植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織胚狀體或叢芽植物體脫分化再分化①無菌②營養(yǎng)：③一定的外界條件④植物激素：細(xì)胞分裂素生長素有機(jī)物無機(jī)鹽水分遮光一定的光照芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…植物組織培養(yǎng)技術(shù)當(dāng)前1頁，總共65頁。①②③④⑤融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A去壁去壁植物A細(xì)胞植物B細(xì)胞誘導(dǎo)融合再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化（細(xì)胞分裂）愈傷組織再分化雜種植株植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交意義：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙當(dāng)前2頁，總共65頁。請伢兒們欣賞當(dāng)前3頁，總共65頁。凌霜傲雪梅花當(dāng)前4頁，總共65頁。從容優(yōu)雅蘭花當(dāng)前5頁，總共65頁。繁花似錦杜鵑當(dāng)前6頁，總共65頁?；ㄖ胸懪杌ó?dāng)前7頁，總共65頁。熱情如火月季當(dāng)前8頁，總共65頁。總領(lǐng)群芳牡丹當(dāng)前9頁，總共65頁。寒秋之魂菊花當(dāng)前10頁，總共65頁。清新脫俗荷花當(dāng)前11頁，總共65頁。十里飄香當(dāng)前12頁，總共65頁。寒冬仙女當(dāng)前13頁，總共65頁。纖維作物棉花當(dāng)前14頁，總共65頁。油料作物大豆當(dāng)前15頁，總共65頁。糖料作物甘蔗當(dāng)前16頁，總共65頁。

實(shí)際問題：經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀因性狀分離而不易保持……當(dāng)前17頁，總共65頁。2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用當(dāng)前18頁，總共65頁。植物組織培養(yǎng)車間一、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖當(dāng)前19頁，總共65頁。（1）概念：

應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖植物

（也叫快速繁殖技術(shù)）

①繁殖速度快，可大批量生產(chǎn)；②能夠保持優(yōu)良品種的遺傳性狀；③取材少，培養(yǎng)周期短。（3）優(yōu)點(diǎn)：一、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖植物細(xì)胞的全能性（2）原理：當(dāng)前20頁，總共65頁。微型繁殖的應(yīng)用：蘭花楊樹無籽西瓜一、植物繁殖的新途徑組織培養(yǎng)的蘭花當(dāng)前21頁，總共65頁。工業(yè)化生產(chǎn)作物栽培荷蘭花卉一、植物繁殖的新途徑當(dāng)前22頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑討論1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)？

植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。當(dāng)前23頁，總共65頁。

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價(jià)格高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。當(dāng)前24頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑2、作物脫毒無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。植物分生區(qū)（如莖尖）病毒極少。切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，可獲得脫毒苗。脫毒草莓當(dāng)前25頁，總共65頁。（1）作物脫毒材料:（2）作物脫毒方法:（3）作物脫毒結(jié)果:（4）優(yōu)點(diǎn)：分生區(qū)的細(xì)胞植物組織培養(yǎng)脫毒苗使農(nóng)作物不會或極少感染病毒一、植物繁殖的新途徑2、作物脫毒當(dāng)前26頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑實(shí)例：甘蔗香蕉馬鈴薯菠蘿當(dāng)前27頁，總共65頁。脫毒草莓當(dāng)前28頁，總共65頁。

實(shí)際問題：但是微型繁殖試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。運(yùn)種子省事兒，但天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)等自然環(huán)境條件限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。能否找到天然種子的替代品？3、神奇的人工種子當(dāng)前29頁，總共65頁。3、神奇的人工種子樹木需生長數(shù)年才能結(jié)出種子。優(yōu)良雜交種后代會因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。受季節(jié)、氣候和地域的限制。制種時需要占用大量土地。如何克服缺陷？當(dāng)前30頁，總共65頁。以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子3.神奇的人工種子一、植物繁殖的新途徑技術(shù)：原理：結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）人工薄膜：加入適量無機(jī)鹽、有機(jī)碳源等養(yǎng)分，農(nóng)藥、抗生素、有益菌及生長調(diào)節(jié)劑等組織培養(yǎng)細(xì)胞全能性與天然種子比：①解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問題②保持優(yōu)良品種遺傳特性③不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時間短，占地少與試管苗比：有人工薄膜保護(hù)，方便地貯藏和運(yùn)輸？胚(胚)當(dāng)前31頁，總共65頁。當(dāng)前32頁，總共65頁。

