【課件】植物細(xì)胞工程的應(yīng)用教學(xué)課件高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

-第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程----植物細(xì)胞工程的應(yīng)用Ihaveadream!301

20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用組織培養(yǎng)技術(shù)來培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展成為舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。

我國組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝?，使得名貴的蘭花價(jià)格大幅下降。蝴蝶蘭鐵皮石斛

用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱為快速繁殖技術(shù)，也叫微型繁殖技術(shù)。1.快速繁殖一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模。優(yōu)點(diǎn)：①高效、快速地實(shí)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(dòng)化管理。實(shí)例：鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，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%。病毒引起的植物病害有500多種。病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。你有什么啟發(fā)？生活情境601馬鈴薯草莓香蕉組培脫毒苗頂端分生區(qū)（如莖尖）：該部位病毒極少，甚至無毒注：脫毒苗不等于抗毒苗。2.作物脫毒（3）優(yōu)點(diǎn)：明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差（1）脫毒原因（2）脫毒方法（3）過程：（4）實(shí)例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。與微型繁殖相比，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根脫毒苗脫毒草莓普通草莓脫毒馬鈴薯田與被病毒感染的未脫毒馬鈴薯葉片2.作物脫毒902（1）單倍體：

枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不育。特點(diǎn)：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成的個(gè)體。（2）單倍體育種原理：植物細(xì)胞的全能性、染色體（數(shù)目）變異。1.單倍體育種1.單倍體育種（1）過程花藥花粉單倍體離體培養(yǎng)純合二倍體人工誘導(dǎo)多倍體優(yōu)良品種選擇1.單倍體育種（1）過程秋水仙素單倍體幼苗優(yōu)良品種愈傷組織純合二倍體植株花藥染色體數(shù)目加倍脫分化再分化選擇秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）（染色體數(shù)目變異）（2）原理：植物細(xì)胞的全能性、染色體數(shù)目變異12（3）優(yōu)點(diǎn)秋水仙素花藥離體培養(yǎng)①極大地縮短了育種的年限。②后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳。③可作為進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。（常需5～6年）（1~2年）技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜

(4)缺點(diǎn)：1.單倍體育種13

我國科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個(gè)單倍體作物新品種——單育1號(hào)煙草。(5)實(shí)例

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(lán)和甜椒等作物的新品種。1、單倍體育種1.單倍體育種2.突變體的利用在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。從產(chǎn)生突變的個(gè)體中可以篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。新品種外植體愈傷組織

多種突變體

篩選培育脫分化誘導(dǎo)分化誘變處理抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)抗鹽堿的煙草（1）原理15（2）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。難以控制突變方向，需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料。（3）缺點(diǎn)：白三葉草（4）實(shí)例：抗除草劑的白三葉草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的野生煙草2.突變體的利用四種育種方法的比較育種方法原理過程優(yōu)點(diǎn)快速繁殖

脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性突變體的利用基因突變、細(xì)胞的

;

對(duì)愈傷組織進(jìn)行誘變處理后再篩選提高

，獲得優(yōu)良性狀單倍體育種細(xì)胞的

、

;

、

誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍明顯縮短？

植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的

、細(xì)胞的

;

融合、雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)打破

，實(shí)現(xiàn)

。

細(xì)胞的全能性全能性突變率全能性染色體變異先花藥離體培養(yǎng)再秋水仙素育種年限流動(dòng)性全能性植物細(xì)胞生殖隔離遠(yuǎn)緣雜交植物的代謝產(chǎn)物1.初生代謝物：

初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。2.次生代謝物：植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物——次生代謝物。指在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。1.過程：植物細(xì)胞培養(yǎng)：2.優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義。原理：細(xì)胞增殖大量細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)外植體

脫分化提取細(xì)胞產(chǎn)物愈傷組織一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從愈傷組織的細(xì)胞中獲得細(xì)胞產(chǎn)物!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用于乳腺癌等癌癥的治療紅豆杉(瀕危植物）（世界上首例藥用植物細(xì)胞工程產(chǎn)品）紫草寧、紫杉醇、人參皂苷（ɡān）等。3.實(shí)例人參皂苷用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)的人參，生長速度比栽培人參約快100倍以上。含紫草寧，量極少人參皂苷概念植物細(xì)胞融合原生質(zhì)體制備過程變異類型植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合原理育種類型原理過程花藥離體培養(yǎng)細(xì)胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞工程優(yōu)缺點(diǎn)思維導(dǎo)圖一、概念檢測(cè)1.運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)可以培育單倍體植株和進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）用花藥培養(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。（

