精選植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用一人一課講義

（優(yōu)選）植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用一人一課當(dāng)前第1頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

實(shí)際問題：經(jīng)濟(jì)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……當(dāng)前第2頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)植物細(xì)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(xì)胞雜交技術(shù)。

原理？過程？當(dāng)前第3頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)植物組織培養(yǎng)車間（一）植物繁殖新途徑：當(dāng)前第4頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)討論：該技術(shù)與傳統(tǒng)繁殖技術(shù)相比，有何特點(diǎn)？——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(xì)胞進(jìn)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(shí)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)）當(dāng)前第5頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)微型繁殖的應(yīng)用的實(shí)例：蘭花楊樹生菜無籽西瓜當(dāng)前第6頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)工業(yè)化生產(chǎn)作物栽培荷蘭花卉當(dāng)前第7頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①快速高效地實(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(jìn)行工廠化生產(chǎn)當(dāng)前第8頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)蘭州晨報(bào)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(yáng)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。

當(dāng)前第9頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

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(yán)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(xì)胞。怎樣利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決？當(dāng)前第10頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)材料:分生區(qū)（如莖尖）的細(xì)胞脫毒苗:切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得當(dāng)前第11頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

資料科學(xué)家應(yīng)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(diǎn)。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(shí)際問題：但是微型繁殖試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。當(dāng)前第12頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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(shí)需要占用大量土地。能否找到天然種子的替代品？

當(dāng)前第13頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)種子的結(jié)構(gòu)自然種子胚種皮胚乳當(dāng)前第14頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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。概念當(dāng)前第15頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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。當(dāng)前第16頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)3.神奇的人工種子胚胚乳種皮特點(diǎn):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(yùn)輸方便當(dāng)前第17頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)人工種皮中的有效成分：加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌、植物生長調(diào)節(jié)劑等。當(dāng)前第18頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)小結(jié)：上述應(yīng)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(gè)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。當(dāng)前第19頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)小結(jié)：只利用植物組織培養(yǎng)，只能得到與親代一樣的個(gè)體，即進(jìn)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(chǔ)上，再額外增加一些手段。二、作物新品種的培育當(dāng)前第20頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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(fù)習(xí):

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(diǎn):

要不斷進(jìn)行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種

當(dāng)前第21頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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(gè)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(diǎn)：明顯縮短育種年限當(dāng)前第22頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)１、單倍體育種過程：在利用植物組織培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，再額外增加一些手段－－加秋水仙素。當(dāng)前第23頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)（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(xì)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(xué)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(xì)胞容易突變？（2）利用：

篩選對人們有利突變體,進(jìn)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(chǔ)上，再額外增加一些手段－－輻射等。當(dāng)前第24頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)比較：單倍體育種：突變體的利用：植物體細(xì)胞雜交育種優(yōu)點(diǎn)：育種原理：優(yōu)點(diǎn)：育種原理：優(yōu)點(diǎn)：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(yuǎn)緣雜交不親和障礙染色體變異當(dāng)前第25頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等1.細(xì)胞產(chǎn)物種類：三細(xì)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：當(dāng)前第26頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

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(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)酵罐當(dāng)前第27頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)當(dāng)前第28頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)

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(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細(xì)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細(xì)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(xì)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(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實(shí)現(xiàn)通過細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。當(dāng)前第29頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)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(dǎo)突變體細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)小結(jié)當(dāng)前第30頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)1、植物的微型繁殖技術(shù)是指 （）

A．植物體細(xì)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(xué)工作者把胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞分離出來，將單個(gè)細(xì)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(diǎn)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當(dāng)前第31頁\共有32頁\編于星期三\12點(diǎn)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