2.1植物細(xì)胞工程 課件 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

2.1植物細(xì)胞工程（一）

——植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)科技探索之路1902年，哈伯蘭特(G.Haberlandt，1854一1945)提出了細(xì)胞全能性的理論，但相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試沒有成功。1958年，斯圖爾德(EC.Steward，1904一1993)等發(fā)現(xiàn)胡蘿卜的體細(xì)胞可以分化為胚，為細(xì)胞全能性理論提供了強(qiáng)有力的支持。1960年，科金(E.C.Cocking，1931一）用真菌的纖維素酶分解番茄根的細(xì)胞壁，成功獲得了原生質(zhì)體。1964年，古哈(S.Guha，1938-2007)等在培養(yǎng)毛曼陀羅的花藥時(shí)，首次得到了由花藥中的花粉粒發(fā)育而來的胚。1971年，卡爾森（PS.Carlson，1944一2017)誘導(dǎo)煙草種間原生質(zhì)體融合，獲得了第一株體細(xì)胞種間雜種植株。1974年，土壤農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒被發(fā)現(xiàn)。之后，該質(zhì)粒應(yīng)用于植物分子生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了植物細(xì)胞工程與分子生物學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合。植物細(xì)胞工程的發(fā)展歷程“花中君子”蘭花是我國傳統(tǒng)名花，栽培歷史悠久，文化底蘊(yùn)深厚，深受國人喜愛。近年來，蘭花產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，培育規(guī)模不斷擴(kuò)大，蘭花愛好者、消費(fèi)者逐年增加，養(yǎng)蘭市場呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。思考：如何能讓名貴的蘭花大量、快速地繁殖，從而走入尋常百姓家呢？紫羅蘭，又稱長壽蘭，是世界上最珍稀、最昂貴的蘭花之一利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可大量、快速地培育蘭花一、細(xì)胞工程的概念植物細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞的全能性三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)術(shù)1、細(xì)胞工程的概念（P31）：細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細(xì)胞器、細(xì)胞或組織獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品動(dòng)物細(xì)胞工程和植物細(xì)胞工程2、細(xì)胞工程的分類：⑴依據(jù)操作技術(shù)分：植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)等⑵依據(jù)操作對象分：植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程葉子花瓣花粉細(xì)胞植物體植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是什么?植物細(xì)胞的全能性一、細(xì)胞工程的概念植物細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞的全能性三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)術(shù)1、細(xì)胞全能性的概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。2、體現(xiàn)全能性的標(biāo)志：細(xì)胞→完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞3、體現(xiàn)全能性的實(shí)例：①胡蘿卜韌皮部細(xì)胞發(fā)育成完整植株②受精卵發(fā)育成個(gè)體（動(dòng)植物）③用一片葉子、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓辎苊鄯渎鸭?xì)胞發(fā)育成雄峰4、細(xì)胞具有全能性的根本原因：每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。5、生物體生長發(fā)育過程中，并不是所有細(xì)胞都表現(xiàn)出全能性a.不體現(xiàn)全能性的實(shí)例：芽原基只能發(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉b.不體現(xiàn)全能性的原因：基因在特定時(shí)間、空間條件下選擇性表達(dá)（1）體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化程度：（2）體細(xì)胞全能性與細(xì)胞分裂能力：（3）不同類型細(xì)胞的全能性：（4）不同生物細(xì)胞的全能性：分化程度低的＞分化程度高的分裂能力強(qiáng)的＞分裂能力弱的受精卵＞干細(xì)胞＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞植物細(xì)胞＞動(dòng)物細(xì)胞6、細(xì)胞全能性大小比較：高度分化的植物組織細(xì)胞，如葉片和花瓣的細(xì)胞還能不能在適宜的條件下表現(xiàn)出全能性呢？科學(xué)家通過植物組織培養(yǎng)得出了肯定的答案思考：是不是所有的活細(xì)胞都具有全能性？不是，例如哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞、植物成熟的篩管細(xì)胞。種子發(fā)育成植株體現(xiàn)了全能性了嗎？沒有，植物種子種的胚已完成了早期發(fā)育，相當(dāng)于新植物體的幼體，沒有體現(xiàn)出細(xì)胞具有發(fā)育成完整植株的潛能。細(xì)胞具有的全能性一定能表現(xiàn)出來嗎？不一定，例如動(dòng)物的體細(xì)胞一、細(xì)胞工程的概念植物細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞的全能性三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)術(shù)1、概念：指將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。外植體外植體：在植物組織培養(yǎng)過程中，從植物體上被分離下來的，接種在培養(yǎng)基上供培養(yǎng)用的原生質(zhì)體、細(xì)胞、組織、器官等。有絲分裂無性生殖植物細(xì)胞的全能性2、生殖方式：3、分裂方式：4、原理：5、過程：外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗移栽完整植株接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化再分化生長發(fā)育外植體：_______的植物器官、組織或細(xì)胞。