以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。

（1）人工種子的概念：一、植物繁殖的新途徑3、神奇的人工種子（2）技術(shù)：植物組織培養(yǎng)。（3）特性：在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。人工薄膜相當(dāng)于種皮，包埋胚狀體的物質(zhì)可以看做胚乳當(dāng)前33頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑（4）優(yōu)點(diǎn)：后代不會發(fā)生性狀分離，保持親本優(yōu)良性狀不受季節(jié)、氣候和地域的限制易于儲藏和運(yùn)輸當(dāng)前34頁，總共65頁。人工種子應(yīng)用花椰菜桉樹水稻芹菜一、植物繁殖的新途徑現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成功，但由于成本較高，中國尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。

當(dāng)前35頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑討論2.人工種子之所以神奇，是由于它具有天然種子不可比擬的特點(diǎn)，想一想它們具有哪些優(yōu)點(diǎn)？（1）天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。而人工種子則可以完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，生產(chǎn)上也不受季節(jié)的限制。（2）試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。人工種子則克服了這些缺點(diǎn)，人工種子外層是起保護(hù)作用的薄膜，類似天然種子的種皮，因此，可以很方便地貯藏和運(yùn)輸。當(dāng)前36頁，總共65頁。一、植物繁殖的新途徑討論3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。當(dāng)前37頁，總共65頁。二、作物新品種的培育正常植物花藥實(shí)質(zhì)是花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷組織單倍體幼苗脫分化再分化染色體加倍秋水仙素處理1.單倍體育種

(1)方法:

(2)優(yōu)點(diǎn):花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍選擇優(yōu)良品種種子純合體選優(yōu)自交當(dāng)前38頁，總共65頁?；ㄋ庪x體培養(yǎng)→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素處理→↑需要的矮抗品種第1年第2年舉例單倍體育種：利用高桿抗病DDTT和矮桿感病ddtt

品種培育矮桿抗病ddTT品種單倍體幼苗當(dāng)前39頁，總共65頁。舉例：利用高桿抗病DDTT和矮桿感病ddtt品種培育矮桿抗病ddTT品種P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT↓第1年第2年第3—6年××↑矮抗品種矮抗花藥離體培養(yǎng)→P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓純合體秋水仙素→↑矮抗品種第1年第2年單倍體幼苗雜交育種單倍體育種常規(guī)選育優(yōu)良品種需5～6年單倍體育種只需兩年當(dāng)前40頁，總共65頁。二、作物新品種的培育明顯縮短育種年限，后代穩(wěn)定遺傳,單倍體育種只需兩年即可得到純合新品種正常植物花藥實(shí)質(zhì)是花粉細(xì)胞培養(yǎng)愈傷組織單倍體幼苗脫分化再分化染色體加倍秋水仙素處理1.單倍體育種

(1)方法:

(2)優(yōu)點(diǎn):花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍選擇優(yōu)良品種種子純合體選優(yōu)自交當(dāng)前41頁，總共65頁。植物的單倍體應(yīng)用于育種，其最主要的優(yōu)勢不包括()。

A．大大縮短育種年限B．直接顯示突變表型而被選擇

C．通過誘導(dǎo)能產(chǎn)生純合體D．能產(chǎn)生較高的突變頻率D當(dāng)前42頁，總共65頁。二、作物新品種的培育應(yīng)用：柏樹小麥煙草水稻當(dāng)前43頁，總共65頁。二、作物新品種的培育2.突變體的利用對植物組織培養(yǎng)過程中得愈傷組織進(jìn)行誘變處理，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，篩選對人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種新品種外植體愈傷組織多種突變體

