专题二 细胞工程
2.1．2 植物细胞工程的实际应用
一、学习目标
1、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系
2、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义
3、了解单倍体育种和突变体的利用
二、学习重点、难点
1、学习重点
植物细胞工程应用的实例
2、 学习难点
掌握作物脱毒、人工种子的制备过程
三、学习过程
1、 微型繁殖与无性生殖
微型繁殖是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。
2、 微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种
作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。
人工种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。
单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。
四、反思总结.
在植物繁殖新途径的教学中，首先可由植物组织培养技术引入，让学生回忆植物组织培养技术的基本原理和过程，思考利用这些技术能做哪些工作？再逐一讲解微型繁殖技术，作物脱毒技术及人工种子。
五、当堂检测
1、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不涉及细胞的 A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
[答案]C
2.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：
3
（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得_____________等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
（4）试管苗的细胞核中含_________条脱氧核糖核苷酸链。
（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。。
[答案]（1）水、无机盐、维生素和小分子有机物 （2）细胞分裂素 植物生长素 （3）叶绿体 （4）24 （5）AB、aB、Ab、ab
非选择题
1．美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株（如下图）。请据图回答：
（1）这种生殖方式属于___________________。
（2）图中③过程叫________________，④过程叫_____________，此处的“细胞团”在生物学上叫做_______________________。
（3）本实验说明植物细胞具有___________________。
（4）在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需的矿质元素。其中应大量供给的元素是___________________。
2、.中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊的“婚礼”。将两个“新人”放入融合器中，当充满液体的融合器加上直流电场，两个原本相互游离的细胞一下子贴到一起，开始了“窃窃私语”。紧接着，在瞬间高压脉冲的作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过这微小的空间，两股细胞质展开了“心灵沟通”。渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min后，它们俩已是你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生了。地面实验结果显示：用于融洽的两个“新人”，一个开的是粉花（标记为“一号”），一个开的是黄花（标记为“二号”）融合后的细胞再生植株开的是黄花，但形状却和一号相同（称“一号形状”，另一个称“二号形状”）。这种“太空烟草”比普通烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种试验的一项重大成果。据此回答下列问题：
（1）由于细胞的密度不同，因此在地面上进行细胞融合非常困难。从理论上讲，在太空中细胞更容易融合，可能的原因是 。在显微镜下观察，“新人”的细胞膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这是因为膜具有 特性。“细胞婚礼”中用到的诱导融合技术是 。
（2）两种烟草原生质体融合时， 类型是我们需要的，这样的细胞经组织培养后，再生的植株属 倍体。
（3）植物体细胞融合技术与传统的有性杂交相比，其优点是 。
（4）“太空烟草”能稳定遗传吗？为什么？ 。
3
3、传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术的不断发展，新品种的培育途径逐渐被扩宽。目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。下图为水稻的几种不同的育种方法示意图。请据图回答：
（1）图中A、D方向所示的途径表示_____________育种方式，A→B→C的途径表示_____________育种方式。两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种，最简捷的途径是__________。这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在____________________________________。
（2）B方法为________________________。
（3）E方法原理为________________________。上述培育新品种的方法中原理相同的有_______________。
（4）G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”的___________环节。检测目的基因是否表达的方法有_______________。
（5）科学家从悬浮培养的单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养的胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子。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、日等国正着手将人工种子商品化。离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过______________、____________过程。人工种子中包埋胚状体的胶质可看作玉米种子的________结构。
（6）由人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株有何区别？___________________________________________
1、（1）无性生殖 （2）脱分化 再分化 愈伤组织 （3）全能性 （4）N、P、S、K、Ca、Mg
2、（1）重力作用很弱 细胞膜有具一定的流动性 电刺激诱导融合
（2）自身融合 多（或四 （3）克服了远缘杂交不亲和的障碍
（4）如果“太空烟草”为纯合子，无性繁殖和有性繁殖都能稳定遗传；如果为杂合子，无性繁殖能稳定遗传，有性繁殖会出现性状分离。培养过程中也可能会发生基因突变
3、（1）杂交育种1 单倍体育种1 A→B→C1 能较快得到纯合体，缩短育种年限1
（2）花药离体培养1
（3）基因突变1 A、D和G（或B、K、F）2
（4）目的基因导入受体细胞 1 DNA杂交等1
（5）脱分化 1 再分化 1 胚乳1
（6）天然种子萌发出的植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性
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