资源简介

(共32张PPT)
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽
诱导生根
移栽成活
温故：植物组织培养技术
在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，取得了显著的
社会效益和经济效益。
植物细胞工程的实际应用
一、植物繁殖的新途径
二、作物新品种的培育
三、细胞产物的工厂化生产
1、单倍体育种；
2、突变体的利用
药物，香料，蛋白质等
1、快速（微型）繁殖；2、作物脱毒；
2.1.2 植物细胞工程的应用
铁皮石斛：滋阴润肺、养胃生津、健脑名目、补五肺之虚劳的神奇功效，铁皮石斛对增加免疫力、抗衰老、防治癌症、治疗糖尿病和萎缩性肺炎有着确切疗效，对烟酒过度、劳累过度、用眼用脑过度、声带嘶哑等恢复有特殊疗效。
生于海拔达1600米的山地半阴湿的岩石上。喜欢在凉爽、潮湿、半阴半阳的环境中生长；不耐寒，对温度、土壤、水分的要求都较高。
石斛种子种子十分微小，发芽的概率很低，在发芽过程中很容易夭折；通常采用分株繁殖和扦插繁殖，但繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广。
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？
【铁皮石斛】
一、
植物繁殖的新途径
【资料1】铁皮石斛的快速繁殖
一、植物繁殖的新途径
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。
（3）快速繁殖与传统繁殖技术相比，有何特点？
高效、快速，可大量繁殖
可以保持优良品种的遗传特性
取材少，培养周期短
不受自然生长季节的限制
【任务一】
阅读教材39页，回答以下问题：
（1）什么是快速繁殖技术？
（2）植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，从而获得大量的组织细胞。经过诱导再分化就可以形成大量的新植株。
——无性繁殖
1、 快速繁殖
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
试管苗
完整植株
移栽成活
（4）过程：
（5）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。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的
产生已经成一定规模。
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用
植物组织培养技术来培育兰花。
荷兰的兰花生产已发展成举世闻名的兰花工业。
普通草莓
脱毒草莓
2、作物脱毒
一、
植物繁殖的新途径
【资料2】脱毒草莓制备过程
2、作物脱毒
选材部位：
顶端分生区附近（如茎尖）。
该部位的病毒极少，甚至无病毒。
选材原因：
【任务二】
（1）草莓为什么要进行脱毒？
（2）应该选择什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？
结合提供的视频资料和阅读教材40页，回答以下问题：
感染的病毒很容易传给后代
无性繁殖
病毒在作物体内积累
马铃薯
生姜
香蕉
作物产量降低、品质变差
（3）培育脱毒苗的流程是怎样的？
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
一、
植物繁殖的新途径
【资料2】脱毒草莓的特点
2、作物脱毒
马铃薯、生姜、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
（5）你还知道哪些作物脱毒的实例？
（4）优点：
明显提高农作物的产量和品质
当堂判一判：
1．葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。( )
2．脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。( )
3.取茎尖分生组织进行组织培养，可获得抗毒苗。( )
4.作物脱毒与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。（ ）
5.从植物体上获取任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定都完全一致。（ ）
×
×
×
×
√
[注意] 脱毒苗 ≠ 抗毒苗
体细胞 VS 花粉（生殖细胞）
没有经过组织培养
顶端分生区附近（如茎尖）
当以花粉为外植体进行植物组织培养时，得到的植株与亲本性状还一致吗？
秋水仙素处理染色体数加倍
花药离体培养
脱分化
再分化
筛选
具优良基因的二倍体植株
（1）单倍体育种的过程包括几步？具体流程？
优良品种
花药
花粉
花药离体培养
单倍体幼苗
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
1、单倍体育种
单倍体植株
优良性状的纯合二倍体植株
愈伤组织
二倍体植株
花粉
(外植体)
步骤：1、花药离体培养
2、人工诱导染色体加倍
原理？
染色体（数目）变异，其中花药离体培养还利用了植物细胞的全能性
花药离体培养 （组培）
P
F1
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（纯合）
秋水仙素诱导
单倍体育种
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
杂交育种
矮抗

