2.1.2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用課件2021-2022學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

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)胞工程的基本技術(shù)①②③④⑤融合的原生質(zhì)體原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A去壁去壁植物A細(xì)胞誘導(dǎo)融合再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化（細(xì)胞分裂）愈傷組織再分化雜種植株植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交植物B細(xì)胞復(fù)習(xí)鞏固CONTENTS目錄植物繁殖的新途徑Anewwayforplantstoreproduce01作物新品種的培育Breedingofnewcropvarieties02細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)Factoryproductionofcellproducts03習(xí)題鞏固Exercisestoconsolidate04植物繁殖的新途徑AnewwayforplantstoreproducePART01

Anewwayforplantstoreproduce01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(shù)。也叫微型繁殖。我國(guó)組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)模化繁殖，使得名貴的蘭花價(jià)格大幅下降。外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗植株移栽（2）過(guò)程：無(wú)籽西瓜

Anewwayforplantstoreproduce——Rapidpropagation01植物繁殖的新途徑——微型繁殖（2）生殖方式：（3）原理：一般為無(wú)性生殖植物細(xì)胞的全能性（4）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(zhǎng)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。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。

Anewwayforplantstoreproduce——Rapidpropagation01植物繁殖的新途徑——微型繁殖【思考】植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖的原因是什么？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。實(shí)際應(yīng)用：快速繁殖經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀瀕危植物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。

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑實(shí)際問(wèn)題：生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，在生產(chǎn)上長(zhǎng)期采用無(wú)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(zhǎng)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(shù)和花卉等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔除，造成經(jīng)濟(jì)損失。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)？

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑2.作物脫毒馬鈴薯a.作物病毒積累草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無(wú)性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力

Anewwayforplantstoreproduce——Cropseedling01植物繁殖的新途徑——作物脫毒b.脫毒方法取材：分生區(qū)（如莖尖、根尖：病毒極少，甚至無(wú)毒）組培(植物組織培養(yǎng))脫毒苗注：脫毒苗不等于抗毒苗。與快速繁殖相比較，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力？抗毒苗：基因工程范疇抗病基因?qū)胫参锛?xì)胞植物組織培養(yǎng)完整植株c.優(yōu)點(diǎn)：明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力

Anewwayforplantstoreproduce——Cropseedling01植物繁殖的新途徑——作物脫毒（1）為什么要進(jìn)行脫毒？（2）作物脫毒選用什么材料？選擇該種材料的理由是？（3）脫毒過(guò)程：（4）實(shí)例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽病毒極少，甚至無(wú)病毒分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞植物分生區(qū)細(xì)胞病毒少，甚至沒(méi)有病毒無(wú)性繁殖的作物，感染的病毒容易傳給后代。病毒積累，導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。①樹(shù)木需生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子。④優(yōu)良雜交種后代會(huì)因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。②受季節(jié)、氣候和地域的限制。③制種時(shí)需要占用大量土地。如何克服缺陷？常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑人工種子概念：通過(guò)植物組織培養(yǎng)的方法獲得的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等材料外面包被著人工薄膜，在適宜的條件下可以發(fā)芽成幼苗的種子。

胚狀體人工胚乳人工種皮

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑——人工種子3.人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，人工種皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么?為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育。我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)?過(guò)程：外植體愈傷組織脫分化胚狀體再分化完整植物體制成人工種子種下去包裹人工種皮無(wú)性生殖人工種子來(lái)自有性生殖？無(wú)性生殖？問(wèn)：工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，人工種皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么?問(wèn)：為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育。我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)?適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素等。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑——人工種子

人工薄膜，透氣透水種皮

胚狀體（不定芽、頂芽和腋芽）胚

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)+抗生素、農(nóng)藥+有益菌+植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑胚乳胚狀體人工胚乳人工種皮單子葉植物的種子胚種皮胚乳組成：胚狀體＋人工種皮＋人工胚乳

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑——人工種子⑤后代無(wú)性狀分離，保持優(yōu)良品種的遺傳特性①易于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸④解決某些作物品種繁殖能力差、結(jié)子

困難或發(fā)芽率低等問(wèn)題③避免占用大量土地制種，節(jié)約糧食優(yōu)點(diǎn)：②不受季節(jié)、氣候和地域的限制

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑——人工種子人工種子應(yīng)用花椰菜桉樹(shù)水稻芹菜

Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途徑——人工種子作物新品種的培育BreedingofnewcropvarietiesPART0202作物新品種的培育

Breedingofnewcropvarieties單倍體

由生殖細(xì)胞直接發(fā)育而來(lái)，無(wú)論體細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組一律稱為單倍體。①成因：②代表生物：③特點(diǎn)：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而成。蜜蜂中的雄蜂枝葉莖桿弱小，果實(shí)多而小，一般高度不育（不是全部）。④應(yīng)用：?jiǎn)伪扼w育種02作物新品種的培育

