类似天然种子的种皮,因此,可以很方便地贮藏和运输;
人工种子的生产不受季节限制,而且快捷高效,可快速、大量繁殖;
人工种子可以保持物种优良的遗传性状,但不能随意改变植物的遗传特性。
4.下列有关植物细胞工程应用的叙述,正确的是( )
A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得抗病毒新品种
B.利用组织培养技术产生突变体,可直接培育出具有优良性状的新品种
C.利用细胞培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产
D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,遵循基因的自由组合规律
5.科学家从悬浮培养的单细胞、离体花粉中,通过植物组织培养技术获得胚状结构(胚状体),胚状体不同于一般的种子胚,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,可以通过胚胎发育过程形成植株。
将其包埋在一个能提供营养的胶质中,外层再包裹上人造种皮,便制成了“人工种子”。
人工种子的概念是1978年在加拿大举行的第四届国际植物组织、细胞培养会议上首次提出来的。
目前,我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉米等植物上成功诱导出胚状体,而美、日、法等各国正着手将人工种子市场化、商品化。
(1)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人工种皮等3部分组成。
包埋胚状体的胶质中富含营养物质,这是因为____________。
为了满足胚状体代谢的需求,“人工种皮”则必须具有良好的______________性能。
(2)由“人工种子”萌发出的植株是否可育?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出“人工种子”商品化的意义(两项):
______________________________________
(4)培育胚状体利用了______________这一项生物技术。
在该过程中培养基中需要添加____________________和________________两种激素,还需要对培养基进行严格的______________。
答案
(1)胚状体在萌发初期不能进行光合作用 透水、透气
(2)由花粉培养发育的植株一般不可育;
由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的
(3)不受环境因素的制约,一年四季都可以进行工厂化生产,繁殖速度快,可在短时间内提供大量种苗;
有利于保存种系的优良性状(回答其中的两项)
(4)植物组织培养 生长素 细胞分裂素 消毒(或灭菌)
解析 胚状体在萌发初期不能进行光合作用,因此需要给其提供营养,人工种皮要有很好的透气性,保证供给胚足够的氧气。
胚状体的培育利用的是植物组织培养技术,培养基中需要添加生长素和细胞分裂素,同时要保证无菌的条件。
[基础过关]
1.下列属于微型繁殖的是( )
A.马铃薯的块茎繁殖B.小麦的种子繁殖
C.一片花瓣的繁殖D.柳树的扦插繁殖
解析 微型繁殖是利用植物组织培养技术,将离体的植物组织、器官、细胞进行培养,获得大量相同子代的过程。
2.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。
目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,以保证该品种的品质和产量水平。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程涉及细胞的
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