2.1植物細(xì)胞工程課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

2.1植物細(xì)胞工程二植物細(xì)胞工程的應(yīng)用(1)概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。也叫微型繁殖(2)優(yōu)點(diǎn)：

①可以高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②無性繁殖，可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。(3)過程：外植體脫分化

再分化

根、芽

—→

幼苗移栽成活>完整植株(4)實(shí)例：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。組織愈傷一、植物繁殖的新途徑1.快速繁殖扦插、壓條、嫁接等是營(yíng)養(yǎng)繁殖，

不屬于微型繁殖技術(shù)鐵皮石斛的產(chǎn)業(yè)化育苗1.為什么植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞分裂速度較快，從而獲得大量的組織細(xì)胞，然后不斷地分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化形成新植株。并且，植物組織培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受季節(jié)、氣候等條件限制較小。2.為什么快速繁殖技術(shù)可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性因?yàn)橹参锏捏w細(xì)胞中含有相同的遺傳物質(zhì)，植物組織培養(yǎng)過程中通過有絲分裂增加細(xì)胞數(shù)目，細(xì)胞分裂、分化過程中遺傳物質(zhì)保持不變，所以植物的微型繁殖技術(shù)屬于無性繁殖。(1)原因

用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的作物，它們感染的病

毒很容易傳給后代，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作

物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。(2)適用對(duì)象：無性繁殖的作物。(3)選材部位：植物的分生區(qū)附近(4)選材原因：

分生區(qū)附近

的病毒極少，甚至無病毒

(6)優(yōu)點(diǎn)：脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物。

(

5

)

實(shí)

例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。2023/1/6一、植物繁殖的新途徑2.作物脫毒脫毒≠抗病毒脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫

毒馬鈴薯葉片(左上)脫毒馬鈴薯花藥離脫分化愈傷再分化單倍體_秋水仙素處理，正常純合體培養(yǎng)

組織

植株

染色體數(shù)加倍

體植株花

藥

花粉二

、作物新品種的培育1.單倍體育種(1)過程秋水仙素的作用：抑制有絲分裂前期紡錘體

的形成，著絲粒分裂形成的子染色體不能分配

到兩極形成兩個(gè)細(xì)胞，從而使染色體數(shù)目加倍。(

2

)

原

理：染色體(數(shù)目)變異、植物細(xì)胞的全能性。人

工

誘

導(dǎo)

染

色

體

加

倍優(yōu)良品種純

合二

倍

體離

體

培

養(yǎng)單

倍

體選

擇二

、作物新品種的培育1.單倍體育種(

3

)

優(yōu)

點(diǎn)：①明顯縮短育種年限，節(jié)約了大量的人力和物力：雜交育種培育一個(gè)可以穩(wěn)定遺傳的作物優(yōu)良品種，

一般不斷自交選優(yōu)，常需

5～6年。而單倍體育種兩年就能培育出所需純合體。②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：大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。③后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳。(

4

)

實(shí)

例：?jiǎn)斡?號(hào)煙草、水稻、玉米、油菜、

甘藍(lán)和甜椒等作物。我國(guó)培育的單育1號(hào)煙草是世

界上第一個(gè)單倍體作物新品種二、作物新品種的培育2.突變體的利用(1)產(chǎn)生原因：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)，因此容易受到培養(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。(2)過程：誘變處理脫分化

愈傷

織

再分化

突變體

新品種(3)常用材料：愈傷組織、單倍體育種獲得的隱性純合體。(

4

)

利

用

：篩選對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。(

5

)

原

理

：

基因突變和植物細(xì)胞的全能性。培育篩選組業(yè)外植體二、作物新品種的培育2.突變體的利用(6)優(yōu)點(diǎn)：通過人工誘變提高愈傷組織的突變率，從而篩選獲得抗病、抗鹽、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新品種，加快育種進(jìn)程(7)缺點(diǎn)：突變具有不定向性和低頻性，因此需大量處理實(shí)驗(yàn)材料(8)實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等?？钩輨┌兹~草三

