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(共21张PPT)
2.1.2 植物细胞工程的应用
学习目标
植物细胞工程在快速繁殖，作物脱毒等方面的应用。
植物组织培养在培育作物新品种方面的应用。
植物组织培养在细胞产物的共产物的工厂化生产。
自主预习
请阅读课本P39,回答以下问题：
什么是快速繁殖技术？
快速繁殖的核心技术是？
快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？
植物繁殖的新途径
快速繁殖
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。
实例：
应用：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
优点：
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
一
铁皮石斛的产业化育苗
注：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术
思考：
为什么植物组织培养可以进行快速繁殖？
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。
并且，植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。
植物繁殖的新途径
一
作物脱毒
适用对象：
被病毒感染的无性繁殖的作物。
脱毒过程：
无病毒组织：如茎尖组织
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
实例：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
植物繁殖的新途径
一
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
脱毒草莓
普通草莓
植物繁殖的新途径
一
思考
为何要进行作物脱毒？
作物脱毒选用什么材料？选择该种材料的理由是？
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
植物繁殖的新途径
一
选择亲本
有性杂交
F1代
花粉离
体培养
单倍体植株
诱变
染色体加倍
可育纯合子
选择所需类型
过程：
原理：
染色体变异、植物细胞的全能性。
作物新品种的培育
二
优点：
①极大地缩短了育种的年限。
②后代都是纯合子，能稳定遗传。
③进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
单倍体育种
单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物
左图为：我国培育的单育1号烟草（世界上第一个单倍体作物新品种）
作物新品种的培育
二
实例：
单倍体育种
思考
单倍体育种包括哪些主要步骤？
为什么单倍体育种能大大缩短育种的年限？
花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍。
大多数单倍体植株的细胞只有一套染色体，染色体加倍后得到的植株隐性性状容易显现，进而缩短育种年限。
作物新品种的培育
二
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。
过程：
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
实例：
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
作物新品种的培育
二
突变体的利用
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。
缺点：
突变具有不定向性和低频性，因此需大量处理实验材料
细胞产物的工厂化生产
植物的代谢产物
初生代谢：
生物生长和生存所必需的代谢活动。
如：糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
次生代谢：
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
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
应用多、产量低！
特点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制；
对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
细胞产物的工厂化生产
三
植物细胞培养
是指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
利用人参细胞生产人参皂苷
2.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
练一练
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
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”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。
四
概念
植物细胞融合
原生质体制备
过程
变异类型
植物体细胞杂交
优缺点
植物组织培养
原生质体融合
原理
育种类型
课堂小结
五
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
六
练习与应用
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。需至少三年选种和育种时间。
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。
六
练习与应用
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。
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。
六
练习与应用
谢谢观看
2022

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