基于生產(chǎn)和生活需要，通過查閱相關(guān)資料，設(shè)計并實施恰當(dāng)可行的實驗方案（科學(xué)探究）
會用生命觀念解釋植物細(xì)胞工程給人們帶來的影響（生命觀念）
列舉植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，說明植物細(xì)胞工程對生產(chǎn)的影響。（社會責(zé)任）
溫故知新：植物細(xì)胞工程
問題1:請舉例植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面有哪些運用？
細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
中華九大仙草之首——鐵皮石斛（視頻）
合作探究一：請同學(xué)們結(jié)合提供的視頻資料和自主閱讀教材P39，小組合作思考討論完成問題。
視頻中鐵皮石斛利用了什么技術(shù)大量規(guī)?；a(chǎn)？
什么是快速繁殖技術(shù)？該技術(shù)原理是什么？有哪些優(yōu)點？
快速繁殖技術(shù)有哪些應(yīng)用實例？
植物組織培養(yǎng)可以進行快速繁殖的原因是什么？
用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫微型繁殖。
(1)高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。
(2)保持優(yōu)良品種的遺傳特性。
(3)不受自然生長季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短。
(4)選材少，繁殖率高，便于自動化管理。
問題2:植物組織培養(yǎng)可以進行快速繁殖的原因是什么？
植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進行旺盛、快速的有絲分裂，從而獲得大量的組織細(xì)胞。不斷地對愈傷組織進行分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化就可以形成大量的新植株。另外，植物組織培養(yǎng)在實驗室進行，一般不受季節(jié)、氣候等條件的限制。
快速繁殖經(jīng)濟苗木、名貴花卉、珍稀瀕危植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持的植物。
石斛：驅(qū)解虛熱，益精強陰等療效、觀賞價值。
蘭花：名貴花卉，具有極高的觀賞價值，入藥。
1.下列屬于植物的快速繁殖技術(shù)的是(　　)A.用蘭花的芽尖組織培育蘭花幼苗 B.水稻種子萌發(fā)并長成新個體C.扦插的葡萄枝長成新個體 D.柳樹芽發(fā)育成枝條
合作探究二：請同學(xué)們結(jié)合提供的視頻資料和自主閱讀教材P40，小組合作思考討論完成問題。
馬鈴薯為什么要進行脫毒？
應(yīng)該選擇什么部位培育脫毒苗？有何優(yōu)點？
你知道哪些作物脫毒的實例？
培育脫毒苗的原理是什么？流程是怎樣的？
感染的病毒很容易傳給后代
取材：分生區(qū)（如莖尖、根尖：病毒極少，甚至無毒）
脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物
植物組織培養(yǎng)（全能性）
馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。
2.生產(chǎn)中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（ ） A.人工誘導(dǎo)基因突變 B.選擇優(yōu)良品種進行雜交 C.進行遠緣植物體細(xì)胞雜交 D.取莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)
3.利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會因感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是(　　)A.選擇優(yōu)良品種進行雜交 B.在田間噴灑消毒劑C.利用莖尖進行組織培養(yǎng) D.人工誘導(dǎo)基因突變
4.下列關(guān)于農(nóng)作物脫毒苗的制備和應(yīng)用的敘述，錯誤的( )。
A.長期進行有性繁殖的作物易感染和積累病毒B.制備作物脫毒苗的原理是植物細(xì)胞具有全能性C.取頂端分生組織進行組織培養(yǎng)可制備脫毒苗D.脫毒苗的使用可顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)
5.下列有關(guān)植物細(xì)胞工程應(yīng)用的敘述，不正確的是（ ） A.利用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)脫毒苗，獲得具有抗病毒的新品種 B.利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得人工種子，能保持親本的優(yōu)良性狀 C.利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得紫草素，實現(xiàn)了細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) D.利用體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得“白菜-甘藍”，克服生物遠緣雜交不親和障礙
現(xiàn)有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss），你可以想到幾種育種方法？
多年純化和選擇，才得到符合理想要求的新品種。
問題3:如何解決育種時間過長的問題？請你設(shè)計相關(guān)實驗的思路，并寫出相關(guān)的遺傳圖解。
染色體數(shù)目變異、植物細(xì)胞的全能性
①明顯縮短育種年限; ②是進行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料；③后代大多都是純合體，能穩(wěn)定遺傳。
紫色非甜玉米 AASS
白色甜玉米 aass
紫色非甜 AASS
白色甜 aass
我國科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個單倍體作物新品種——單育1號煙草。
我國科學(xué)家把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來，育成水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物的新品種。
6.如圖是利用某種植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進行單倍體育種的示意圖。據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤的是
A.過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為細(xì)胞有絲分裂前期B.通過過程①②得到的植株既有純合子又有雜合子C.過程①屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素 或植物生長調(diào)節(jié)劑D.與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種的年限