細(xì)胞分化：個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在______、______和______上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的過程。

脫分化：已經(jīng)分化的細(xì)胞，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成__________細(xì)胞，形成愈傷組織的過程。

愈傷組織：由外植體脫分化形成的一團(tuán)排列疏松、無規(guī)則、高度液泡化的具有______能力的薄壁細(xì)胞。

再分化：由愈傷組織重新分化成__________等器官的過程。離體形態(tài)結(jié)構(gòu)功能未分化分生根、芽外植體愈傷組織芽、根植株脫分化再分化探究·實(shí)踐：菊花的組織培養(yǎng)1、實(shí)驗(yàn)原理：①植物細(xì)胞一般具有___________；全能性②在一定的激素和營養(yǎng)等條件的誘導(dǎo)下，已經(jīng)分化的細(xì)胞可以經(jīng)過脫分化和再分化，形成胚狀體，長出芽和根，進(jìn)而發(fā)育成完整的植株，外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽等試管苗馴化移栽完整植株細(xì)胞分裂素生長素芽分化愈傷組織根分化生長分裂定方向高根低芽中愈傷③植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素，它們的濃度、比例等都會(huì)影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向。生長素/細(xì)胞分裂素

結(jié)果比值高(＞1)比值低(＜1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進(jìn)愈傷組織的形成簡記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷①外植體：幼嫩的菊花莖段(細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織)②體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精：對手、超凈工作臺(tái)、外植體進(jìn)行消毒③質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%左右的次氯酸鈉溶液:對外植體進(jìn)行消毒④無菌水:清洗外植體⑤培養(yǎng)基（P116--參見本書附錄1）包括無機(jī)營養(yǎng)成分（水和無機(jī)鹽）、有機(jī)營養(yǎng)成分（蔗糖、氨基酸、維生素等）、特定濃度和比例的激素（主要是生長素和細(xì)胞分裂素）；蔗糖的作用：提供能量，調(diào)節(jié)滲透壓滅菌方法為：高壓蒸汽滅菌法2、材料用具：1）培養(yǎng)基名稱：

；2）物理性質(zhì)：

；3）碳源：

。植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方（P116）

MS培養(yǎng)基

固體培養(yǎng)基有機(jī)碳源（蔗糖）（1）消毒①雙手和超凈工作臺(tái)臺(tái)面:用酒精擦拭②外植體:①流水沖洗→②酒精消毒30s→③立即用無菌水清洗2～3次→④次氯酸鈉溶液處理30min→⑤立即用無菌水清洗2～3次。（2）外植體切段將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中→用無菌濾紙吸去表面的水分→用解剖刀將外植體切成0.5～1cm長的小段。4、方法步驟消毒與無菌水沖洗切割與接種防止雜菌生長：①雜菌與培養(yǎng)物競爭（種間競爭）營養(yǎng)；②產(chǎn)生有害物質(zhì)危害培養(yǎng)物。（3）接種外植體在超凈工作臺(tái)酒精燈火焰旁，將外植體的1/3～1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標(biāo)記。注意：接種時(shí)注意外植體的方向，不要倒插。（將“形態(tài)學(xué)上端”朝上，下端朝下）接種為什么外植體不能倒插？與生長素的極性運(yùn)輸有關(guān)。生長素含量多的部分容易生出不定根，含量少的部分生出不定芽，一般而言，容易長不定芽的是形態(tài)學(xué)上端，容易長不定根的是形態(tài)學(xué)下端，因此應(yīng)該將形態(tài)學(xué)上端朝上，下端朝下，若倒插，外植體不易存活。接種（4）誘導(dǎo)愈傷組織（脫分化）將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18～22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。注意：該過程一般不需要光照，有光易形成維管組織，不易形成愈傷組織。愈傷組織培養(yǎng)培養(yǎng)基中應(yīng)先加生長素，后加細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化。生長素≈細(xì)胞分裂素

