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

-第2章細胞工程第1節(jié)植物細胞工程----植物細胞工程的應用Ihaveadream!301

20世紀60年代，荷蘭科學家成功地利用組織培養(yǎng)技術來培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產已經發(fā)展成為舉世聞名的蘭花產業(yè)。

我國組織培養(yǎng)技術已經廣泛應用于蘭花種苗的規(guī)模化繁殖，使得名貴的蘭花價格大幅下降。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，稱為快速繁殖技術，也叫微型繁殖技術。1.快速繁殖一些優(yōu)良的觀賞植物、經濟林木、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生已形成一定規(guī)模。優(yōu)點：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。實例：鐵皮石斛的工廠化生產

生姜是藥食兩用的經濟作物，在生產上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產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：明顯提高農作物的產量和品質感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內積累作物產量降低品質變差（1）脫毒原因（2）脫毒方法（3）過程：（4）實例：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，果實多而小，一般高度不育。特點：由配子（如卵細胞、花粉等）直接發(fā)育而成的個體。（2）單倍體育種原理：植物細胞的全能性、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)（植物細胞的全能性）（染色體數(shù)目變異）（2）原理：植物細胞的全能性、染色體數(shù)目變異12（3）優(yōu)點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可作為進行體細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）技術相當復雜

(4)缺點：1.單倍體育種13

我國科學家在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。(5)實例

我國科學家把單倍體育種與常規(guī)育種結合起來，育成水稻、玉米、油菜、甘藍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)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素(如射線、化學物質等)的影響而產生突變。從產生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。新品種外植體愈傷組織

多種突變體

篩選培育脫分化誘導分化誘變處理抗病、抗鹽、含高蛋白、高產抗鹽堿的煙草（1）原理15（2）優(yōu)點：提高變異的頻率，加速育種進程。難以控制突變方向，需要大量處理實驗材料。（3）缺點：白三葉草（4）實例：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、細胞的

;

對愈傷組織進行誘變處理后再篩選提高

，獲得優(yōu)良性狀單倍體育種細胞的

、

;

、

誘導染色體數(shù)目加倍明顯縮短？

植物體細胞雜交細胞膜的

、細胞的

;

融合、雜種細胞組織培養(yǎng)打破

，實現(xiàn)

。

細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性全能性植物細胞生殖隔離遠緣雜交植物的代謝產物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。初生代謝物有糖類、脂質、蛋白質、核酸等。2.次生代謝物：植物代謝會產生一些一般認為不是植物基本的生命活動所必需的產物——次生代謝物。指在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術。1.過程：植物細胞培養(yǎng)：2.優(yōu)點：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對于社會、經濟、環(huán)境保護具有重要意義。原理：細胞增殖大量細胞細胞培養(yǎng)外植體

脫分化提取細胞產物愈傷組織一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從愈傷組織的細胞中獲得細胞產物!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胞工程產品）紫草寧、紫杉醇、人參皂苷（ɡān）等。3.實例人參皂苷用組織培養(yǎng)技術生產的人參，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胞融合原生質體制備過程變異類型植物組織培養(yǎng)原生質體融合原理育種類型原理過程花藥離體培養(yǎng)細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生芽生根植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細胞工程優(yōu)缺點思維導圖一、概念檢測1.運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述是否正確。（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。（

）（2）細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞生長的培養(yǎng)條件，提高了單個細胞中次生代謝物的含量。（）2.生產中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（）

A.人工誘導基因突變

B.選擇優(yōu)良品種進行雜交

C.進行遠緣植物體細胞雜交

D.取莖尖分生組織進行組織培養(yǎng)√×D練習與應用P42思考：若植株A和植株B細胞結構如圖所思，A有X條染色體，B有Y條染色體，通過植物細胞融合技術獲得雜種細胞AB，則：①雜種細胞的染色體數(shù)為______②雜種細胞的基因型為__________③雜種細胞中染色體組數(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，可形成配子*異源四倍體一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細胞工程技術培育高產、耐鹽的雜種植株的實驗流程圖。下列相關敘述錯誤的是(

)A.進行a處理時能用胰蛋白酶B.b是誘導融合后得到的雜種細胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進行d選擇時要將植株種在高鹽環(huán)境中2.科學家在制備原生質體時，有時使用蝸牛消化道提取液來降解植物細胞的細胞壁。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、拓展應用“番茄-馬鈴薯”雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結番茄，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胞雜種植株。他們將培育的二倍體馬鈴薯和番茄的葉片細胞原生質體進行融合，產生了雜種植株一一“番茄-馬鈴薯”，它同時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”，但是并沒有產生可結實的花、果實以及真正意義上的塊莖。到目前為止“番茄-馬鈴薯”一類的體細胞雜交植物還不能產生經濟效益，但是其研究價值不可忽視?！胺?馬鈴薯”沒有像人們預想的那樣地上結番茄、地下長馬鈴薯,主要原因是：生物體內基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以“番茄-馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結番茄、地下長馬鈴薯了。近年來，有報道稱利用嫁接技術培育出了地上結番茄、地下長馬鈴薯的植株。1.(2021·合肥檢測)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的植物激素分別包括①植物細胞的全能性②離體的植物器官、組織或細胞③根、芽④生長素和細胞分裂素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.下列有關植物組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織的說法，錯誤的是A.愈傷組織是離體植物細胞經過脫分化和再分化形成的B.培養(yǎng)基中生長素和細胞分裂素的比值不同，愈傷組織分化的結果不同C.愈傷組織為一團不定形的薄壁細胞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胞經過脫分化形成的，A錯誤?！?.如圖為植物組織培養(yǎng)過程，下列有關說法正確的是A.實驗中②試管中細胞全能性最高B.④試管中培育出的個體都是純合子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試管中培育出的個體不一定是純合子，如果外植體取自純合子，培育出的個體一定是純合子，如果外植體取自雜合子，培育出的個體一定是雜合子，B錯誤；①→②過程為脫分化的過程，一般不需要光照，C錯誤；①→②過程為脫分化的過程，②→③過程為再分