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(共24张PPT)
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
第1节 植物细胞工程3
第2章细胞工程
蚕丝
默而识之，学而不厌
生命观念
基于生产和生活需要，通过查阅相关资料，设计并实施恰当可行的实验方案。
会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响。
列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。
科学探究
社会责任
一 植物繁殖新途径
1. 快速繁殖
也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
概念
原理
植物细胞的全能性
特点
①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。
②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
③选材少，繁殖率高，可实现工厂化生产
④不受自然生长季节的限制，培养周期短。
一 植物繁殖新途径
过程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
芽、根
试管苗
植株
移栽
植物组织培养可以进行快速繁殖的原因？
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，从而获得大量的组织细胞。不断地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。另外，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。
马铃薯脱毒处理
一 植物繁殖新途径
2. 作物脱毒
培育脱毒苗的原因
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。
一 植物繁殖新途径
选材部位
方法
选材原因
优点
植物顶端分生区附近（如茎尖）
分生区附近的病毒少，甚至无病毒
植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术）
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
原理
植物细胞的全能性
普通草莓
脱毒草莓
一 植物繁殖新途径
普通草莓
脱毒苗≠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。
【思考】
脱毒苗等于抗毒苗吗？
抗毒苗：是把某抗病基因导入到受体植株中，并通过一定的方法培养形成的，属于基因工程的范畴。
脱毒苗：是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。
二 作物新品种的培育
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？
二 作物新品种的培育
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？
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
二 作物新品种的培育
1. 单倍体育种
知识回顾：
必修二第5章第2节
二 作物新品种的培育
花药
花粉
离体培养
人工诱导
染色体加倍
选择
单倍体
纯合二倍体
优良品种
二倍体植株
单倍体植株
二倍体植株（纯合子）
花药离体培养
诱导染色体加倍
（秋水仙素处理）
二 作物新品种的培育
二倍体植株
单倍体植株
二倍体植株（纯合子）
花药离体培养
诱导染色体加倍
（秋水仙素处理）
优点
①极大地缩短了育种的年限。
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。
②后代大都是纯合子，能稳定遗传。
原理
染色体数目变异、植物细胞的全能性
二 作物新品种的培育
2. 突变体育种
产生原因
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
过程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
原理
突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。
二 作物新品种的培育
实例
已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。
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。
缺点
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。
三 细胞产物的工厂化生产
阅读教材P41，解决以下问题
植物的代谢产物有哪些？有何区别？
什么是植物细胞培养
细胞产物的工厂化生产具有哪些应用优势 我国在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果
植物细胞培养与植物组织培养有什么区别
三 细胞产物的工厂化生产
植物代谢
初生代谢：
次生代谢：
生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。
不是植物基本的生命活动所必需的产物，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。
产物
如糖类、脂质、蛋白质、核酸等
产物
应用
一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
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。
缺点
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。
应用多、产量低
三 细胞产物的工厂化生产
外植体
愈伤组织
单个细胞
脱分化
振荡分散
细胞悬浮培养
细胞产物
提取
1.细胞产物的工厂化生产的过程
三 细胞产物的工厂化生产
外植体
愈伤组织
单个细胞
脱分化
振荡分散
细胞悬浮培养
细胞产物
提取
细胞产物的工厂化生产所用的技术：
植物细胞培养
优势：
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。
原理：
细胞的增殖
有无体现细胞的全能性:
无
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。
三 细胞产物的工厂化生产
紫草宁
紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。
紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性,现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。生产紫杉醇的传统方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取,但野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。
紫杉醇
三 细胞产物的工厂化生产
我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织；后来又实现了利用人参细胞培养来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。
三 细胞产物的工厂化生产
2.细胞产物的工厂化生产的实例
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
人参根
愈伤组织
增长速度快人参皂甙干粉含量高的细胞
愈伤组织
人参皂苷粉
三 细胞产物的工厂化生产
3.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
植物细胞的全能性
细胞增殖
获得植物体
获得细胞产物
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
“手指植物”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。
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。
另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。

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