）（2）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞生長的培養(yǎng)條件，提高了單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量。（）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(jìn)行雜交

C.進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交

D.取莖尖分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)√×D練習(xí)與應(yīng)用P42思考：若植株A和植株B細(xì)胞結(jié)構(gòu)如圖所思，A有X條染色體，B有Y條染色體，通過植物細(xì)胞融合技術(shù)獲得雜種細(xì)胞AB，則：①雜種細(xì)胞的染色體數(shù)為______②雜種細(xì)胞的基因型為__________③雜種細(xì)胞中染色體組數(shù)為________④得到的雜種植株為____倍體⑤理論上該植株可育嗎？___________________________X+YDdYyRr4四可育，有同源染色體，同源染色體能聯(lián)會(huì)，可形成配子*異源四倍體一、概念檢測(cè)1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢(shì)，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中2.科學(xué)家在制備原生質(zhì)體時(shí)，有時(shí)使用蝸牛消化道提取液來降解植物細(xì)胞的細(xì)胞壁。據(jù)此分析，蝸牛消化道提取液中可能含有什么成分？【答案】纖維素酶和果膠酶。A二、拓展應(yīng)用“番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么？【提示】

1978年，梅爾徹斯(G.Melchers)等人首次獲得了馬鈴薯與番茄的體細(xì)胞雜種植株。他們將培育的二倍體馬鈴薯和番茄的葉片細(xì)胞原生質(zhì)體進(jìn)行融合，產(chǎn)生了雜種植株一一“番茄-馬鈴薯”，它同時(shí)具有馬鈴薯和番茄的形態(tài)特征。其中一些植株形成了“類似塊莖的生殖根”，但是并沒有產(chǎn)生可結(jié)實(shí)的花、果實(shí)以及真正意義上的塊莖。到目前為止“番茄-馬鈴薯”一類的體細(xì)胞雜交植物還不能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，但是其研究價(jià)值不可忽視?！胺?馬鈴薯”沒有像人們預(yù)想的那樣地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯,主要原因是：生物體內(nèi)基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以“番茄-馬鈴薯”雜種植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯了。近年來，有報(bào)道稱利用嫁接技術(shù)培育出了地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯的植株。1.(2021·合肥檢測(cè))植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理、培養(yǎng)基本過程的順序及誘導(dǎo)的植物激素分別包括①植物細(xì)胞的全能性②離體的植物器官、組織或細(xì)胞③根、芽④生長素和細(xì)胞分裂素⑤生長素和乙烯⑥愈傷組織⑦再分化⑧脫分化⑨完整植株A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤√2.下列有關(guān)植物組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織的說法，錯(cuò)誤的是A.愈傷組織是離體植物細(xì)胞經(jīng)過脫分化和再分化形成的B.培養(yǎng)基中生長素和細(xì)胞分裂素的比值不同，愈傷組織分化的結(jié)果不同C.愈傷組織為一團(tuán)不定形的薄壁細(xì)胞D.愈傷組織在一定條件下培養(yǎng)可以形成完整的植株解析愈傷組織是離體植物細(xì)胞經(jīng)過脫分化形成的，A錯(cuò)誤?！?.如圖為植物組織培養(yǎng)過程，下列有關(guān)說法正確的是A.實(shí)驗(yàn)中②試管中細(xì)胞全能性最高B.④試管中培育出的個(gè)體都是純合子C.①→②過程需要光照D.①→④過程培養(yǎng)基保持不變√解析④試管中培育出的個(gè)體不一定是純合子，如果外植體取自純合子，培育出的個(gè)體一定是純合子，如果外植體取自雜合子，培育出的個(gè)體一定是雜合子，B錯(cuò)誤；①→②過程為脫分化的過程，一般不需要光照，C錯(cuò)誤；①→②過程為脫分化的過程，②→③過程為再分