需要的纯合矮抗品种
连续自交多代
第1年
第2年
第3-6年
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
高杆抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
单倍体植株
第1年
第2年
DT
Dt
dT
dt
需要的纯合矮抗品种
（2）单倍体育种举例：培育矮杆抗病( ddTT )小麦
原理：基因重组
优点：操作简单
缺点：耗时长
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
选择亲本
F1
单倍体植株
可育纯合子
选择所需类型
有性 杂交
↓
花药离 体培养
↓
诱导染色 体加倍
↓
↓
（3）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可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
（4） 实例：
中花8号、11号水稻，京花1号小麦，玉米，油菜，甘蓝，甜椒等
我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种
二、作物新品种的培育
2、突变体的利用
（1） 在植物组织培养过程中哪个阶段容易得到突变体？
（3） 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
愈伤组织。在植物组织培养过程中，愈伤组织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的影响而产生突变。
（2） 得到的突变体一定符合需要吗？
不一定。因为变异是不定向的。
（4） 原理：
1、突变——基因突变+染色体变异
2、植物细胞的全能性
抗毒苗——
二、作物新品种的培育
优点：
提高愈伤组织突变率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向；有利变异少，需要大量处理实验材料。
缺点：
实例：
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等
抗除草剂白三叶草
2、突变体的利用
当堂判一判：
1.单倍体育种的结果就是得到单倍体植株。（ ）
2.单倍体育种和多倍体育种过程均需用秋水仙素诱导染色体加倍，都要经过植物组织培养技术。（ ）
3．单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的。( )
×
×
单倍体是高度不育的，在生产上没有实际价值，需在单倍体幼苗阶段诱导染色体数目加倍。
单倍体育种需要先利用植物组织培养技术形成单倍体幼苗，然后用秋水仙素诱导染色体加倍；但多倍体育种一般直接在种子或幼苗阶段用秋水仙素诱导染色体加倍。
单倍体育种的遗传学原理：染色体（数目）变异
突变体培育的遗传学原理：基因突变+染色体变异
×
三、细胞产物的工厂化生产
——工厂化生产人参皂苷干粉过程
人参为我国名贵药材，现今因野生资源缺少，多用人工栽培，但人工栽培生长缓慢，6年才能生成10g左右(干重)人参根。我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织。
人参皂苷是从人参中提取出来的，是人参中的活性成分，常常与化疗药配合用来治疗原发性的肺癌和肝癌。近年来又实现了利用组织培养技术来大量生产人参皂甙干粉。
三、细胞产物的工厂化生产
1. 细胞代谢产物的种类有哪些？人参皂苷属于哪种细胞代谢产物？
（1）初生代谢物：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，在整个生命活动中一直进行着初生代谢。
（2）次生代谢物：
一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
含义：
本质：
作用：
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。
植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物。
缺点：
①植物细胞的次生代谢物含量很低。
②有些产物不能或难以通过化学途径得到。
利用植物细胞培养来获得目标产物如人参皂苷的过程——细胞产物的工厂化生产
三、细胞产物的工厂化生产
人参根 愈伤组织
选择增殖速度快且细胞内人参皂苷含量高的细胞
大量细胞
提取
人参皂苷
脱分化
培养
扩大培养
2、获得细胞产物运用的技术和原理是什么？与植物组织培养技术基本流程有什么区别？
获得人参皂苷的过程——细胞产物的工厂化生产过程如下：
植物细胞培养技术：
原理：
区别：
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。
细胞增殖
只需要到达愈伤组织阶段。
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
过程：
外植体
培养、 提取
细胞产物
愈伤组织
脱分化
细胞悬液
分散开
对于社会、经济、__________具有重要意义。
优点：
意义：
快速高效，不占用耕地，几乎不受___________等的限制。
环境保护
季节、天气
液体培养基
实例：
紫草宁——抗菌、消炎和抗肿瘤，
首例药用植物细胞工程产品
紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
1．突变体培育通常对植物的愈伤组织进行诱变处理，而工厂化生产的细胞产物也来自愈伤组织细胞。( )
2．工厂化生产的细胞次生代谢物，其化学成分都是蛋白质。( )
3. 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。（ ）
当堂判一判：
×
√
×
小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
实现了细胞产物的工厂化生产，但没有提高细胞中次生代谢物的含量
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.植物新品质的培育
1.植物繁殖的新途径
筛选
课堂小结——植物细胞工程的应用
当堂检测
D
1．通过植物组织培养技术繁育农作物，其优点不包括(　　)
A．加快繁育速度　
B．保持亲本优良性状
C．培育出无病毒植株
D．改变植物的基因型
2.在科学技术飞速发展的今天，绝大部分生物技术已迅速转化为生产力，形成了新兴的生物工程新产业。下列关于植物细胞工程的研究成果及运用，不正确的是(　　)A．利用组织培养技术培育脱毒苗，并不能获得具有抗病毒的新品种B．单倍体育种利用植物组织培养技术获得了单倍体植株C．利用组织培养技术快速繁殖获得铁皮石斛种苗，能保持亲本的优良性状D．利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产
B
3．利用玉米(2N=20,基因型为BbTt)幼苗的芽尖细胞进行实验,不正确的是( )
A.图中过程②发生了基因重组, 过程③中在显微镜下能看到4个染色体组B.幼苗1和幼苗2的获得都运用了植物组织培养技术C.植株A为二倍体,植株C属于单倍体D.利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限,植株B纯合的概率为25%
当堂检测
D
100%
4．图为利用体细胞诱变育种技术获得抗除草剂白三叶草的过程。不正确的是
A．该育种过程依据的原理有基因重组和植物细胞具有全能性
B．用射线照射愈伤组织是因为此时细胞分裂旺盛，容易发生突变
C．过程①②培养基中植物激素用量和比例不同
D．过程③通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂
当堂检测
A
基因突变
5.下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列相关叙述正确的是(　　)
A．①过程是脱分化，②过程是再分化
B．②过程中需用一定浓度的胰蛋白酶处理愈伤组织
C．③过程需使用液体培养基，有利于细胞增殖
D．此工程运用植物组织培养技术，目的是获取高产紫杉醇种苗
当堂检测
C
细胞分散开
纤维素酶和果胶酶
植物细胞培养技术 获得能紫杉醇高产细胞群
“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。
到社会中去

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