、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.植物的代謝產(chǎn)物(1)初生代謝物：糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等初生代謝是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)，(2)次生代謝物：

一類小分子有機(jī)化合物(

如酚類、萜類和含

氮化合物等)。次生代謝不是生物生長(zhǎng)所必需的，一般在特定的組織或器官

中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。1.植物的次生代謝產(chǎn)物在植物的抗蟲、抗病等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。2.植物細(xì)胞的次生代謝產(chǎn)物含量很低，從植物組織中提取會(huì)大量破壞植物資源，有些產(chǎn)物又不能或難以通過化學(xué)合成途徑得到。人們?yōu)槭裁催M(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物細(xì)胞培養(yǎng)：(

1

)

概

念：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)。(

2

)

材

料

：最好是愈傷組織(3)培養(yǎng)基：

液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)有利于培養(yǎng)物與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸(

4

)

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。三

、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的概念：(1)概念：利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。(2)依據(jù)的技術(shù)：植物細(xì)胞培養(yǎng)(3)過程：細(xì)胞產(chǎn)物(4)實(shí)例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細(xì)胞工程產(chǎn)品外植體

脫分化

愈傷組織

分散開細(xì)胞懸液

培養(yǎng)、提取項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)利用原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基培養(yǎng)對(duì)象離體的植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體由愈傷組織分散得到的懸浮細(xì)胞培養(yǎng)過程外植體愈傷組織芽、根→植物幼苗愈傷組織→分散成懸浮細(xì)胞→繼續(xù)培養(yǎng)→細(xì)胞次生代謝物培養(yǎng)目的植物幼苗細(xì)胞的次生代謝物二者關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)；它們都屬于植物細(xì)胞工程的范疇知識(shí)拓展

植物組織培養(yǎng)與植物細(xì)胞培養(yǎng)的比較“手指植物”的制作方法用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。在制作過程中，

一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養(yǎng)基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據(jù)個(gè)人喜好，在培養(yǎng)基中加入適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價(jià)值?！笆种钢参铩蓖ǔＥ嘤谘b有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外拓展資料水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長(zhǎng)三四個(gè)月之久。

到社會(huì)中去植物繁殖的新途徑作物新品種的培育細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)快速繁殖作物脫毒單倍體育種突變體的利用課堂小結(jié)植物細(xì)胞工程的應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用一

、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(zhǎng)的培養(yǎng)條件，提高了單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量。

(

)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)一、概念檢測(cè)2.生產(chǎn)中培育香蕉脫毒苗常用的方法是(D練習(xí)與應(yīng)用)練習(xí)與應(yīng)用、拓展應(yīng)用1.紫色非甜玉米(基因型為AASuSu)和白色甜玉米(基因型為aasusu)雜交(Su和su代表一對(duì)等位基因),得到的F(AaSusu)再進(jìn)行自交，F(xiàn)?會(huì)有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫色甜玉米如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)，又應(yīng)該怎樣做呢請(qǐng)你設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思路。提示F?中的紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或AAsusu,如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，將F?中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進(jìn)行測(cè)交，可以選擇出基因型為AAsusu的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣，耗時(shí)也較長(zhǎng)，需要至少三年的選種和育種時(shí)間。其實(shí)在F?產(chǎn)生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)獲得單倍體植株，再經(jīng)過誘導(dǎo)染色體加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。練習(xí)與應(yīng)用

、拓展應(yīng)用2、甜葉菊是一種菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的熱量卻很低，所以它逐漸成為一些用糖行業(yè)歡迎的新糖源。甜葉菊的種子小，發(fā)

芽率低，種子繁殖遺傳性狀不穩(wěn)定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，這些

都會(huì)限制甜葉菊的生產(chǎn)。假如你是某甜葉菊生產(chǎn)公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該公司當(dāng)前運(yùn)

行狀況良好，但一直未能解決種子