2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用1

2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用離體的植物器官、組織或細(xì)胞（外植體）愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化①無菌②營養(yǎng)：有機(jī)物無機(jī)鹽水分③一定的外界條件④植物激素：

細(xì)胞分裂素生長素遮光一定的光照芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞如：胡蘿卜的形成層、菊花幼莖段、月季的花藥…植物組織培養(yǎng)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)胞植物B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2、思考利用這些技術(shù)能做哪些工作？

資料1

蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于新品種的推廣;用種子繁殖又很困難，因?yàn)樘m花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。

資料2

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。

資料3

病毒引起的植物病害有500多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(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。一、植物繁殖的新途徑1.概念:快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)2.優(yōu)點(diǎn):3.成就:1）保持優(yōu)良品種的遺傳特性2）高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖3）周期短，不受季節(jié)、氣候、自然災(zāi)害等因素的影響

例：用一個(gè)蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出400萬株蘭花苗。（一）微型繁殖技術(shù)蘭花楊樹生菜無籽西瓜(3)微型繁殖的應(yīng)用：植物組織培養(yǎng)車間及組培植物（一）微型繁殖繁殖技術(shù)（也稱快速繁殖技術(shù)）討論P(yáng)38

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價(jià)格高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。

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？

(1)材料:植物的分生區(qū)(莖尖)--無病毒或極少

(2)脫毒苗:切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗

（3）優(yōu)點(diǎn)：使農(nóng)作物不會(huì)或極少感染病毒為什么需進(jìn)行作物脫毒？2.作物脫毒（培養(yǎng)無病毒植株）作物脫毒的原因:

長期進(jìn)行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會(huì)感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。

說明：病毒在植株上的分布是不均一的，老葉、老的組織和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟組織和器官病毒含量較低，生長點(diǎn)幾乎不含病毒或病毒較少。因此，作物脫毒主要是強(qiáng)調(diào)微型繁殖的取材一定是無毒（的如莖尖、根尖）

脫毒草莓沒有脫毒的草莓脫毒產(chǎn)品甘蔗香蕉馬鈴薯菠蘿

甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細(xì)胞的（）

A.有絲分裂 B.分化

C.減數(shù)分裂 D.全能性

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。天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)等自然環(huán)境條件限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。能否找到天然種子的替代品？種子的結(jié)構(gòu)自然種子胚乳子葉胚芽胚軸胚根胚3、神奇的人工種子樹木需生長數(shù)年才能結(jié)出種子。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。受季節(jié)、氣候和地域的限制。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

通過植物組織培養(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。3、神奇的人工種子人工胚乳相當(dāng)天然種子的胚(由外植體或愈傷組織產(chǎn)生)提供營養(yǎng)保護(hù)作用人工種子技術(shù)：原理：結(jié)構(gòu)：特性：優(yōu)點(diǎn)：胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）人工薄膜：加入適量無機(jī)鹽、有機(jī)碳源等養(yǎng)分，農(nóng)藥、抗生素、有益菌及生長調(diào)節(jié)劑等組織培養(yǎng)細(xì)胞全能性與天然種子比：

