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(共25张PPT)
第1节 植物细胞工程
二
植物细胞工程的应用
铁皮石斛
脱毒草莓
蝴蝶兰
知识回顾
植物组织培养技术
原生质体融合技术
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
可以应用在哪些方面呢？
01
03
02
应用
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
二、植物细胞工程的应用
快速繁殖技术
兰花自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下。在我国，组织培养技术广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，，这使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。
1．微型繁殖采用的是什么技术？有哪些特点？
2．作物脱毒一般选用什么部分的细胞？原因是什么？抗毒苗一般是通过什么方式获得的？
3．单倍体育种通常经过哪2个关键步骤？其原理是什么？有何优点？
4．突变体如何获得？如何加以利用？
5．什么叫初生代谢？什么叫次生代谢？
6．什么是植物细胞培养？有何实际应用？
自主阅读教材P39-41，思考以下问题：
1、快速繁殖
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖技术。
（1）概念：
外植体
愈伤组织
人工胚状体
(或根/芽)
幼苗
脱分化
再分化
完整植株
（3）优点：
①高效快速地实现种苗的大量繁殖
②保持优良品种的遗传特性，可实现产业化生产
*扦插、压条、嫁接等是营养繁殖，也属于无性繁殖，
不属于微型繁殖技术
植物细胞的全能性
（2）原理：
（4）生殖方式：
无性生殖
（一）植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径：2、作物脱毒
视频：种薯脱毒
（2）选材部位：
植物 。
（3）方法：
顶端分生区附近
（4）优点：
（5）实例（P40）
二、植物细胞工程的应用
（一）植物繁殖的新途径
2、作物脱毒：
选材原因：　　　　　的病毒极少，甚至　　　
分生区附近
无病毒
无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。
切取茎尖进行组织培养。（即：茎尖组织培养技术）
（1）培育脱毒苗的原因：
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等
脱毒草莓
普通草莓
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
脱毒苗不等于抗毒苗
特殊的植物组织培养——花药离体培养
花药离体培养
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素诱导
高杆抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
（1）植物组织培养过程中涉及的分裂方式为_________；
（2）该过程涉及的生殖方式是_________*；
（3）经秋水仙素加倍之后，获得的植株一般为_______，一定是吗？_______。
有丝分裂
有性生殖
纯合子
不一定
1、单倍体育种
（1）过程：
花药离体培养
诱导染色体加倍
二倍体植株
单倍体植株
二倍体植株
（纯合子）
（秋水仙素处理）
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性
（2）原理:
（二）作物新品种的培育
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋水 仙素
第2年
第4年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
单倍体育种
第1年
选择矮秆抗病即为新品种
明显缩短育种年限
2、突变体的利用
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
（1）产生原因：
基因突变、植物细胞的全能性
（3）原理:
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
（2）过程:
（二）作物新品种的培育
（4）优点
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
（5）缺点：
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料
已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
2、突变体的利用
抗花叶病毒的甘蔗
抗盐碱的烟草
（二）作物新品种的培育
育种方法 原理 主要过程 优点
快速繁殖
突变体 的利用
单倍体 育种
植物体细 胞杂交
植物细胞的全能性
脱分化、再分化
保持优良品种的遗传特性
基因突变、
植物细胞的全能性
对愈伤组织进行诱变处理后再筛选
提高突变率，获得优良性状
染色体变异、
植物细胞的全能性
花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍
明显缩短育种年限
细胞膜的流动性、
植物细胞的全能性
原生质体融合、
杂种细胞组织培养
打破生殖隔离，实现远缘杂交
四种育种方法的比较
能不能运用植物细胞工程技术来工业化生产紫杉醇？
生物生长生存所必需的代谢活动如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
应用多、产量低
非生物生长所必需，在特定条件下进行
一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等
（三）细胞产物的工厂化生产
1.植物的代谢产物
初生代谢物
次生代谢物
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
2、植物细胞培养
在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
(1)概念：
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞悬液
细胞产物
培养、提取、破碎
振荡分散
（2)过程：
（三）细胞产物的工厂化生产
用于植物细胞培养的反应器
工厂化生产人参皂苷干粉过程： 　 　　
　　
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
细胞增殖
人参根
愈伤组织
增长速度快、细
胞内人参皂苷干粉含量高的细胞
大量细胞
提取人参皂苷干粉
（三）细胞产物的工厂化生产
（3）优点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。
植物组织培养和植物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
应用
植物细胞的全能性
细胞增殖
获得植物体
获得细胞产物
快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
到社会中去“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。“手指植物”“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。外植体
↓
愈伤组织
↓
胚状体
↓
试管苗
↓
植株
再分化
保持优良性状
快速大量繁殖
快速
繁殖
作物
脱毒
选择根尖
茎尖、芽尖
脱分化
选择花粉
培养
单倍体
纯合体
加倍
单倍体育种
化学物理因素诱导筛选
突变体利用
培养、提取
代谢产物
细胞产物的工厂化生产
③
①植物繁殖新途径
②作物新品种的培育
小结
国家重点保护珍稀植物——红豆杉可产生抗癌物质紫杉醇，现利用植物细胞工程技术生产紫杉醇，请据图回答下列问题：（1）选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗，原因是茎尖分生组织细胞_____________________；诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。（2）茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是_____________________________________________。（3）紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的_____（细胞器）。病毒极少，甚至无病毒课堂练习脱分化茎尖分生组织细胞含有该种生物的全套遗传信息液泡一、概念检测
1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。
(1)用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。( )
(2)细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件,提高了单个细胞中次生代谢物的含量。( )
2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是( )
A.人工诱导基因突变
B.选择优良品种进行杂交
C.进行远缘植物体细胞杂交
D.取茎尖分生组织进行组织培养
√
×
D
二、拓展应用
1.紫色非甜玉米(基因型为AASuSu)和白色甜玉米(基因型为aasusu)杂交(Su和su代表一对等位基因),得到的F1(AaSusu)再进行自交,F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法,应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米 如果利用花药培养的技术,又应该怎样做呢 请你设计相关实验的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法,将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交,可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐,耗时也较长,需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合,如果利用花药培养的技术获得单倍体植株,再经过诱导染色体加倍,就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
二、拓展应用
2.甜叶菊是一种菊科植物,植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的热量却很低,所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小,发芽率低,种子繁殖遗传性状不稳定;而扦插植株的根系弱,且需要原始材料多,这些都会限制甜叶菊的生产。
假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人,该公司当前运行状况良好,但一直未能解决种子发芽率低的问题。为了提高公司的甜叶菊繁育效率,你应该如何作出决策,并请说出理由。
积极探索其他的繁育途径。例如,研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择,培养基配方的优化,提高试管苗移栽成活率的方法等、最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系,实现甜叶菊种苗的产业化生产。
甜叶菊

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