植物細胞工程的實際應用一人一課

植物細胞工程的實際應用一人一課第1頁/共34頁

實際問題：經(jīng)濟苗木、名貴花卉、珍稀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……第2頁/共34頁植物細胞工程的基本技術(shù)包括

植物組織培養(yǎng)技術(shù)和植物體細胞雜交技術(shù)。

原理？過程？第3頁/共34頁植物組織培養(yǎng)車間（一）植物繁殖新途徑：第4頁/共34頁討論：該技術(shù)與傳統(tǒng)繁殖技術(shù)相比，有何特點？——愈傷組織可以傳代培養(yǎng)，獲得大量愈傷組織，所以繁殖快速；（繁殖速度快）——全過程中細胞進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂和受精作用，可以保持親本優(yōu)良特性；（高保真-無性繁殖）——在室內(nèi)生產(chǎn)，不受自然環(huán)境條件限制。概念:是快速高效實現(xiàn)種苗繁植培育優(yōu)良植物品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物微型繁殖技術(shù)（快速繁殖技術(shù)）第5頁/共34頁微型繁殖的應用的實例：蘭花楊樹生菜無籽西瓜第6頁/共34頁工業(yè)化生產(chǎn)作物栽培荷蘭花卉第7頁/共34頁

優(yōu)點：①快速高效地實現(xiàn)種苗的大量繁殖；②保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③繁殖速度快，周期短；④不受自然生長季節(jié)的限制;⑤可以有效挽救珍稀瀕危的植物⑥可以進行工廠化生產(chǎn)第8頁/共34頁蘭州晨報訊：有人戲稱“洋芋、土豆、馬鈴薯”是甘肅三寶，現(xiàn)在這“三寶”又要為咱甘肅揚名了。甘肅省專家成功培育出的黑色土豆，一改土豆白色、灰色、紫色的“老面孔”，成為了土豆家族中的新貴。這種黑色土豆將在7月10日開幕的蘭州高原夏菜貿(mào)洽會上首次亮相。

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但是，薯類同大蒜一樣，由于同屬營養(yǎng)體繁殖，在每年的繁殖過程中，病毒侵染并逐代累積，致使種薯退化嚴重，造成馬鈴薯植株變矮小，葉片翻卷或花葉、皺縮，產(chǎn)量低而不穩(wěn)。

病毒容易沿植物體的維管組織傳播，而分生組織區(qū)中缺乏維管系統(tǒng)，因此不含病毒。用做組織培養(yǎng)的植物材料可以是植物體任何類型的組織細胞。怎樣利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決？第10頁/共34頁材料:分生區(qū)（如莖尖）的細胞脫毒苗:切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得第11頁/共34頁

資料科學家應用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、含糖高、口感好等特點。但因其不結(jié)種子，每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無籽西瓜的普及帶來困難。實際問題：但是微型繁殖試管苗的大量貯藏和運輸也是相當困難的。第12頁/共34頁樹木需生長數(shù)年才能結(jié)出種子。優(yōu)良雜交種后代會因發(fā)生性狀分離而喪失優(yōu)良特性。受季節(jié)、氣候和地域的限制。制種時需要占用大量土地。能否找到天然種子的替代品？

第13頁/共34頁種子的結(jié)構(gòu)自然種子胚種皮胚乳第14頁/共34頁產(chǎn)生途徑：

外植體→愈傷組織→胚狀體人工種子的結(jié)構(gòu)