①解決某些作物繁殖力低、結(jié)子困難、發(fā)芽率低問題

②保持優(yōu)良品種遺傳特性

③不受氣候、季節(jié)、地域的限制，時(shí)間短，占地少與試管苗比：有人工薄膜保護(hù)，方便地貯藏和運(yùn)輸在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗。人工種子自然種子胚狀體人工種皮人工胚乳胚種皮胚乳人工種子應(yīng)用花椰菜桉樹水稻芹菜2．人工種子與天然種子相比，突出的優(yōu)點(diǎn)(1)可使在自然條件下不結(jié)實(shí)或種子昂貴的植物得以繁殖。(2)固定雜種優(yōu)勢。天然種子是有性繁殖，往往雜種優(yōu)勢只能體現(xiàn)在第1代，第2代便參差不齊了。而人工種子在本質(zhì)上屬于無性繁殖，一旦獲得優(yōu)良品種,即可保持雜種優(yōu)勢。(3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1個(gè)體積為12L的發(fā)酵罐在二十幾天內(nèi)生產(chǎn)的胡蘿卜體細(xì)胞胚可制造1000萬粒人工種子，可供種植幾百km2地,這樣也就節(jié)約了大量留種地。(4)可人為控制植物的生長發(fā)育與抗逆性。人工胚乳除了含有供胚狀體發(fā)育成植株所必需的營養(yǎng)物質(zhì)外，還可以在其中加入除草劑、弱病毒、殺菌劑、農(nóng)藥、抑制休眠的物質(zhì)及對植物生長有益的細(xì)菌等,使其具備抗逆性和耐貯性等優(yōu)良特性，也可添加激素類物質(zhì)以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育。與試管苗技術(shù)比較，人工種子技術(shù)具有成本低、貯藏運(yùn)輸方便、減少了移栽馴化過程和生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。下圖為一人工種子。下列與人工種子培育過程的有關(guān)敘述中不正確的是（）A．人工種子一般是用離體的植物細(xì)胞通過組織培養(yǎng)技術(shù)獲得B．胚狀體是由愈傷組織分化而成，離體細(xì)胞只有形成愈傷組織才能表現(xiàn)出全能性C．同一批次人工種子可以保證具有相同的基因型D．胚狀體是由未分化的，具有分裂能力細(xì)胞構(gòu)成

針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。討論：P40二、作物新品種的培育明顯縮短育種年限(相對常規(guī)選育)后代穩(wěn)定遺傳,都是純合體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1.單倍體育種

(1)方法:

(2)優(yōu)點(diǎn):花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍,選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種種子純合體選優(yōu)自交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矮抗雜交育種第2年第3年×生長ddTTF3配子：DTDtdTdt單倍體幼苗：DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)秋水仙素第2年第4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舉例：利用高桿抗病DDTT和矮桿感病ddtt品種培育矮桿抗病ddTT品種二、作物新品種的培育應(yīng)用：柏樹小麥煙草水稻（二）突變體的利用植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(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？1.產(chǎn)生：篩選對人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種2.利用：3.成就：20世紀(jì)70年代以來，各國的科學(xué)家用這種方法已經(jīng)篩選到抗病、抗鹽、含高蛋白，以及高產(chǎn)的突變體，有的已用于生產(chǎn)。2.突變體的利用

對植物組織培養(yǎng)過程中得愈傷組織進(jìn)行誘變處理，促其發(fā)生突變，誘導(dǎo)分化成植株，篩選對人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種新品種外植體愈傷組織

多種突變體

篩選培育脫分化誘導(dǎo)分化誘變處理白三葉草抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn)。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3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(1)種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.(2)技術(shù):植物的組織培養(yǎng).

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一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。

三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.種類:2.技術(shù):3.實(shí)例：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)利用組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)人參皂苷干粉注意:

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!轉(zhuǎn)基因細(xì)胞雜種細(xì)胞莖尖、根尖等分生區(qū)花藥（花粉）外植體脫分化愈傷組織再分化叢芽或胚狀體

工廠化生產(chǎn)藥物人工種子轉(zhuǎn)基因植物雜種植物作物脫毒單倍體育種微型繁殖植物體誘變處理突變細(xì)胞總結(jié):植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用突變體的利用+人工薄膜培養(yǎng)例1：03江蘇用高度分化的植物細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯(cuò)誤的是A.該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B.該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性C.該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)胞組成D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)典例精析例2：右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：1）步驟①是__________________________________________最常用的方法是_________.2）步驟②一般常用的化學(xué)試劑是______________目的是___________________.3）在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植株的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是___________，其中步驟④相當(dāng)于_____，步驟⑤相當(dāng)于_____

去掉細(xì)胞壁分離出有活力的原生質(zhì)體

酶解法

聚乙二醇（PEG）

誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合植物組織培養(yǎng)脫分化再分化例2：右圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：4）植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使____________

能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因:5）從理論上講，雜種植株的育性_____。若運(yùn)用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實(shí)現(xiàn)？_____。并說明理由：

因此，這項(xiàng)研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于：

.兩個(gè)親本的遺傳性狀

雜種植株獲得了雙親的遺傳物質(zhì)

可育不能因?yàn)椴煌N生物之間存在生殖隔離克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍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(xiàng)都是4．下列四個(gè)選項(xiàng)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

5、馬鈴薯利用它的塊莖進(jìn)行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會(huì)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(jìn)行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是