【區(qū)級(jí)公開課課件】2.1.2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用課高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1、植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些應(yīng)用？植物細(xì)胞工程在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些應(yīng)用？植物細(xì)胞工程應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的主要優(yōu)勢(shì)是什么？植物細(xì)胞工程應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的主要優(yōu)勢(shì)是什么？植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)CONTENTS目錄植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑A new way for plants to reproduce01作物新品種的培育作物新品種的培育Breeding of new crop varieties02細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)03習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercises to consolidate04植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑A new way for pla

2、nts to reproducePART 01Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑1.快速繁殖快速繁殖（1）概念：）概念： 用于用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。也叫也叫微型繁殖微型繁殖。 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。AnewwayforplantstoreproduceRapidpropagation01植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途

3、徑快速繁殖快速繁殖（2）生殖方式：）生殖方式：（3）原理：）原理：一般為一般為無性生殖無性生殖植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性（4）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖大量繁殖。保持優(yōu)良品種的遺傳特性。保持優(yōu)良品種的遺傳特性。不受自然生長季節(jié)的限制，不受自然生長季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短培養(yǎng)周期短。選材少，選材少，繁殖率高繁殖率高，便于自動(dòng)化管理，便于自動(dòng)化管理。 其細(xì)胞分裂方式是有絲分裂，親、子代細(xì)胞DNA相同，所以可以保持親代優(yōu)良的遺傳特性。AnewwayforplantstoreproduceRapidpropagation01植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑快

4、速繁殖快速繁殖【思考】植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖的原因是什么？【思考】植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖的原因是什么？ 植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行旺盛、快速的有絲分裂，從而獲得大量的組織細(xì)胞。不斷地對(duì)愈傷組織進(jìn)行分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化就可以形成大量的新植株。另外，植物組織培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，一般不受季節(jié)、氣候等條件的限制。u實(shí)際應(yīng)用：實(shí)際應(yīng)用： 快速繁殖快速繁殖經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀瀕危植物珍稀瀕危植物等自然繁殖速度緩慢，繁等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持的植物。殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持的植物。Anewwayforplantstoreproduc

5、e01植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑2.作物脫毒作物脫毒馬鈴薯a.作物病毒積累作物病毒積累草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖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b.優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：明顯提高農(nóng)作物的明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量產(chǎn)量和和品質(zhì)品質(zhì)AnewwayforplantstoreproduceCropseedling01植物繁殖的新途徑植物繁殖的新途徑作物脫毒作物脫毒c.脫毒方法脫毒方法取材：頂端分生區(qū)頂端分生區(qū)（如莖尖、根尖：如莖尖、根尖：病毒極少，甚至無毒病毒極少，甚至無毒）組培脫毒苗脫毒苗d.實(shí)例：實(shí)例：注：脫毒苗注：脫毒苗不等于不等于抗毒苗?？苟久纭?與與快速繁殖快速繁殖相比較，

6、二者無本質(zhì)區(qū)別，相比較，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。只是取材部位不同。作物新品種的培育作物新品種的培育Breeding of new crop varietiesPART 0202作物新品種的培育作物新品種的培育Breedingofnewcropvarieties單倍體單倍體由由生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來，無論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組，無論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組一律稱為單倍體。一律稱為單倍體。成因：成因：代表生物：代表生物：特點(diǎn)：特點(diǎn)：由由配子配子（如卵細(xì)胞、花粉等）（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成直接發(fā)育而成。蜜蜂中的雄蜂蜜蜂中的雄蜂枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不

7、育枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不育（不是全部）（不是全部）。應(yīng)用：應(yīng)用：單倍體育種單倍體育種02作物新品種的培育作物新品種的培育Breedingofnewcropvarieties1.單倍體育種單倍體育種DDttDtDdTtDDtt自交自交選擇親本選擇親本有性雜交有性雜交F1代代花粉離體培養(yǎng)花粉離體培養(yǎng)單倍體植株單倍體植株誘變誘變?nèi)旧w加倍染色體加倍可育純合子可育純合子選擇所需類型選擇所需類型二倍體植株二倍體植株花藥離體培養(yǎng)花藥離體培養(yǎng)單倍體植株單倍體植株人工誘導(dǎo)人工誘導(dǎo)正常植株正常植株（純合子純合子）種子種子自交自交萌發(fā)萌發(fā)新植株新植株（新品種）（新品種）二倍體植株二倍體植株擁有正常染

8、色體數(shù)目擁有正常染色體數(shù)目染色體數(shù)目變異、植物細(xì)胞的全能性染色體數(shù)目變異、植物細(xì)胞的全能性02作物新品種的培育作物新品種的培育單倍體育種單倍體育種BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding（抗倒伏，不抗?。沟狗豢共。沟狗共。沟狗共。┗ㄋ帲ǚ郏夯ㄋ帲ǚ郏簡伪扼w幼苗單倍體幼苗：DTDtdTdt正常植株：正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品種：新品種：DDtt方法：方法：花藥花藥離體培養(yǎng)離體培養(yǎng)秋水仙素處理秋水仙素處理2.缺點(diǎn)：操作復(fù)雜缺點(diǎn)：操作復(fù)雜1.優(yōu)點(diǎn)：能明顯縮短育種年限優(yōu)點(diǎn)：能明顯縮短育種年限D(zhuǎn)DTT（） ddtt（）

