2.1.2植物細胞工程的應(yīng)用課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修32

第2章細胞工程第1節(jié)

植物細胞工程第2課時

植物細胞工程的應(yīng)用溫故·知新概念植物細胞融合原生質(zhì)體制備過程變異類型植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合原理育種類型原理過程細胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細胞工程優(yōu)缺點花藥離體培養(yǎng)A細胞B細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體雜種細胞愈傷組織雜種植株移栽后的植株去壁去壁融合再生出細胞壁脫分化再分化移栽植物體細胞雜交技術(shù)溫故·知新（1）概念:（2）原理:（3）優(yōu)點:也叫微型繁殖，是用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物細胞的全能性①無性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性②高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖③保持優(yōu)良品種的遺傳特性，可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)*扦插、壓條、嫁接等不屬于微型繁殖技術(shù)愈傷組織外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗植株移栽（4）過程：1.快速繁殖（5）細胞分裂方式：有絲分裂（6）實例：【思考】植物組織培養(yǎng)可以進行快速繁殖的原因是什么？快速繁殖經(jīng)濟苗木、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。石斛：驅(qū)解虛熱，益精強陰等療效、觀賞價值。蘭花：名貴花卉，具有極高的觀賞價值，入藥。

植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細胞進行旺盛、快速的有絲分裂，從而獲得大量的組織細胞。不斷地對愈傷組織進行分割、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)在實驗室進行，一般不受季節(jié)、氣候等條件的限制。（2）選材部位：植物

。（3）方法：頂端分生區(qū)附近（如莖尖）（4）優(yōu)點：選材原因：

的病毒極少，甚至

。分生區(qū)附近無病毒無性繁殖的方式進行繁殖的作物，感染的病毒很容易傳給后代，并在作物體內(nèi)逐年積累，會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。植物分生區(qū)病毒極少，切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。（即：莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)）（1）培育脫毒苗的原因：脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒有脫毒的作物與微型繁殖相比較，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。2.作物脫毒通過組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的脫毒苗是否具有抗病毒能力？注意：脫毒苗≠抗毒苗。脫毒苗是選擇植物的莖尖進行組織培養(yǎng)而獲得的，只是體內(nèi)不含病毒，不能抵抗病毒侵染，屬于細胞工程的范疇；抗毒苗是把某抗病基因?qū)胫参锛毎?，屬于基因工程的范疇?？苟久纾嚎共』驅(qū)胫参锛毎参锝M織培養(yǎng)完整植株實際問題：傳統(tǒng)的育種方法：原理：缺點：傳統(tǒng)方法：雜交育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×選育出需要的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長A_ssF3第4年現(xiàn)有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss）？通過雜交把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種多年純化和選擇，才得到符合理想要求的新品種如何解決育種時間過長的問題？【問題探討】正常物種二倍體單倍體（含1個染色體組）正常物種四倍體單倍體（含2個染色體組）123451234512345123451234512345123451234512345二、作物新品種的培育1.

單倍體育種注意：由生殖細胞直接發(fā)育而來，無論體細胞中含有幾個染色體組都稱為單倍體。（1）單倍體概念：生物體細胞中染色體數(shù)目與本物種配子染色體數(shù)目相同的個體，即由配子（精子或卵細胞）直接發(fā)育而來的個體。特點：植株弱小，一般高度不育。AAssAsAaSsAAss自交選擇親本有性雜交F1代花藥或花粉正常植物愈傷組織單倍體植株

人工誘導(dǎo)再分化純合二倍體（2）過程：（3）原理：染色體數(shù)目變異、植物細胞的全能性（花藥離體培養(yǎng)）（4）優(yōu)點：①明顯縮短育種年限;②是進行體細胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料；③后代大多都是純合體，能穩(wěn)定遺傳。缺點：操作復(fù)雜1.

單倍體育種離體培養(yǎng)脫分化染色體加倍人工誘導(dǎo)染色體加倍：低溫或秋水仙素處理抑制有絲分裂前期紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細胞的兩極，從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。Ⅰ.我國科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個單倍體作物新品種——單育1號煙草。（5）實例Ⅱ.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、甘藍和甜椒等作物的新品種。1.原理：3.原理：2.過程：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)分化誘變處理基因突變和植物細胞的全能性。2.突變體的應(yīng)用

組織培養(yǎng)時，由于培養(yǎng)的細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，易受培養(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。從產(chǎn)生突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。愈傷組織細胞不斷分裂，細胞要進行DNA分子復(fù)制，因此更易發(fā)生突變。為什么對愈傷組織進行誘變處理？產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？不一定，因為突變是不定向的。4.優(yōu)點：5.缺點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。突變具有不定向性急低頻性等特點，需要大量處理實驗材料且復(fù)核人們需求的突變體較少6.實例：2.突變體的應(yīng)用已篩選出抗病、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。三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

生物生長生存所必需的代謝活動如糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等

非生物生長所必需，在特定條件下進行一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）1.植物的代謝產(chǎn)物初生代謝物次生代謝物紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。缺點：應(yīng)用多、產(chǎn)量低概念：利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標(biāo)產(chǎn)物。2.植物細胞培養(yǎng)概念：在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。（1）過程：外植體愈傷組織細胞懸液脫分化振蕩分散細胞懸浮培養(yǎng)細胞產(chǎn)物提?。?）優(yōu)點：快速高效，不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制。（3）意義：對于社會、經(jīng)濟、環(huán)境保護具有重要意義。（液體培養(yǎng)基）注意：Ⅰ.一般培養(yǎng)到愈傷組織階段，從愈傷組織的細胞中獲得細胞產(chǎn)物。因為此時細胞分裂能力強，代謝快，產(chǎn)物多；Ⅱ.液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細胞與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸。紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產(chǎn)品。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3.實例：脫分化培養(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐工廠化生產(chǎn)人參皂苷干粉的基本流程人參根愈傷組織增長速度快且人參皂苷含量高的細胞細胞增殖人參皂苷粉用于植物細胞培養(yǎng)的反應(yīng)器四種育種方法的比較育種方法原理過程優(yōu)點快速繁殖

脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性突變體的利用基因突變、細胞的

;

對愈傷組織進行誘變處理后再篩選提高

，獲得優(yōu)良性狀單倍體育種細胞的

、

;

、

誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍明顯縮短？

植物體細胞雜交細胞膜的

、細胞的

;

融合、雜種細胞組織培養(yǎng)打破

，實現(xiàn)

。

細胞的全能性全能性突變率全能性染色體變異先花藥離體培養(yǎng)再秋水仙素育種年限流動性全能性植物細胞生殖隔離遠緣雜交1.

運用植物細胞工程技術(shù)可以培育單倍體植株和進行細胞產(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