有利于促進(jìn)愈傷組織的形成。（5）誘導(dǎo)生芽生根（再分化）培養(yǎng)15～20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上。長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進(jìn)一步誘導(dǎo)形成試管苗。

（再分化）誘導(dǎo)生芽生根注意：每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照！(光照培養(yǎng))愈傷組織再分化芽根外植體脫分化適中高低生長素細(xì)胞分裂素葉綠素的生成需要光若先生根后面就不易生芽注意：注意順序，先誘導(dǎo)生芽，再誘導(dǎo)生根（6）移栽培養(yǎng)移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時(shí)澆水、施肥，直至開花。珍珠巖蛭石固體基質(zhì)型，含水量高、蓄水性強(qiáng)、透性好，適合栽培注意事項(xiàng)：①實(shí)驗(yàn)中使用的培養(yǎng)基和所有器械都要滅菌，接種操作必須在酒精燈火焰旁進(jìn)行，并且每次使用后的器械都要滅菌。②對外植體進(jìn)行表面消毒時(shí)，既要考慮藥劑的消毒效果，又要兼顧植物材料對藥劑的耐受性。③接種時(shí)注意外植體的方向（形態(tài)學(xué)上下端），不要倒插。④誘導(dǎo)愈傷組織期間一般不需要光照，在后續(xù)的培養(yǎng)過程中，每日需要給予適當(dāng)時(shí)間和強(qiáng)度的光照。脫分化避光，再分化需光。脫分化和再分化的比較比較內(nèi)容脫分化再分化過程需要條件外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗①離體②適宜的營養(yǎng)③生長素與細(xì)胞分裂素的比例適中④不需光①離體②適宜的營養(yǎng)③生長素與細(xì)胞分裂素的比例高(低)誘導(dǎo)生根(生芽)④需光照植物組織培養(yǎng)成功的條件（細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件）種類齊全、比例適合的營養(yǎng)物質(zhì)適宜的外界條件（溫度、pH、光照等）無菌環(huán)境（1）組織離體狀態(tài)（2）適宜的培養(yǎng)條件（3）植物激素（主要是生長素和細(xì)胞分裂素）誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與評價(jià)1、接種3～4d后，檢查外植體的生長情況，統(tǒng)計(jì)有多少外植體被污染，有多少能正常生長，并分析它們被污染的原因。

用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基同樣適合某些微生物的生長，如一些細(xì)菌、真菌等的生長。培養(yǎng)物一旦受到微生物的污染，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)前功盡棄，因此要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作。導(dǎo)致外植體被污染的原因可能有：培養(yǎng)基、接種工具滅菌不徹底；外植體消毒不徹底；操作過程不符合無菌操作要求等。2、你培養(yǎng)出愈傷組織了嗎？如果培養(yǎng)出來了，從剛接種的外植體到長出愈傷組織經(jīng)歷了多少天？這些愈傷組織進(jìn)一步分化出芽和根了嗎?

觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，看看是否培養(yǎng)出了愈傷組織，記錄多長時(shí)間長出了愈傷組織。從剛接種的外植體到長出愈傷組織一般需要2周左右的時(shí)間。統(tǒng)計(jì)更換培養(yǎng)基后愈傷組織進(jìn)一步分化成芽和根的比例和時(shí)間。拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑器官發(fā)生途徑胚狀體途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細(xì)胞胚或胚狀體。（移栽到大田）外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發(fā)育試管苗一、細(xì)胞工程的概念植物細(xì)胞工程二、植物細(xì)胞的全能性三、植物組織培養(yǎng)技術(shù)四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)思考：欲培育地上長番茄和地下結(jié)馬鈴薯的“超級(jí)作物”。你有什么好妙招？1、通過有性雜交能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？不能，不同種物種間存在生殖隔離。植物體細(xì)胞雜交技術(shù)。2、有沒有方法可以打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，獲得“番茄-馬鈴薯雜種植株”呢？1、植物體細(xì)胞雜交的概念：