篩選脫分化再分化誘變處理3、轉(zhuǎn)基因植物的培育轉(zhuǎn)基因細(xì)胞轉(zhuǎn)基因植物植物組織培養(yǎng)4、植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞融合雜種細(xì)胞雜種植物植物組織培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)當(dāng)前44頁，總共65頁。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。人參皂甙干粉人參細(xì)胞發(fā)酵罐20～30天6～7年當(dāng)前45頁，總共65頁。

工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：人參根愈傷組織增長速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞細(xì)胞增殖提取人參皂甙干粉

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐當(dāng)前46頁，總共65頁。

紫草紫草素

愈傷組織植物組織培養(yǎng)大量生產(chǎn)紫草素當(dāng)前47頁，總共65頁。當(dāng)前48頁，總共65頁。

高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。

三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)當(dāng)前49頁，總共65頁。提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實(shí)現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。當(dāng)前50頁，總共65頁。轉(zhuǎn)基因細(xì)胞雜種細(xì)胞莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）外植體脫分化愈傷組織再分化叢芽或胚狀體工廠化生產(chǎn)藥物人工種子轉(zhuǎn)基因植物雜種植物作物脫毒單倍體育種微型繁殖、根植物體誘變處理突變細(xì)胞2·1·2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用突變體的利用+人工薄膜培養(yǎng)當(dāng)前51頁，總共65頁。植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用：

a.拯救瀕危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.轉(zhuǎn)基因植物的培育,也要用到植物組織培養(yǎng)的方法.當(dāng)前52頁，總共65頁。無菌、溫度營養(yǎng)條件：水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸、有機(jī)酸等植物激素：外植體脫分化愈傷組織再分化胚狀體或叢芽生長素、細(xì)胞分裂素比例條件光工廠化生產(chǎn)藥物人工種子微型繁殖突變體的利用轉(zhuǎn)基因植物雜種植物作物脫毒單倍體育種、根植物體轉(zhuǎn)基因細(xì)胞雜種細(xì)胞莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）誘變處理突變細(xì)胞過程應(yīng)用原理（基礎(chǔ)）植物細(xì)胞全能性（概念、原因、表達(dá)條件、）適宜（1）增大減小植物克隆技術(shù)或植物組織培養(yǎng)當(dāng)前53頁，總共65頁。常見育種方式比較方法原理原因?qū)嵗齼?yōu)點(diǎn)雜交育種基因重組非同源染色體上的非等位基因自由組合抗倒伏抗銹病小麥集中優(yōu)良性狀誘變育種基因突變?nèi)斯し椒ㄊ笵NA復(fù)制過程發(fā)生差錯青霉素高產(chǎn)菌株提高變異頻率，出現(xiàn)新性狀單倍體育種染色體變異秋水仙素處理單倍體使其染色體加倍小麥新品種縮短育種年限,得到純合體多倍體育種染色體變異秋水仙素處理使染色體加倍無籽西瓜器官大，營養(yǎng)成分含量高細(xì)胞工程育種染色體變異實(shí)現(xiàn)不同種植物之間的核質(zhì)融合白菜-甘藍(lán)克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙基因工程育種基因重組將不同生物的基因拼接在一起抗蟲棉目的性強(qiáng)，打破物種界限當(dāng)前54頁，總共65頁。植物繁殖的新途徑作物新品種的培育微型繁殖作物脫毒人工種子植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用單倍體育種突變體的利用細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)本節(jié)課內(nèi)容小結(jié)當(dāng)前55頁，總共65頁。1．馬鈴薯利用它的塊莖進(jìn)行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進(jìn)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(jìn)行雜交B．進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交C．利用芽尖進(jìn)行組織培養(yǎng)D．人工誘導(dǎo)基因突變c2.人參皂苷干粉可以通過下列何種技術(shù)獲得（）A．雜交育種B．植物細(xì)胞培養(yǎng)C．多倍體育種D．單倍體育種B評價(jià)反饋當(dāng)前56頁，總共65頁。3．將花粉細(xì)胞單倍體技術(shù)培養(yǎng)成幼苗時，下列條件不需要的是（）A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B．一定營養(yǎng)化物質(zhì)和