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(共18张PPT)
第一节 植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
1.植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？
2.植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？
植物繁殖的新途径
【资料1】兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。
如何解决？
植物繁殖的新途径
1.快速繁殖
（1）概念：
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。
（2）原理：
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。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
（4）过程：
③不受自然生长季节的限制。
④培养周期短
（3）优点：
植物细胞全能性
注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术
无性繁殖
植物繁殖的新途径
思考：为什么植物组织培育可以进行快速繁殖？
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。
石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。
兰花：名贵花卉，具有极高的观赏价值，入药。
快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危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的植物。
植物繁殖的新途径
【资料2】生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，它们感染的病毒很容易传给后代，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。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。
植物繁殖的新途径
2.作物脱毒
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
作物产量降低品质变差
取材：分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）
（1）原因：
（2）脱毒部位及方法：
脱毒苗 ≠ 抗毒苗
茎尖
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
试管苗
脱毒苗
移栽
病毒极少，甚至无病毒
植物组织培养（全能性）
植物繁殖的新途径
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
（3）优点：
植物繁殖的新途径
胚状体
人工胚乳
人工种皮
抗压、保水、透气
具有发育成完整植株的能力
保证胚状体生长发育的必需物质
胚状体：是指在组织培养过程中，在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。
为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
①无性繁殖，易于保留优良性状。②不受气候、季节和地域限制。
③方便储存和运输。④解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。⑤节约大量的粮食。
人工种子
的优点：
3.人工种子（补充）
植物繁殖的新途径
胚状体
人工胚乳
人工种皮
作物新品种的培育
【资料】现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
F1
紫色非甜玉米
AaSs
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
杂交育种
如何解决育种时间过长的问题？
作物新品种的培育
1.单倍体育种
配子：
AS
As
aS
as
AS
As
aS
as
秋水 仙素
AAss
aaSS
aass
AASS
紫甜
P
紫色非甜 AASS
×
白色甜
aass
F1
紫色非甜
AaSs
第1年
单倍体幼苗：
纯合体:
第2年
花粉离体培养
花药
愈伤
组织
单倍体幼苗　
脱分化
再分化
染色体数目变异、植物细胞的全能性
作物新品种的培育
2.突变体的利用
对植物组织培养过程中的愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。
外植体
新
品种
筛选
培育
愈伤组织
脱分化
多种
突变体　
诱导分化
诱变处理
作物新品种的培育
2.突变体的利用
（3）原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
（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。
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。
（5）缺点：
（1）产生:
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
（2）利用:
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
细胞产物的工厂化生产
含量很低，从植物组织中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。
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，初生代谢物:糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
次生代谢物：
次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行；
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
细胞产物的工厂化生产
外植体
愈伤组织
脱分化
培养、提取代谢产物
过程：
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。
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。
①材料：最好是愈伤组织
②培养基：液体培养基（培养液）
使培养物与营养物质充分接触
利用人参细胞生产人参皂苷
细胞产物的工厂化生产
【练习】紫杉醇是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，是目前已发现的最优秀的天然抗癌药物，在临床上已经广泛用于乳腺癌、卵巢癌和部分头颈癌和肺癌的治疗，下图是通过植物细胞工程技术工厂化生产紫杉醇的途径。
1、紫杉醇属于初生代谢物还是次生代谢物？（P41相关信息）
2、①过程是什么？
3、③过程利用的是植物组织培养技术吗？
4、生产紫杉醇的过程能否体现植物细胞的全能性？
植物组织培养与植物细胞培养
项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
培养基
获得植物体
获得细胞产物
植物细胞的全能性
细胞增殖
固体培养基
液体培养基
快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产
过程
应用
课堂小结
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

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