7.下圖表示玉米 (2n=20)的花藥離體培養(yǎng)及單倍體育種的大致過程。下列敘述錯誤是（ ）
A.過程①是脫分化，形成的愈傷組織細(xì)胞處于未分化狀態(tài)B.過程②進行的是有絲分裂，植株是從試管苗中篩選出的可育二倍體C.過程①和②均要使用生長素和細(xì)胞分裂素，但兩種激素的比例不同D.可用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精對花藥進行消毒處理
組織培養(yǎng)時，由于培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，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。
基因突變和植物細(xì)胞的全能性。
提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。
難以控制突變方向，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料。
抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。
問題4:能不能運用植物細(xì)胞工程技術(shù)來生產(chǎn)紫杉醇？紫杉醇是什么？
三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)的一種次生代謝物，具有高抗癌活性。
初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。
植物代謝會產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動所必需的產(chǎn)物——次生代謝物。
問題5:次生代謝物的本質(zhì)是什么？有什么作用？有什么缺點？
一類小分子有機化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等)。
在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。
①植物細(xì)胞的次生代謝物含量很低。②有些產(chǎn)物不能或難以通過化學(xué)途徑得到。
利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
在離體條件下對單個植物細(xì)胞或細(xì)胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。
快速高效，不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制。
對于社會、經(jīng)濟、環(huán)境保護具有重要意義。
紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細(xì)胞工程產(chǎn)品。
紫草寧——具有抗菌、消炎和抗腫瘤等活性
紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療
8.將紫草細(xì)胞進行細(xì)胞培養(yǎng)，誘導(dǎo)其脫分化產(chǎn)生愈傷組織，再對愈傷組織進行懸浮培養(yǎng)使其大量增殖，以獲取大量的紫草寧。下列關(guān)于紫草寧的工廠化生產(chǎn)的敘述，錯誤的是(　　) A.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細(xì)胞工程的重要用途之一 B.培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細(xì)胞 C.培養(yǎng)的愈傷組織需要經(jīng)過再分化產(chǎn)生特定的組織細(xì)胞后才能產(chǎn)生特定的細(xì)胞產(chǎn)物 D.培養(yǎng)的細(xì)胞收集后一般要破碎提取有效成分
9．如圖是通過植物細(xì)胞工程技術(shù)獲得紫杉醇的途徑，下列敘述正確的是 （ ）
A．該途徑依據(jù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性B．過程①需控制好培養(yǎng)基中植物激素的比例C．經(jīng)過程①細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化D．過程③需使用固體培養(yǎng)基，有利于細(xì)胞增殖
10．植物代謝會產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動所必需的產(chǎn)物——次生代謝物。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　) A．次生代謝物是一類小分子有機物(如酚類、萜類和含氮化合物等) B．植物細(xì)胞的次生代謝物含量很低，有些產(chǎn)物不能或難以通過化學(xué)合成途徑得到 C．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是指利用植物組織培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物的過程 D．植物細(xì)胞培養(yǎng)是指在離體條件下對單個植物細(xì)胞或細(xì)胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)
11．下列關(guān)于細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的敘述，錯誤的是(　　) A．細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細(xì)胞工程的重要用途之一 B．培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細(xì)胞 C．愈傷組織需要經(jīng)過再分化產(chǎn)生特定的組織細(xì)胞后才能產(chǎn)生特定的細(xì)胞產(chǎn)物 D．培養(yǎng)的細(xì)胞收集后，一般要破碎提取其有效成分
12．紫草素是紫草細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。研究人員欲通過植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)紫草素，下列相關(guān)操作不合適的是(　　)A．對作為外植體的紫草葉片進行消毒處理既可保證細(xì)胞活性也可減輕污染B．培養(yǎng)基中要加入植物激素保證已分化的植物細(xì)胞脫分化形成愈傷組織C．調(diào)節(jié)植物激素的種類和比例以保證愈傷組織再分化并得到完整的植株D．在培養(yǎng)細(xì)胞的過程中要不斷通入無菌空氣以保證氧氣的充足供應(yīng)

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二 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修3

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