2.1.2 植物细胞工程的应用（教师版）-高中生物同步精品讲义（选择性必修三）.pdf

《第2章细胞工程》

第1节植物细胞工程

二植物细胞工程的应用

必会知识考点梳理拓展延伸易错警示

必会知识一植物繁殖的新途径

1．快速繁殖

(1)概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，又叫微型繁殖技术。

(2)优点：高效、快速地实现种苗的大量繁殖：能够保持优良品种的遗传特性

(3)应用：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来

提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等的试管苗，已形成一定规模的产业化生产。

2．作物脱毒

(1)背景：无性繁殖的作物易感染、积累病毒，且很容易传给后代，导致作物产量降低、品质变差，而

植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。

(2)方法：在植物分生区附近(如茎尖)取材，通过植物组织培养技术，可获得脱毒苗。

(3)优点：提高作物产量和品质。

(4)实例：马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉等都已培育出脱毒苗。

3．人工种子

(1)定义：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种

子。

(2)优点

①解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题；

②固定杂种优势：

③快速高效的繁殖方式：

④可控制植物的生长发育与抗逆性：⑤用人工种子播种可以节约粮食。

(3)实例：我国科学工作者已经成功培育了芹菜、花椰菜、桉树和水稻的人工种子，并得到较高的发芽

率。

必会知识二作物新品种的培育

1．单倍体育种

(1)原理：染色体变异，其中花药离体培养过程是利用植物细胞的全能性。

(2)方法：花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍。

(3)过程：

(4)优缺点

①优点：后代都是纯合子；明显缩短育种年限。

②缺点：技术相对复杂，需与杂交育种结合，其中花药离体培养需要植物组织培养技术的支持。

(5)成果：在单倍体育种领域，我国科学家作出了突出贡献，早在1974年就成功地培育出世界上第一个

单倍体作物新品种—单育1号烟草；后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，育成了水稻、玉米、油菜、

甘蓝和甜椒等作物的新品种。

(1)单倍体育种的目的不是获得单倍体本身，因为单倍体是高度不育的，在生产上没有实际价值，因此

需诱导单倍体(种子阶段或幼苗阶段)的染色体数目加倍。

(2)单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍。单倍体育种需要先利用植物组织

培养技术形成单倍体幼苗，但多倍体育种一般不使用植物组织培养技术。

2．突变体的利用

(1)过程：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条

件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变，从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变

体，进而培育成新品种。

(2)原理：突变及植物细胞的全能性，突变包括基因突变和染色体变异两种。

(3)优点：可以得到具有抗逆性(抗盐碱、抗病和抗除草剂等)、含有高蛋白以及高产的植株，并加快育种

进程。

(4)缺点：①突变不定向，需要处理大量突变材料；②突变少利多害，符合人们需要、有利的突变比较

少。

(5)实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。

必会知识三细胞产物的工厂化生产

1．次生代谢物：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物—次生代谢物。次生

代谢物是一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)。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。

2．细胞产物的工厂化生产：由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，

有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过

程就是细胞产物的工厂化生产。

3．植物细胞培养：是指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。

4．优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。

5．实例

(1)从紫草细胞中提取紫草宁；

(2)我国科学家筛选出高产紫杉醇的细胞用于生产紫杉醇；

(3)我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。

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必备技能一植物繁殖的新途径

[例1](2022·浙江金华·校联考三模)通过组织培养技术，可