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(共22张PPT)
植物细胞工程
概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。
举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。
尝试进行植物组织培养。
学习目标
植物细胞工程的应用
"其茅葺,其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可慕。迨夫开也,凝情瀼露,万态千妍,薰风自来,四坐芬郁,岂非真兰室乎!岂非有国香乎!"这是我国历史上第一部兰谱-《金漳兰谱》的跋文中对兰花的一段描述。从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征,很多人喜欢养兰花。但是兰花种子通常发育不全,在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖,兰花的价格可想而知了。如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖,从而走入寻常百姓家呢
从社会中来
1.快速繁殖技术（也叫微型繁殖技术）
概念：
应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物。
(2)特点:
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
③周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的影响
植物繁殖的新途径
(3)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都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
铁皮石斛
（1）材料: 植物的顶端分生区(如茎尖)--无病毒或极少
（2）脱毒苗: 切取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗
（3）优点： 使农作物不会或极少感染病毒
2.作物脱毒（培养无病毒植株）
作物脱毒的原因:
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的顶端分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。
脱毒产品
甘蔗
香蕉
马铃薯
菠萝
微型繁殖、无性繁殖和作物脱毒的联系与区别
微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。这种技术可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。
微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、矿质养料和小分子有机物，还有植物激素，更重要的是所有加入物质必须是无菌的，操作过程必须在无菌条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。
作物脱毒就是对已被病毒感染的植株进行脱毒，采用的技术还是微型繁殖技术，但是取材一定是无毒的分生区，如茎尖、根尖。
疑难解析 拓展延伸
后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显明显缩短育种年限。
正常
植物
花药、花粉
愈伤
组织
单倍体幼苗　
脱分化
再分化
染色体加倍
人工诱导
1.单倍体育种
(1)方法:
(2)优点:
花药（或花粉）的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍,选择稳定遗传优良品种
优良品种
纯合二倍体
选择
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
举例：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育矮杆抗病ddTT品种
疑难解析 拓展延伸
倍体培养主要包括花药培养、花粉培养、未受粉子房和胚珠培养，其中花药培养和花粉培养是人工诱导单倍体的主要途径。
花瓣
花药
花丝
萼片
花托
花柄
柱头
花柱
子房
雌蕊
雄蕊
花的结构
花药的外部是花药壁，内部包含多个花粉粒。在一个典型的花药中，细胞根据染色体倍性可以分为两类：一类是单倍体的细胞，如减数分裂后形成的小孢子（花粉）；另一类是二倍体的细胞，如组成花药隔、花药壁等的细胞。因此，理论上通过花药培养得到的植株也可以分为两类，由花粉发育而来的是单倍体，由组成花药隔、花药壁等的体细胞发育而来的为二倍体。
花粉培养 花药培养
区别 花粉培养是将花粉从花药中分离出来，进行离体培养，使花粉脱分化进而发育成植株的过程。花粉培养的对象是花粉，属于细胞培养。 花粉培养除材料的选择、灭菌与花药培养基本相同外，还需要进行小孢子的分离、纯化和培养等步骤，难度比较大，但它不受组成花药隔、花药壁等的体细胞的干扰，产生单倍体的效率高，因而在理论研究和生产实践上都有特殊的应用。 花药培养是将发育到一定阶段的花药接种到人工培养基上，诱导花粉单性发育和分化形成植株的过程。花药培养的对象是花药，属于器官培养。
花药培养的操作简单，不需要进行游离花粉的处理，也不需要特殊的培养装置，所以应用比较广泛。
联系 主要目的与花粉培养一样，都是为了得到单倍体植株。
（3）应用：烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品
水稻
玉米
油菜
甘蓝
2.突变体的利用
在植物的组织培养过程中，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。 从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
新
品种
外植体
愈伤组织
多种
突变体　
筛选
培育
脱分化
诱导分化
诱变处理
抗病、抗盐、
含高蛋白、高产。
抗盐碱的烟草
细胞产物的工厂化生产
3、植物细胞培养：指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、初生代谢：生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
2、次生代谢：不是生物生长所必需的。次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
细胞产物工厂化生产的原因
由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
细胞产物工厂化生产的优点和意义
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。
4.细胞产物工厂化生产的实例
生产紫杉醇、人参皂苷。
注意: 一般培养到愈伤组织阶段，
从愈伤组织的细胞中获得细胞产物!
人参皂苷的工厂化
生产使产量大大增加
注意:
（1）工厂化生产不一定要培养出植物体，一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中就可提取细胞产物。
（2）通过培养能够产生对人们有利的产物的细胞，从而获得大量的细胞产物。
1.下列属于植物细胞工程实际应用的是( )
①制造人工种子 ②培育抗盐植物 ③培育抗病毒烟草④培育单倍体 ⑤生产脱毒植株
A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.②③④⑤
C
2.植物的微型繁殖技术是指( )
A.基因工程育种 B.植物体细胞杂交技术
C.嫁接 D.通过植物组织培养快速繁殖技术
D
3.若用一株郁金香在短时间内培育出成千上万株郁金香苗，最好采用下列哪种技术( )
A.扦插 B.嫁接 C.植物微型繁殖技术 D.杂交
C
习题精练
4.要获得脱毒苗，一般选取植物体的哪一部分组织( )
A.叶 B.花粉 C.根 D.茎尖
D
5.人参皂甙干粉工厂化生产，下列哪种技术是必需的( )
A.杂交育种 B.植物组织培养C.多倍体育种 D.单倍体育种
B
6.植物组织培养技术不会用于( )
A.培育“番茄—马铃薯” B.培育无病毒植株
C.扦插繁殖 D.培育转基因延熟番茄植株
C
7.改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是( )
A.诱变育种 B.单倍体育种
C.基因工程育种 D.杂交育种
B

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