通過植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。概念第15頁/共34頁區(qū)別１：人工種子的形成屬無性生殖，不發(fā)生性狀分離。天然種子的形成屬有性生殖，發(fā)生性狀分離。區(qū)別２：人工種子的生產(chǎn)不受季節(jié)、氣候和地域的限制。天然種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制。第16頁/共34頁3.神奇的人工種子胚胚乳種皮特點:①后代無性狀分離，保留優(yōu)良特性；②不受氣候,季節(jié)和地域限制。③貯藏運輸方便第17頁/共34頁人工種皮中的有效成分：加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌、植物生長調(diào)節(jié)劑等。第18頁/共34頁小結(jié)：上述應用采用的都是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，都屬于無性生殖，得到的個體都能保持親代的優(yōu)良性狀（性狀與親代相同，即不發(fā)生性狀分離）。只涉及到有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂。第19頁/共34頁小結(jié)：只利用植物組織培養(yǎng)，只能得到與親代一樣的個體，即進行植物的繁殖。如何才能得到新品種呢？分析：在植物組織培養(yǎng)的基礎上，再額外增加一些手段。二、作物新品種的培育第20頁/共34頁P：高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt↓第1年↓×選育出需要的矮抗純種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗傳統(tǒng)方法：雜交育種第2年第3年×生長ddTTF3第4年復習:

原理:基因重組結(jié)果:

把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中缺點:

要不斷進行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種

第21頁/共34頁配子：DTDtdTdt單倍體幼苗：DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)秋水仙素第2年DDttddTTddtt純合體:DDTT矮抗P高桿抗病

DDTT×矮桿感病

ddttF1高桿抗病

DdTt單倍體育種第1年選擇矮稈抗病即為新品種單倍體的概念:是指由配子發(fā)育成的個體

例子:

蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵發(fā)育來的單倍體多數(shù)植物都可通過花藥或花粉來獲得單倍體優(yōu)點：明顯縮短育種年限第22頁/共34頁１、單倍體育種過程：在利用植物組織培養(yǎng)的基礎上，再額外增加一些手段－－加秋水仙素。第23頁/共34頁（1）突變體的產(chǎn)生在植物組織培養(yǎng)的過程中，由于培養(yǎng)的細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線、化學物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。產(chǎn)生的突變屬于什么？為什么不斷分生的細胞容易突變？（2）利用：

篩選對人們有利突變體,進而培育新品種2.突變體的利用在利用植物組織培養(yǎng)的基礎上，再額外增加一些手段－－輻射等。第24頁/共34頁比較：單倍體育種：突變體的利用：植物體細胞雜交育種優(yōu)點：育種原理：優(yōu)點：育種原理：優(yōu)點：育種原理：明顯縮短育種年限染色體變異能夠產(chǎn)生新性狀基因突變克服遠緣雜交不親和障礙染色體變異第25頁/共34頁蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等1.細胞產(chǎn)物種類：三細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物的組織培養(yǎng)2.技術(shù)：3.成就：第26頁/共34頁

工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：人參根愈傷組織增長速度快而且細胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細胞細胞增殖提取人參皂甙干粉

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐第27頁/共34頁第28頁/共34頁

提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學家們正在研究利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。國內(nèi)外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內(nèi)外在分化細胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響。現(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應的放大技術(shù)等，有望實現(xiàn)通過細胞培養(yǎng)進行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標。第29頁/共34頁植物細胞工程的實際應用繁殖植物的新途徑微型育種作物脫毒人工種子育種新方法單倍體育種誘導突變體細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)小結(jié)第30頁/共34頁1、植物的微型繁殖技術(shù)是指 （）

A．植物體細胞雜交技術(shù)

B．嫁接

C．營養(yǎng)繁殖

D．植物組織培養(yǎng)2、科學工作者把胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點是

）

A．彼此性狀相似B．變異頻率較高

C．單倍體D．都是純合子課堂演練第31頁/共34頁3．用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以培養(yǎng)或生產(chǎn)（

）

A．食品添加劑

B．無病毒植物

C.人工種子

D．前三項都是4．下列四個選項中沒有采取植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是 （

）

A．花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株

B.秋水仙素處理幼苗獲得多倍體植株

C．人工種子的培育

D．“番茄——馬鈴薯”雜種植株的培育過程第32頁/共34頁

5、馬鈴薯利用它的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是（

）

A．選擇優(yōu)良品種進行雜交

B．進行遠緣植物體細胞雜交

C．利有芽尖進行組織培養(yǎng)

D．