资源简介

(共29张PPT)
“手指植物”
植物组织培养技术
1.“手指植物”存活需要什么条件？
2.“手指植物”的培养利用的是什么技术？
讨论：
从社会中来
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。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。
植物细胞工程的应用
第1节 第2课时
第2章 细胞工程
目录 /CONTENTS
01
02
植物繁殖的新途径
作物新品种的培育
03
细胞产物的工厂化生产
1.植物繁殖的新途径
20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。
蝴蝶兰
铁皮石斛
（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
根、芽
试管苗
（2）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。
（3）应用：
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。
6
（4）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
1. 快速繁殖
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。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。
马铃薯
草莓
香蕉
组培
脱毒苗
顶端分生区（如茎尖）：病毒极少，甚至无毒
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
2、作物脱毒
（3）优点：
明显提高农作物的产量和品质
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
（1）脱毒原因
（2）脱毒方法
（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。
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
1.单倍体育种
必修2P89第5章第2节
知识回顾：
13
（1）单倍体：
枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。
特点：
由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。
（2）单倍体育种原理：
植物细胞的全能性、染色体（数目）变异。
1.单倍体育种
（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）
技术相当复杂
(4)缺点：
1.单倍体育种
注意说明
①单倍体育种的目的不是获得单倍体本身，因为单倍体是高度不育的，在生产上没有实际价值，需诱导单倍体（种子阶段或幼苗阶段）的染色体数目加倍。
②单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素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，但多倍体育种一般不使用植物组织培养技术。
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
（1）原理
外植体
愈伤组织
试管苗
脱分化
再分化
植株
诱变
筛选
有用的突变体
2、突变体的利用
抗病、抗盐、含高蛋白、高产
突变体
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)。
（2）优点：
提高变异的频率，加速育种进程。
难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。
（3）缺点：
白三叶草
（4）实例：
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
2、突变体的利用
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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：
应用多、产量低
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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
愈伤组织
细胞悬液
脱分化
振荡分散
细胞悬浮培养
细胞产物
提取
2.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。
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞产物
培养、提取
注意：
① 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。
②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。
工厂化生产人参皂苷干粉的基本流程：
人参根 　 愈伤组织 　　 增长速度快而且细胞内人参皂苷干粉含量高的细胞 细胞增殖　　 提取人参皂苷干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
3、实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
紫草宁——具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性
世界首例药用植物细胞工程产品 —— 紫草宁
3、实例：
紫草 → 紫草宁
4.意义：对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
紫杉醇——具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗
3、实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
红豆杉 → 紫杉醇
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
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
一、概念检测
1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。
（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ）
（2）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。（ ）
2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ ）
A.人工诱导基因突变
B.选择优良品种进行杂交
C.进行远缘植物体细胞杂交
D.取茎尖分生组织进行组织培养
√
×
D
【提示】积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。
2. 甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。
二、拓展应用
(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

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