Breedingofnewcropvarieties1.單倍體育種DDttDtDdTtDDtt自交選擇親本有性雜交F1代花粉離體培養(yǎng)單倍體植株染色體數(shù)目變異、植物細(xì)胞的全能性

(1)方法:

(3)優(yōu)點(diǎn):花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株,染色體加倍,選擇優(yōu)良品種.明顯縮短育種年限;后代穩(wěn)定遺傳,一般都是純合體

(2)原理:正常植物花藥愈傷組織單倍體幼苗脫分化再分化染色體加倍秋水仙素處理純合體02作物新品種的培育——單倍體育種

Breedingofnewcropvarieties——Haploidbreeding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——單倍體育種

Breedingofnewcropvarieties——Haploidbreeding（抗倒伏，不抗病）（抗倒伏抗病）花藥（粉）：?jiǎn)伪扼w幼苗：DTDtdTdt正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品種：DDtt方法：花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理DDTT（♀）×ddtt（♂）篩選DdTt（抗倒伏，不抗?。ǖ狗?，抗病）二倍體生物（組織培養(yǎng)）DdTt植株DTDtdTdtP矮桿感病

DDTT×高桿抗病

ddttF1矮桿感病

DdTtF2D_T_D_ttddT_ddttddTT雜交育種矮抗?需要的純合矮抗品種連續(xù)自交多代第1年第2年第3-6年缺點(diǎn)：耗時(shí)長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單第1年第2年明顯縮短育種年限02作物新品種的培育——單倍體育種

Breedingofnewcropvarieties——Haploidbreeding我國(guó)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。3.實(shí)例我國(guó)科學(xué)家把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來(lái)，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——單倍體育種

Breedingofnewcropvarieties——Haploidbreeding取花藥單倍體幼苗脫分化純合二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍優(yōu)良品種選擇愈傷組織再分化花藥離體培養(yǎng)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。02作物新品種的培育——單倍體育種

Breedingofnewcropvarieties——HaploidbreedingAaAaAAaa單倍體(n)純合二倍體(2n)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，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

Breedingofnewcropvarieties2.突變體的利用（1）原理：

在植物組織培養(yǎng)過(guò)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(guò)程：外植體新品種篩選培育愈傷組織脫分化多種突變體誘導(dǎo)分化（3）利用：篩選對(duì)人們有利的突變體,進(jìn)而培育成新品種。誘變處理（物化）02作物新品種的培育——突變體的利用

Breedingofnewcropvarieties——Useofmutants（5）實(shí)例：抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（3）原理：基因突變和植物細(xì)胞的全能性。（4）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。大幅度地改良某些性狀。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)FactoryproductionofcellproductsPART0303細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

Factoryproductionofcellproducts細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)獲得目標(biāo)產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。分析生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的問(wèn)題：

人參為我國(guó)名貴藥材，現(xiàn)今因野生資源短缺，多用人工栽培，但人工栽培生長(zhǎng)緩慢，6年才能生成10克左右（干重）人參根。

解決辦法：利用植物組培工廠化生成細(xì)胞產(chǎn)物1.種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.植物的組織培養(yǎng)----愈傷組織細(xì)胞培養(yǎng)3.過(guò)程:只培養(yǎng)到愈傷組織階段4.結(jié)果:該過(guò)程不能體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性外植體愈傷組織脫分化細(xì)胞懸液培養(yǎng)、提取、破碎分散開(kāi)去壁細(xì)胞產(chǎn)物（液體培養(yǎng)基）03細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

Factoryproductionofcellproducts2.技術(shù):注意:

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!人參根愈傷組織增長(zhǎng)速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞細(xì)胞增殖提取人參皂甙干粉脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：03細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

Factoryproductionofcellproducts閱讀課本41頁(yè)回答：高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來(lái)了一場(chǎng)滅頂之災(zāi)。能否用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)紫杉醇？離體植物組織脫分化愈傷組織從愈傷組織中提取紫杉醇03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→紫杉醇紫草→紫草寧人參→人參皂苷03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幾種常見(jiàn)育種方法的比較:育種方法雜交育種單倍體育種多倍體育種誘變育種基因工程育種基本原理方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)實(shí)例雜交→自交→選優(yōu)→自交基因重組不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中到同一個(gè)個(gè)體上育種時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀雜交水稻中國(guó)荷斯坦?；ㄋ庪x體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍染色體變異明顯縮短育種年限，后代一般都為純種技術(shù)復(fù)雜，成本高普通小麥花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗染色體變異植物莖桿粗壯，果實(shí)、種