植物體細(xì)胞雜交是指將不同來源的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。2、原理：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性（原生質(zhì)體融合）植物細(xì)胞的全能性（雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株）3、過程：A細(xì)胞B細(xì)胞纖維素酶去壁酶解法正在融合的原生質(zhì)體雜種細(xì)胞AB誘導(dǎo)融合物理法：化學(xué)法：電融合法、離心法等聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高PH融合法等脫分化再分化移栽植物細(xì)胞融合植物組織培養(yǎng)雜種植株愈傷組織A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體移栽后的植株去壁植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志（植物細(xì)胞的全能性）（細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性）再生細(xì)胞壁果膠酶原生質(zhì)體：脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞植物細(xì)胞=細(xì)胞壁+原生質(zhì)體3、過程：①去壁原因：細(xì)胞壁阻礙著細(xì)胞間的雜交（阻礙了原生質(zhì)體間的融合）②方法：酶解法③相關(guān)酶：纖維素酶和果膠酶④酶解法原理：植物細(xì)胞的細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠構(gòu)成；酶具有專一性⑤纖維素酶和果膠酶的酶溶液中一般加入一定濃度的無機(jī)鹽離子和甘露醇，試分析原因？使溶液具有一定的滲透壓，防止原生質(zhì)體吸水過多而漲破，保持原生質(zhì)體正常（1）去除細(xì)胞壁原生質(zhì)體制備：用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁，得到原生質(zhì)體。原生質(zhì)體細(xì)胞壁細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)液泡細(xì)胞核原生質(zhì)層原生質(zhì)體：指的是脫去細(xì)胞壁的細(xì)胞。動(dòng)物細(xì)胞也可看做是原生質(zhì)體。原生質(zhì)層：成熟植物細(xì)胞的細(xì)胞膜、液泡膜和介于這兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。原生質(zhì)層不包含細(xì)胞液和細(xì)胞核3、過程：理論基礎(chǔ)：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性

方法：物理方法：電融合法、離心法

化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志*：融合的原生質(zhì)體重新產(chǎn)生細(xì)胞壁，形成雜種細(xì)胞驗(yàn)證再生出新壁的實(shí)驗(yàn)：質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原實(shí)驗(yàn)（2）原生質(zhì)體間的融合【注意】質(zhì)壁分離的“質(zhì)”指的是原生質(zhì)層。3、過程：（2）原生質(zhì)體間的融合植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志：將雜種細(xì)胞培育成雜種植株在此過程中活躍的細(xì)胞器是：線粒體和高爾基體獲得的所有細(xì)胞一定是需要的雜交細(xì)胞嗎？未融合的細(xì)胞：A、B兩兩融合的細(xì)胞：AA、BB、AB多細(xì)胞融合體需要進(jìn)一步篩選ABAB（3）雜種細(xì)胞培育成雜種植株①技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)②原理：植物細(xì)胞的全能性③根據(jù)植株性狀對雜種植株進(jìn)行篩選打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，培育植物新品種。4、意義：生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和。2a+2b兩親本染色體組數(shù)之和。2+2兩親本基因型之和。AaBbCcDd5、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)的實(shí)例①培育出了白菜—甘藍(lán)、普通小麥—長穗偃麥草等雜種植株。②在木本植物的體細(xì)胞雜交方面，培育出了多種柑橘屬不同種間的雜種植株。仍有許多理論與技術(shù)問題沒有解決，還不能讓雜種植株表現(xiàn)出人們所需要的所有性狀。A的染色體組為2a=20，已知基因型AaBb；B的染色體組為2b=30，已知基因型CcDd

。植物體細(xì)胞雜交后代的遺傳變化植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所屬范疇原理步驟意義聯(lián)系無性繁殖植物細(xì)胞的全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀，繁殖速度快植物體細(xì)胞雜交技術(shù)應(yīng)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)克服不同種生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性染色體數(shù)目變異植物組織培養(yǎng)vs植物體細(xì)胞雜交背誦知識(shí)提綱練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.下圖是利用甲、乙兩種植物的各自優(yōu)勢，通過植物細(xì)胞工程技術(shù)培育高產(chǎn)、耐鹽的雜種植株的實(shí)驗(yàn)流程圖。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.進(jìn)行a處理時(shí)能用胰蛋白酶B.b是誘導(dǎo)融合后得到的雜種細(xì)胞C.c是培養(yǎng)后得到的具有耐鹽性狀的幼芽D.進(jìn)行d選擇時(shí)要將植株種在高鹽環(huán)境中A2.1植物細(xì)胞工程（二）

