资源简介

(共25张PPT)
聚焦
学习目标：
1.植物繁殖的新途径
2.作物新品种培育
3.细胞产物的工业化生产
第1 节 植物细胞工程
第2课时 植物细胞工程的应用
一.植物繁殖的新途径
资料 ： 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？
阅读教材P39，思考以下问题：
什么是快速繁殖技术？
快速繁殖技术有哪些特点？
快速繁殖技术用于产业化生产的实例有哪些？
兰花
1)概念
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫作微型繁殖技术。
1.快速繁殖
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
试管苗
3)原理
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖;
②无性繁殖，可以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)优点
植物细胞的全能性
④选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
2)过程
5)应用
快速繁殖优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
6)实例
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
铁皮石斛的工厂化生产：
【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。
植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
【思考】快速繁殖中能否用花粉作为外植体？
不能，会出现性状分离
阅读教材P40“作物脱毒”，思考以下问题：
1.作物为什么要进行脱毒？
2.应该选择植物的什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？
3.培育脱毒作物的流程是怎样的？
4.脱毒作物有何优点？
5.作物脱毒的实例有哪些？
2.作物脱毒
植物组织培养
脱毒苗
顶端分生区（如茎尖）：
马铃薯
香蕉
草莓
无性繁殖
感染的病毒很容易传给后代
病毒在作物体内积累
作物产量降低品质变差
1)脱毒原因
2)脱毒方法
病毒极少，甚至无病毒。
3)过程
无病毒组织 （切取茎尖组织）
愈伤组织
根、芽
幼苗
完整植株
再分化
脱分化
移栽成活
4)优点
明显提高农作物的产量和品质。
5)实例
在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
脱毒苗不等于抗毒苗。与快速繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
抗毒苗：
抗病基因
导入
植物细胞
植物组织培养
完整植株
脱毒苗等于抗毒苗吗？
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），你可以想到几种育种方法？
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
传统的育种缺点
多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种。
如何解决育种时间过长的问题？
1.单倍体育种
二.作物新品种的培育
（一）单倍体育种：
1.过程：
有性
杂交
单倍体植株矮小且多为不育
花药离体培养
优良品种
花药
花粉
P
单倍体
纯合二倍体
诱导染
色体加倍
选择
F1
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
2.原理:
思考：单倍体育种有什么优点？
杂交育种
单倍体育种
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
紫色非甜玉米
AaSs
↓
AS
As
aS
as
花药离体培养
单倍体幼苗：
AS
As
aS
as
纯合体:
秋水仙素处理
染色体加倍
AASS
AAss
aaSS
aass
选择紫甜玉米即为新品种
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
×
选育出紫甜的纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
配子：
P：
4)优点①明显缩短了育种的年限;②一般都是纯合子，能稳定遗传;③可作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。技术复杂。5)缺点我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。6)实例我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。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的影响而产生突变。
外植体
愈伤组织
脱分化
再分化
基因突变 染色体变异
抗病、抗盐、高产及
蛋白质含量高的突变体
突变体
新品种
培育
2.为什么在植物组织培养过程中，容易发生突变？
1.突变包括： 、 。
3.哪些诱变因素会增加突变率？
射线、化学物质等
2.突变体的利用
诱变
处理
4.植物组织培养至什么时期进行诱变处理？为什么？
愈伤组织分化程度低，细胞分裂旺盛，在细胞分裂过程中要经过DNA的 ，DNA双链打开，结构不稳定，应发生基因突变。
抗病、抗盐、高产及
蛋白质含量高的突变体
外植体
愈伤组织
脱分化
再分化
突变体
筛选
新品种
培育
5.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？
为什么？
大都不可以，基因突变具有不定向性和多害少利性。
解螺旋
2)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。
难以控制突变的方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
3)缺点
抗除草剂的白三叶草
抗花叶病毒的甘蔗
抗盐碱的野生烟草
4)实例
1)原理
基因突变（或染色体变异）；植物细胞的全能性。
三.细胞产物的工厂化生产
阅读教材P41“细胞产物的工厂化生产”，回答以下问题：
生物生长和生存所必需的代谢活动，
整个生命过程中一直进行。
1. 初生代谢是指：
2. 初生代谢的产物是： ，如 糖类、脂质、
蛋白质、核酸等。
初生代谢物
三.细胞产物的工厂化生产
阅读教材P41“细胞产物的工厂化生产”，回答以下问题：
1.次生代谢是指：
一类小分子有机化合物(如酚类、萜[tiē]类和含氮化合物等)。
不是植物生长所必需的，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才进行。
不是植物基本的生命活动所必需的产物
a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用
b、也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
2.什么是次生代谢物？
3.次生代谢物的作用：
1.概念：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。
4. 为什么不直接从植物体提取次生代谢物？
① 植物次生代谢物含量很低；
② 从植物组织提取会大量破坏植物资源；
③ 有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
应用多、产量低
细胞产物的工厂化生产
2.植物细胞培养
1.概念：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。
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞悬液
细胞产物
培养、提取、破碎
振荡分散
2.过程：
思考：
Ⅰ.为什么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？
Ⅱ. 如何分散愈伤组织？使用什么性质的培养基对分散后的愈伤组织进行培养？
（液体培养基）
因为此时细胞分裂能力强，代谢快，产物多
液体培养基,有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
紫草 → 紫草宁
红豆杉 → 紫杉醇
人参
5.我们在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果
快速高效，不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。
对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
3.优点：
4.意义：
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂苷干粉的基本流程
人参根
愈伤组织
增长速度快且人参皂苷含量高的细胞
细胞增殖
人参皂苷粉
用于植物细胞培养的反应器
植物组织培养和植物细胞培养的比较
比较项目 植物组织培养 植物细胞培养
目的
原理
过程
应用
获得植物体
获得细胞产物
植物细胞的全能性
细胞增殖
快速繁殖、作物脱毒、
单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
四种育种方法的比较
育种方法 原理 主要过程 优点
快速繁殖
突变体 的利用
单倍体 育种
植物体细 胞杂交
植物细胞的全能性
脱分化、再分化
保持优良品种的遗传特性
基因突变、
植物细胞的全能性
对愈伤组织进行诱变处理后再筛选
提高突变率，获得优良性状
植物细胞的全能性、染色体数目变异
花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍
明显缩短育种年限
细胞膜的流动性、
植物细胞的全能性
原生质体融合、
杂种细胞组织培养
打破生殖隔离，实现远缘杂交
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
丛芽或胚状体
工厂化
生产药物
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
微型繁殖
植物体
诱变处理
突变细胞
总结: 植物细胞工程的实际应用
突变体的利用
培养

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