【課件】植物細(xì)胞工程的應(yīng)用課件2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2章細(xì)胞工程第1節(jié)植物細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程的應(yīng)用本節(jié)聚焦植物細(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)用植物繁殖的新途徑細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)作物新品種的培育一、植物繁殖的新途徑1.

快速繁殖（微型繁殖）P39 (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可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。(3)實(shí)例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無(wú)性繁殖作物和瀕危植物等的苗木。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)?；敝?，使得名貴的蘭花價(jià)格大幅下降。進(jìn)行無(wú)性繁殖鐵皮石斛的產(chǎn)業(yè)化育苗外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗植株移栽(4)過(guò)程：植物細(xì)胞的全能性(5)原理：*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)1.

快速繁殖（微型繁殖）P39 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)？(2)選材部位及原因：部位：植物

。頂端分生區(qū)附近（如莖尖）2.作物脫毒P40原因：

的病毒極少，甚至

。分生區(qū)附近無(wú)病毒無(wú)性繁殖的方式進(jìn)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(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。(1)培育脫毒苗的原因：一、植物繁殖的新途徑(3)方法：(4)優(yōu)點(diǎn)：切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。（即：莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)）與微型繁殖相比較，二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。脫毒苗≠抗毒苗莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力？脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒(méi)有脫毒的作物2.作物脫毒P40(5)脫毒產(chǎn)品：如馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等脫毒草莓普通草莓菠蘿香蕉大蒜甘蔗2.作物脫毒P40花藥花粉單倍體離體培養(yǎng)純合二倍體人工誘導(dǎo)多倍體優(yōu)良品種選擇二、作物新品種的培育1.單倍體育種P40(1)過(guò)程：花藥培養(yǎng)誘導(dǎo)染色體加倍二倍體植株單倍體植株二倍體植株（純合子）（秋水仙素處理）植株矮小，且高度不育染色體數(shù)目變異和植物細(xì)胞的全能性(2)原理:秋水仙素處理抑制有絲分裂前期紡錘體的形成即植物組織培養(yǎng)AABBAAbbaaBBaabbABAbaBab減數(shù)分裂花藥（花粉）離體培養(yǎng)aaBBAAbb×AaBbABAbaBab人工誘導(dǎo)染色體加倍單倍體育種雜交育種第一年第二年aaBBAAbb×AaBbA_B_淘汰自交AA

BB穩(wěn)定遺傳性狀分離淘汰第一年第二年第三-六年連續(xù)自交多代1.單倍體育種P40（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)。（）√(3)優(yōu)點(diǎn):①極大地縮短育種年限，節(jié)約大量人力和無(wú)力；③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。②后代大是純合子，能穩(wěn)定遺傳;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)。為什么？1.單倍體育種P40(4)實(shí)例：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。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。1.單倍體育種P40(1)突變體形成的原因：

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)分化誘變處理（物化）2.突變體的利用P41愈傷組織（細(xì)胞分裂旺盛，且一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此易發(fā)生突變）①處理對(duì)象：②原理：突變(基因突變和染色體變異）和植物細(xì)胞的全能性。(3)利用：篩選對(duì)人們有利的突變體,進(jìn)而培育成新品種。二、作物新品種的培育(5)實(shí)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。(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。產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？不一定。因?yàn)橥蛔兪遣欢ㄏ虻?，有利性狀比較少,需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料?？够ㄈ~病毒的甘蔗抗鹽堿的煙草2.突變體的利用P41在植物抗病、抗蟲(chóng)等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)應(yīng)用多、產(chǎn)量低、破壞植物資源植物代謝產(chǎn)生的,不是植物基本生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。一類小分子有機(jī)化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）1.次生代謝產(chǎn)物P41(1)概念：(2)用途：紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧相關(guān)信息=====P41出生代謝：生物生長(zhǎng)生存所必需的代謝活動(dòng)，一直進(jìn)行著。如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。次生代謝：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。三2.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)。(1)植物細(xì)胞培養(yǎng)：(3)過(guò)程：(2)原理：細(xì)胞增殖(4)特點(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。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）使培養(yǎng)物與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)P41三(5)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用于乳腺癌等癌癥的治療紅豆杉(瀕危植物）（世上首例藥用植物細(xì)胞工程產(chǎn)品）三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)P41(5)實(shí)例：人參皂苷（ɡān）注意：①一般培養(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!（因?yàn)榇藭r(shí)細(xì)胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成）②液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細(xì)胞與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸。工廠化生產(chǎn)的基本流程：人參根

愈傷組織

增長(zhǎng)速度快、細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞

大量細(xì)胞

提取人參皂苷干粉

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐細(xì)胞增殖三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)P41市場(chǎng)上有一種叫作“手指植物“的工藝品受到很多人的歡迎這些“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補(bǔ)充水分或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長(zhǎng)三四個(gè)月之久學(xué)習(xí)了本節(jié)課之后，你也可以嘗試制作“手指植物”。如果有商店正在出售這種植物，你還可以做個(gè)市場(chǎng)調(diào)查，了解它們的銷售情況和經(jīng)濟(jì)效益，分析它們?yōu)槭裁词軞g迎，并寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。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(guò)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)基中加人適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價(jià)值。P42到社會(huì)中去小結(jié)外植體↓愈傷組織↓胚狀體↓試管苗↓植株再分化保持優(yōu)良性狀快速大量繁殖快速繁殖作物脫毒選擇分生區(qū)脫分化選擇花粉培養(yǎng)單倍體純合體加倍單倍體育種化學(xué)物理因素誘導(dǎo)篩選突變體利用培養(yǎng)、提取代謝產(chǎn)物③細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)①植物繁殖新途徑②作物新品種的培育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。（

）2.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)√×一、概念檢測(cè)DP42【練習(xí)與應(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。F2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，一般將獲得的紫色甜玉米進(jìn)行連續(xù)自交，即將每次自交后代中的紫色甜玉米選育后再進(jìn)行自交，直至自交后代中不再出現(xiàn)白色甜玉米為止。但這種方法比較煩瑣，耗時(shí)也較長(zhǎng)。其實(shí)在F1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(guò)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。二、拓展應(yīng)用P42【練習(xí)與應(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