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第二章 细胞工程
第1节 植物细胞工程的应用
九大仙草之首的“铁皮石斛”通过植物组培大量繁殖，成为“盆栽萌宠”。
1
脱毒草莓
利用植物组培实现脱毒草莓种植
0120世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。1. 快速繁殖（微型繁殖）优点：
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不受自然生长季节的限制，培养周期短；
④选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
铁皮石斛的工厂化生产
快速繁殖经济林木、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。
应用：
2.作物脱毒
无性繁殖的生物。
适用生物
（1）为什么要进行脱毒？
（2）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，感染的病毒容易传给后代。
病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
分生区（如茎尖）的细胞
（3）脱毒过程：
脱毒苗 ≠ 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。
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
脱毒产品
甘蔗
香蕉
马铃薯
菠萝
以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工种皮包装，在适宜条件下可以萌发长成幼苗的种子。
3.人工种子
可保持优良品种的遗传特性；易于保存和运输。
优点
人工种皮：保持胚状体的活力和有利于人工种子萌发。
胚状体：相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构。
人工胚乳：供胚状体维持生命力、保证其在适宜的环境条件下生长发育。
P
DDBB
ddbb
F1
DdBb
F2
D_B_
D_bb
ddB_
ddbb
高茎抗病
矮茎不抗病
F3
连续的自交直至不发生性状分离
选出ddBB
用高杆抗病（DDTT）和矮杆不抗病（ddtt）小麦品种培育矮杆抗病小麦（ddTT），如果要筛选出纯合的矮茎抗病的优良性状的小麦，你可以想到几种育种方法？
杂交育种
缺点：
获得新品种的周期长
选育出需要的矮抗纯种
生长
F4
诱变育种
缺点：
不定向性
P DDTT × ddtt
F1 DdTt
DdTt
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
（种子）
第
一
年
（植物体）
减数分裂
（花粉）
花药离体培养
（单倍体幼苗）
秋水仙素处理
（二倍体纯合植株）
第
二
年
播种
1.单倍体育种:
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种
花药
离体培养
单倍体植株
诱导
染色体加倍
（秋水仙素处理）
稳定遗传的优良品种
后代都是纯合子，能稳定遗传；
明显缩短育种年限。
细胞的全能性和染色体变异
过程：
原理：
优点：
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
1.单倍体育种:
水稻
小麦
烟草
柏树
应用：
1.单倍体育种:
对植物组织培养过程中得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
概念：
过程：
原理：
①基因突变(用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。
②植物细胞的全能性(由突变细胞培育得到突变体植株)。
1.突变体的利用:
提高变异的频率，加速育种进程。
基因突变具有不定向性，因此需要处理大量的突变材料。
白三叶草
抗病、
抗盐、
含高蛋白、高产
优点：
缺点：
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。
实例：
1.突变体的利用:
抗盐碱的烟草
植物的代谢产物
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。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
2.次生代谢物：
植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。
蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等
1.细胞产物种类：
2.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
2.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。
3.优点：
紫草宁
具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性
紫杉醇
具有高抗癌活性
已用于乳腺癌等癌症的治疗
红豆杉(濒危植物）
（世界上首例药用植物细胞工程产品）
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷（ɡān）等。
4.实例
人参皂苷
用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上。
含紫草宁，量极少
人参皂苷
植物细胞工程的应用
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
3.人工种子
1.微型繁殖
2.作物脱毒
四种育种方法的比较
育种方法 原理 过程 优点
快速繁殖 脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性
突变体 的利用 基因突变、 细胞的 ; 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高 ，获得优良性状
单倍体 育种 细胞的 、 ; 、 诱导染色体数目加倍 明显缩短？
植物体细 胞杂交 细胞膜的 、 细胞的 ; 融合、 杂种细胞组织培养 打破 ，
实现 。
细胞的全能性
全能性
突变率
全能性
染色体变异
先花药离体培养
再秋水仙素
育种年限
流动性
全能性
植物细胞
生殖隔离
远缘杂交
(2021·广东卷)白菜型油菜(2n=20)的种子可以榨取食用油(菜籽油)。为了培育高产新品种,科学家诱导该油菜未受精的卵细胞发育形成完整植株Bc。下列叙述错误的是 (　　)
A.Bc成熟叶肉细胞中含有两个染色体组
B.将Bc作为育种材料,能缩短育种年限
C.秋水仙素处理Bc幼苗可以培育出纯合植株
D.自然状态下Bc因配子发育异常而高度不育
A
判断正误
微型繁殖技术是指植物嫁接技术(　 　)
人工种子也是由受精卵发育而来的(　 　)
在植物组织培养过程，可以提取愈伤组织，经过人工薄膜包装得到人工种子( 　　)
单倍体育种的目的是获得单倍体本身(　 　)
单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的( 　　)
工厂化生产的细胞产物来自愈伤组织细胞(　 　)
突变体育种常用一定的物理、化学手段处理愈伤组织(　 　)
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