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(共24张PPT)
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
----植物细胞工程的应用
目录 /CONTENTS
01
02
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
微生物的纯培养
03
细胞产物的工厂化生产
一、植物繁殖的新途径
【自主学习】1.阅读课本P39相关内容，回答以下问题：
1.什么是快速繁殖技术？
2.快速繁殖的核心技术是？
3.快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？
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（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。
1. 快速繁殖
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体
再生植株
（3）优点：
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
②无性繁殖，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）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
（2）过程：
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
【思考】1.扦插、压条、嫁接等属于微型繁殖技术吗？
【思考】2.植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术。
扦插、压条、嫁接等营养繁殖的原理是植物的再生功能，
即生物体的组织或器官在受损或胁迫后自我修复或替换的
过程，而微型繁殖技术的原理是植物细胞的全能性。
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。
一、植物繁殖的新途径
2.作物脱毒
【自主学习】阅读课本P40相关内容，回答以下问题：
1.培育脱毒苗的原因是什么？
2.作物脱毒培育的过程中选材部位和方法是什么？
3.作物脱毒繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？
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马铃薯
草莓
香蕉
组培
脱毒苗
2、作物脱毒
（3）优点：
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
（1）脱毒原因
（2）脱毒方法
无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。
选材部位：
选材原因：
植物顶端分生区附近（如茎尖）
分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
一、植物繁殖的新途径
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（4）实例：
脱毒草莓
普通草莓
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
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。
2、作物脱毒
一、植物繁殖的新途径
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脱毒草莓
普通草莓
2、作物脱毒
一、植物繁殖的新途径
【思考】经组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？
不抗病毒。脱毒与抗毒不同，前者指的是本身病毒极
少甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是
能抵抗病毒的感染。
实际问题：
传统的育种方法：
原理：
缺点：
传统方法： 杂交育种
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
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）？
通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)
杂交育种
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？
二、作物新品种的培育
传统方法： 杂交育种
单倍体育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
紫色非甜玉米
AaSs
↓
配子：
AS
As
aS
as
花药离体培养
单倍体幼苗：
AS
As
aS
as
纯合体:
AASS
AAss
aaSS
aass
选择紫甜玉米即为新品种
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何短时间获得纯种的紫色
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
二、作物新品种的培育
1. 单倍体育种
（1）过程
（2）原理：
（其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性）
染色体数目变异
花药离体培养
诱导染色体加倍
二倍体植株
单倍体植株
二倍体植株（纯合子）
（秋水仙素处理）
单倍体育种包括哪些主要步骤？
二、作物新品种的培育
单倍体植株矮小，且多为不育
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02
作物新品种的培育
（3）优点
秋水 仙素
花药离体培养
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。
（常需5～6年）
（当年）
1、单倍体育种
技术相当复杂
(4)缺点：
二、作物新品种的培育
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作物新品种的培育
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。
(5)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。
1、单倍体育种
二、作物新品种的培育
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【思考】2.经诱导获得单倍体中是否存在等位基因？
1、单倍体育种
二、作物新品种的培育
不一定。这与体细胞中染色体组的多少有关
【思考】3.许多蔬菜的单倍体只有一个染色体组，在诱变育种过程中易筛选出突变性状，为什么？
【思考】1. 经花药立体培养种获得的植株一定是单倍体？
不一定。花药是花的雄性器官，包括 体细胞 性质的药壁和 药隔
组织，以及雄性性细胞的 花粉粒
只有一个染色体组的单倍体不存在等位基因，一旦突变就会在
性状上表现，有利于突变体的筛选
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
【自主学习】阅读课本P41相关内容，回答下列问题：
1.明确产生突变体的诱变处理对象是什么？
2对突变体的利用、原理和优缺点有哪些？
（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）诱变处理对象
植物组织培养中，培养的细胞不断分裂易受培养条件和诱变因素的影响产生突变
（2）利用
筛选对人们有利的突变体，进而培育成新品种
愈伤组织
产生突变体的原因
2.突变体的利用
二、作物新品种的培育
红豆杉→紫杉醇
紫草→紫草宁
三、细胞产物的工厂化生产
【任务三】阅读课本41页第4-6段和相关信息，
1.明确植物代谢产物的分类、特点。
2.明确工厂化生产的细胞产物类型有哪些？
3.生产过程是怎样的？
4.有哪些实例？
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03
植物代谢
初生代谢：
生物生长生存所必需的代谢活动，一直进行
非生物生长所必需，在特定条件下进行
次生代谢：
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。
一类小分子有机化合物
(如酚类、萜类和含氮化合物等)
产物：
如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
产物：
为植物抗虫、抗病等，是很多药物、香料、色素的来源
作用：
三、细胞产物的工厂化生产
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03
1.植物细胞培养概念：
3.优势
不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。
技术：植物细胞培养
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。
2.过程
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞产物
培养、提取
细胞悬液
分散开
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
未体现植物细胞的全能性
三、细胞产物的工厂化生产
酶解法
液体培养基
原理：细胞增殖
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03
细胞产物的工厂化生产
3、实例：
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
抗菌、消炎和抗肿瘤，世界首例药用植物细胞工程产品
人参→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
10g左右
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【思考】2.细胞产物工厂化生产过程为什么要用液体培养基振荡培养？
液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
【思考】1.细胞产物工厂化生产过程为什么一般组织培养到愈伤组织即可
因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
三、细胞产物的工厂化生产
防止细胞聚集，增加溶氧量。
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项目 植物组织培养 植物细胞培养
利用原理 细胞的全能性 细胞增殖
培养基 固体培养基 液体培养基
培养对象 离体的植物器官、组织、细胞或原生质体 由愈伤组织分散得到的悬浮细胞
培养过程 外植体→愈伤组织→芽、根→植物幼苗 愈伤组织→分散成悬浮细胞→继续培养→细胞次生代谢物
培养目的 植物幼苗 细胞的次生代谢物
二者关系 植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴
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.植物新品种的培育
1.植物繁殖的新途径
筛选
课堂小结

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