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植物细胞工程（第3课时）
高二—人教版—生物学选择性必修3—第2章
复习回顾
植物体细胞杂交
植物组织培养
原生质体制备
植物细胞融合
原生质体融合
原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
植物组织培养技术
原理：植物细胞的全能性
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体、
根、芽等
试管苗
完整植株
移栽
植物细胞工程
实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持……如何解决？
石斛：可入药，对人体有驱解虚热，益精强阴等疗效。随着花卉产业的兴起，石斛兰也成为了一种观赏植物。石斛兰的栽培方式一般为盆栽。由于石斛兰具有秉性刚强、祥和可亲的气质，被誉为父亲之花。
连翘:清热解毒、消肿散结、消炎。
铁皮石斛的工厂化生产
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。
1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。
无籽西瓜
1、快速繁殖
一般为无性生殖
生殖方式：
实例：
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。
生菜
杨树
兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。
一、植物繁殖的新途径
优点：
①繁殖率高，可大批量生产
②保持亲本的优良性状（无性繁殖 ）
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
【背景资料】
一、植物繁殖的新途径
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
原因：
脱毒过程：
2、作物脱毒
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
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。
材料：
选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由：
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
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。
一、植物繁殖的新途径
脱毒草莓
普通草莓
脱毒产品：
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。
但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
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
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
生长
ddTT
F3
第4年
↓
↓
×
(二)方法：
(一)过程：
优良品种
花药
花粉
离体培养
单倍体
纯合二倍体
人工诱导
染色体加倍
选择
二、作物新品种的培育
花药（花粉）离体培养
单倍体植株
诱导染色体加倍
选择稳定遗传优良品种
1、单倍体育种
①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
②后代都是纯合子，能稳定遗传。
③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
(三)优点：
1、单倍体育种
1.突变体来源？
在植物组织培养过程中， 培养细胞一直处于不断增殖的状态，容易受到培养条件和诱变因素（射线、化学物质等）的影响而产生突变。
3.突变体利用的原理？
基因突变和植物细胞的全能性。
2.突变体的利用过程？
外植体
突变体
新品种
筛选
培育
脱分化
愈伤组织
再分化
诱变处理
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
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。
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。
缺点：
产生：
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
利用：
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
二、作物新品种的培育
2.细胞产物的工厂化生产流程？
外植体
细胞悬浮
细胞产物
培养
提取
脱分化
愈伤组织
分散开
3.细胞产物的工厂化生产优点？
不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
三、细胞产物的工厂化生产
阅读课本41页的资料，回答以下问题。
【探究】
不是植物生长所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下产生。
1.什么是次生代谢物？
外植体
愈伤组织
试管苗
脱分化
再分化
植株
作物脱毒
选择顶端分生组织
快速繁殖
单倍体育种
选择花药
进行诱变
突变体的利用
分散后
悬浮培养
3.细胞产物的工厂化生产
2.作物新品种的培育
1.植物繁殖的新途径
筛选
课堂小结
(1)快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。( )
(2)作物脱毒后不再感染病毒。( )
(3)单倍体育种只是为了获得单倍体。( )
(4)突变体育种常用射线、化学物质处理愈伤组织。( )
(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖。( )
√
×
×
√
√
【基础过关】
(6)植物的次生代谢物主要是酚类、萜类和含氮化合物等小分子有机物，是其基本生命活动所必需的物质。( )
解析：一般认为次生代谢物是植物基本生命活动非必需的物质。
(7)植物细胞培养的原理主要是植物细胞的全能性。( )
解析：细胞全能性不是植物细胞培养的原理，植物细胞培养的原理主要是细胞增殖。
(8)紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性，现已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。( )
×
×
√
练一练
1．在工业化大量培养植物试管苗的过程中，一般进行如下操作，正确的操作顺序是（ ）
①诱导形成芽 ②选取合适外植体 ③诱导形成愈伤组织
④诱导形成未分化状态的细胞 ⑤诱导形成根
A．②①③④⑤ B．②④③①⑤
C．②③④①⑤ D．②⑤①④③
B
2．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。
据表回答：
（1）Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是
________________________________________。
（2）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是____________阶段。
（3）在_____阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。
品种B组织培养阶段 细胞分裂素浓度 /umol·L-1 生长素浓度
/umol·L-1
Ⅰ 诱导形成愈伤组织 m1 n1
Ⅱ 诱导形成幼芽 m2 n2
Ⅲ 诱导生根 m3 n3
练一练
细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
Ⅰ
2．某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比（见下表）进行预实验。
据表回答：
（4）为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比（m1＞2.0），以0.5umol·L-1为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为___________umol·L-1。
（5）Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3umol·L-1的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为____________________，选用高浓度生长素时的处理方法为_____________________。
品种B组织培养阶段 细胞分裂素浓度 /umol·L-1 生长素浓度
/umol·L-1
Ⅰ 诱导形成愈伤组织 m1 n1
Ⅱ 诱导形成幼芽 m2 n2
Ⅲ 诱导生根 m3 n3
练一练
浸泡法（长时间处理）
m1+1.0
沾蘸法（短时间处理）
3.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉的组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：
(1)图中②为愈伤组织，通过B过程可最终产生新的植株，通过C过程可产生大量细胞，则图中A、B、C分别表示的过程为__________________
_________，其中B过程的实质是_________________。
脱分化、再分化、
有丝分裂
基因的选择性表达
(2)对⑤的培养可获得代谢物——紫杉醇，但培养后期紫杉醇产量下降，其原因包括_______________________________等。
某些代谢物积累，活细胞数量减少
练一练
3.红豆杉是濒危植物，其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是红豆杉的组织培养和细胞培养的流程图，请据图回答下列问题：
(3)若①是红豆杉(基因型为DdTt)的花药，由③发育成的幼苗用________
处理，可快速获得纯种植株，该植株的基因型为____________________
_______。
秋水仙素
DDTT或DDtt或ddTT
或ddtt
练一练
1.动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？请尝试设计出具体实验方案。
课后作业
奇思妙想
2.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。
课后作业
谢谢观看！

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