——植物細(xì)胞工程的應(yīng)用資料：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(chǔ)藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。石斛：驅(qū)解虛熱，益精強(qiáng)陰等療效、觀賞價(jià)值。連翹：清熱解毒、消腫散結(jié)、消炎蘭花：名貴花卉，具有極高的觀賞價(jià)值，能食用，入藥實(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……如何解決？一、植物繁殖的新途徑植物細(xì)胞工程二、作物新品種的培育三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、快速繁殖（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）生殖方式：無性生殖（3）過程：外植體脫分化愈傷組織再分化根、芽完整植株試管苗（5）原理：植物細(xì)胞的全能性（4）細(xì)胞分裂方式：有絲分裂①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②無性繁殖，親、子代細(xì)胞DNA相同，所以可以保持優(yōu)良的遺傳特性；③不受自然生長季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短；（6）優(yōu)點(diǎn)：④選材少，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。（7）實(shí)例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，并且取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。鐵皮石斛的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的生產(chǎn)，已形成一定規(guī)模。2、作物脫毒背景:生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，在生產(chǎn)上由于長期采用無性繁殖，生姜容易感染多種病毒病，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，且很容易傳遞給后代，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%-50%。采取怎樣的措施能避免這些情況發(fā)生?

植物頂端分生區(qū)植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無病毒。（植物分生區(qū)細(xì)胞繁殖較快，無維管束，病毒難以進(jìn)入）可以通過引進(jìn)優(yōu)良品種或培育脫毒苗來避免這些情況發(fā)生。2、作物脫毒（1）概念：切取一定大小的莖尖進(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。（2）作用對象：無性繁殖的作物。（3）培育脫毒苗的原因：感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差（4）優(yōu)點(diǎn)：提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，如脫毒的馬鈴薯和未脫毒的馬鈴薯產(chǎn)量要提高50%以上。（5）脫毒產(chǎn)品馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等脫毒草莓脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片香蕉菠蘿甘蔗普通草莓蒜馬鈴薯一、植物繁殖的新途徑植物細(xì)胞工程二、作物新品種的培育三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)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。P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×F2A_S_A_ssaaS_aass傳統(tǒng)方法：雜交育種(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))第2年第3年選育出需要的紫色甜玉米（AAss）生長紫甜×A_ssF3第4年現(xiàn)有：紫色非甜玉米（基因型AASS）、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）？如何解決育種時(shí)間過長的問題？現(xiàn)有純合的高稈抗病小麥（AASS）和矮稈感病小麥(aass)，怎樣盡快得到純合的矮稈抗病的優(yōu)良品種(aaSS)？你能想到幾種育種方法？雜交育種單倍體育種1、單倍體育種（1）方法：花藥離體培養(yǎng)+人工誘導(dǎo)染色體加倍秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）（染色體數(shù)目變異）（2）過程：花藥中的花粉單倍體幼苗秋水仙素染色體數(shù)目加倍純合體二倍體篩選優(yōu)良性狀純合體愈傷組織離體培養(yǎng)脫分化再分化能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。①明顯縮短育種年限，節(jié)約大量的人力和物力。②子代全是純合子，自交后代不發(fā)生性狀分離，能穩(wěn)定遺傳。（3）優(yōu)點(diǎn)：單倍體：由配子（如卵細(xì)胞、花粉等）直接發(fā)育而來的個(gè)體。單倍體植株長得弱小，而且一般高度不育。優(yōu)良品種花藥花粉離體培養(yǎng)單倍體純合二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍選擇大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株隱性性狀容易出現(xiàn)。思考：單倍體育種為什么能為體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料？①我國科學(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。②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(lán)和甜椒等作物的新品種。（4）實(shí)例：2、突變體的利用（1）方法：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(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）原理：植物細(xì)胞的全能性基因突變外植體脫分化愈傷組織再分化試管苗植株篩選有用的突變體誘變（3）過程：突變包括

基因突變和染色體變異(用射線或誘變劑處理愈傷組織)(由突變細(xì)胞培育得到突變體植株)（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，抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。（4）優(yōu)點(diǎn)：提高變異的頻率，加速育種進(jìn)程。

缺點(diǎn)：難以控制突變方向，需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料?？钩輨┌兹~草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的煙草一、植物繁殖的新途徑植物細(xì)胞工程二、作物新品種的培育三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、植物的代謝產(chǎn)物（1）初生代謝物：初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)，初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。（2）次生代謝物：①次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下進(jìn)行的代謝活動(dòng)。③作用：在植物的抗蟲、抗病等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。④特點(diǎn)：含量很低，從植物組織中提取會(huì)大量破壞植物資源，有些產(chǎn)物又不能或難以通過化學(xué)合成途徑得到。②次生代謝物是一類小分子有機(jī)化合