9、第第一一年年第第二二年年篩選篩選DdTt（抗倒伏，不抗病）（抗倒伏，不抗?。ǖ狗共。ǖ狗共。┒扼w生物二倍體生物（組織培養(yǎng)）（組織培養(yǎng)）DdTt植株DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)和人工花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍02作物新品種的培育作物新品種的培育單倍體育種單倍體育種BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding優(yōu)良品種花藥花粉離體培養(yǎng)單倍體純合二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍選擇02作物新品種的培育作物新品種的培育單倍體育種單倍體育種BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding 我國科學(xué)家在

10、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。3.實(shí)例實(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。02作物新品種的培育作物新品種的培育單倍體育種單倍體育種BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding取花藥單倍體幼苗脫分化純合二倍體優(yōu)良品種選擇愈傷組織再分化 后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳；明顯縮短育種年限，后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳；明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程。加速育種進(jìn)程。02作物新品種的培育作物新品種的培育單倍體育種單倍體育種BreedingofnewcropvarietiesHapl

11、oidbreedingAaAaAAaa單倍體單倍體(n)純合二倍體純合二倍體(2n)二倍體二倍體(2n) 大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易出現(xiàn)。 因此它也是進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。02作物新品種的培育作物新品種的培育Breedingofnewcropvarieties2.突變體的利用突變體的利用（1）原理：）原理： 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不斷增殖的狀態(tài)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：）過程：外植體外植體新品種新品種篩選培育篩選培育愈傷

12、組織愈傷組織 脫分化脫分化多種突變體多種突變體誘導(dǎo)分化誘導(dǎo)分化誘變處理誘變處理（3）利用利用：篩選對(duì)人們有利的突變體篩選對(duì)人們有利的突變體, ,進(jìn)而培育成新品種進(jìn)而培育成新品種。02作物新品種的培育作物新品種的培育突變體的利用突變體的利用BreedingofnewcropvarietiesUseofmutants（5）實(shí)例：）實(shí)例： 抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等?？够ㄈ~病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（3）原理：）原理： 基因突變基因突變和和植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性。（4）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些性狀。性

13、狀。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)Factory production of cell productsPART 0303細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)Factoryproductionofcellproducts植物的代謝產(chǎn)物植物的代謝產(chǎn)物1.初生代謝物：初生代謝物：初生代謝是生物生長和生存所初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)必需的代謝活動(dòng)，初生代謝物有初生代謝物有糖類糖類、脂質(zhì)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)、核酸核酸等。等。2.次生代謝物：次生代謝物： 植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物次生代謝物。（1）含義）含義03細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物

14、的工廠化生產(chǎn)Factoryproductionofcellproducts糖類、脂質(zhì)、 和核酸等。蛋白質(zhì)（2）種類）種類化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)作用作用應(yīng)用應(yīng)用直接獲取困難直接獲取困難化學(xué)合成困難化學(xué)合成困難利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物小分子有機(jī)物(酚類、萜類和含氮類)植物抗病、抗蟲藥物、香料、色素含量低、從植物組織提取會(huì)大量破壞植物資源有些產(chǎn)物不能或難以通過化學(xué)合成途徑得到03細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)Factoryproductionofcellproducts3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 利用利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物植物細(xì)胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過程就是細(xì)

15、胞產(chǎn)物，這個(gè)過程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。的工廠化生產(chǎn)。外植體愈傷組織細(xì)胞懸液脫分化振蕩分散細(xì)胞懸浮培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物提取優(yōu)勢(shì) 不占用耕地、不受季節(jié)、天氣的限制，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保具有重要意義。03細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)Factoryproductionofcellproducts紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細(xì)胞工程產(chǎn)品。實(shí)例 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，已被用于乳腺癌等癌癥的治療紅豆杉紅豆杉紫杉醇紫杉醇紫草紫草紫草寧紫草寧人參人參人參皂苷人參皂苷03到社會(huì)中去到社會(huì)中去Gooutintotheworld“手指植物手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)

16、通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜保證充足的光照和適宜的溫度的溫度，不需要額外補(bǔ)充水分和營養(yǎng)物質(zhì)，不需要額外補(bǔ)充水分和營養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長它們就能在玻璃瓶中生長三四個(gè)月三四個(gè)月之久。之久?！笆种钢参锸种钢参铩钡闹谱鞣椒ǖ闹谱鞣椒ㄓ玫搅酥参锝M用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)織培養(yǎng)技術(shù)。在制作過程中，一定要注意做好。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒滅菌和消毒工作，為了防工作，為了防止污染可在培養(yǎng)基中加入一定量的止污染可在培養(yǎng)基中加入一定量的抑菌劑抑菌劑。另外，還可以根據(jù)個(gè)人喜好，。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

17、劑，使在培養(yǎng)基中加入適量的色素或者熒光劑，使“手指植物手指植物”更具有觀賞價(jià)更具有觀賞價(jià)值。值。03課堂總結(jié)課堂總結(jié)Classsummary外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株作物脫毒選擇頂端分生組織快速繁殖單倍體育種選擇花藥進(jìn)行誘變 突變體的利用分散后懸浮培養(yǎng)3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物新品質(zhì)的培育1.植物繁殖的新途徑篩選習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercises to consolidatePART 0404習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate1. 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

18、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。（ ）04習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate2.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)04習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate1. 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F1（ AaSusu ）再進(jìn)行自交，F(xiàn)2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。04習(xí)題鞏固習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate F2