2.1.2植物細胞工程的應用課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

第1節(jié)

植物細胞工程第2課時植物細胞工程的應用第二章選擇性必修3一、植物繁殖的新途徑1、快速繁殖（1）概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術，也叫微型繁殖技術。（2）生殖方式：（4）實例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。一般為無性生殖（3）優(yōu)點：①可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖；②可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。③可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)運用組織培養(yǎng)的途徑，一個單株一年可以繁殖幾萬到幾百萬個植株，而且均來自單一的個體，可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。例如一株葡萄一年繁殖到3萬多株，一株蘭花一年繁殖到400萬株。思考：植物組織培養(yǎng)可以進行快速繁殖的原因是什么？愈傷組織細胞分裂旺盛，對愈傷組織進行分割、移瓶、誘導再分化就可以形成大量的新植株。植物組織培養(yǎng)在實驗室進行，一般不受季節(jié)、氣候等條件的限制。生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒，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。受害植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除，造成經(jīng)濟損失。

（2）選材部位：植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖）。（3）方法：（4）優(yōu)點：2、作物脫毒選材原因：無性繁殖的方式進行繁殖的作物，感染的病毒很容易傳給后代，并在作物體內(nèi)逐年積累，會導致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。植物分生區(qū)病毒極少，切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。（即：莖尖組織培養(yǎng)技術）（1）培育脫毒苗的原因：脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物脫毒苗不等于抗毒苗分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無病毒。目前采用莖尖組織培養(yǎng)技術脫去病毒，已在馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等許多作物上獲得成功。2、作物脫毒【思考?討論】（1）常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足有哪些？周期長；制種需要占用大量土地。受到季節(jié)氣候和地域的限制；發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性；（2）人工種子是指將在植物組織培養(yǎng)中得到的胚狀體和人工胚乳包埋在人工種皮中，在適宜的條件下能夠生根發(fā)芽的顆粒體。①人工種子的人造種皮、胚狀體、人工胚乳分別相當于植物種子的什么結(jié)構(gòu)？人造種皮相當于植物種子的種皮；胚狀體相當于植物種子的胚；人工胚乳相當于植物種子的胚乳。②人工種子的胚狀體和植物種子的胚在來源上有何區(qū)別？人工種子的胚狀體是無性繁殖的結(jié)果，種子中的胚是有性繁殖的結(jié)果。③人造種子有哪些優(yōu)點？易于儲藏和運輸不受季節(jié)、氣候和地域的限制后代無性狀分離，保持優(yōu)良特性【拓展應用】（P42）紫色非甜玉米（基因型為AABB）和白色甜玉米（基因型為aabb）雜交，得到的F1（AaBb）再進行自交，F(xiàn)2會有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運用常規(guī)育種方法，應該如何篩選出純合的紫色甜玉米？傳統(tǒng)方法：雜交育種1、單倍體育種二、作物新品種的培育（1）過程：正常植株化藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗秋水仙素處理純合子選擇所需類型（2）原理：植物細胞的全能性染色體數(shù)目變異紫色非甜玉米（基因型為AABB）和白色甜玉米（基因型為aabb）雜交，得到的F1（AaBb）再進行自交，F(xiàn)2會有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果利用花藥培養(yǎng)的技術培育純合的紫色甜玉米，請你提出相關實驗的設計思路。P紫色非甜玉米

AABB×白色甜玉米

aabbAaBb↓配子ABAbaBab花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗純合體AABBAAbbaaBBaabbF1ABAbaBab秋水仙素處理（3）優(yōu)點：極大地縮短了育種的年限，節(jié)約了大量的人力和物力。為體細胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料。（4）實例：單育1號煙草；水稻、玉米、油菜、甘藍和甜椒等作物。我國培育的單育1號煙草是世界上第一個單倍體作物新品種2、突變體的利用（1）原理：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)，因此容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。（2）過程：外植體脫分化愈傷組織再分化突變體篩選培育新品種誘變處理（3）原理：基因突變和植物細胞的全能性。（4）實例：已篩選出抗病、抗鹽、高產(chǎn)以及蛋白質(zhì)含量高的突變體，如抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草。（1）在培養(yǎng)至愈傷組織時進行誘變處理的原因是什么？（2）誘導分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？愈傷組織細胞分裂旺盛，且一直處于不斷增殖的狀態(tài)，此時易發(fā)生基因突變。大多數(shù)都不可以。因為基因突變可能破壞生物體與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關系，而對生物體有害；還有些基因突變既無害也無益，是中性的。2、突變體的利用三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、次生代謝物①次生代謝物不是生物生長所必需的。②次生代謝物是一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。③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。④含量很低，從植物組織中提取會大量破壞植物資源，有些產(chǎn)物又不能或難以通過化學合成途徑得到。2、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物的過程。（3）優(yōu)點：（4）實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產(chǎn)品。植物細胞培養(yǎng)是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）概念：（2）技術手段：植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)速度快；不占用耕地；幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制（5）生產(chǎn)流程外植體脫分化愈傷組織細胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取細胞懸液分散工廠化生產(chǎn)人參皂苷粉的基本流程：脫分化培養(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐人參根愈傷組織增長速度快而且細胞內(nèi)人參皂苷粉含量高的細胞細胞增殖提取人參皂苷粉【例】花粉植株是體細胞遺傳研究和突變育種的理想材料。下面是培育四季柑橘(2N=18)花粉植株的過程示意圖，有關敘述錯誤的是（）A、花粉植株培育的原理是花粉粒細胞具有全能性，其技術是植物組織培養(yǎng)B、過程3是細胞再分化，誘導從芽產(chǎn)生時應適當提高細胞分裂素的比例C、四種培養(yǎng)基均為固體培養(yǎng)基，2、3過程除培養(yǎng)基成分與含量不同外，其他條件均相同D、觀察處于分裂中期的四季柑橘花粉植株根尖細胞，可觀察到9條染色體C【例】如圖是利用某種植物(基因型為AaBb)產(chǎn)生的花粉進行單倍體育種的示意圖。據(jù)圖判斷，下列敘述錯誤的是（）A.過程②通常使用的試劑是秋水仙素，作用時期為細胞有絲分裂前期B.通過過程①②得到的植株既有純合子又有雜合子C.過程①屬于植物的組織培養(yǎng)，在此過程中必須使用一定量的植物激素或植物生長調(diào)節(jié)劑D.與雜交育種相比，該育種方法的優(yōu)點是能明顯縮短育種的年限B【例】紫杉醇是存在于紅豆杉屬植物體內(nèi)的一種次生代謝物，具有高抗癌活性，利用植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫杉醇是擴大紫杉醇來源的重要途徑，紫杉醇工廠化生產(chǎn)的主要過程為：紅豆杉愈傷組織→篩選穩(wěn)定高產(chǎn)紫杉醇細胞系→細胞懸液→生物反應器進行培養(yǎng)→細胞破碎→提取紫杉醇，下列有關敘述正確的是（）A、以紅豆杉葉為原料獲得愈傷組織過程中發(fā)生了細胞分裂和細胞分化B、在培養(yǎng)過程中，要不斷通入無菌空氣并進行攪拌，其目的是保證O2供應充足，使細胞與培養(yǎng)液充分接觸C、次生代謝物是生物生長所必需的D、紫杉醇的工廠化生產(chǎn)利用了植物細胞的全能性B【例】長春花的次生代謝產(chǎn)物長春胺可用于癌癥的臨床治療。研究人員用誘變劑甲基磺酸乙酷(EMS)處理長春花的愈傷