资源简介

(共24张PPT)
第1节 植物细胞工程
二、植物细胞工程的应用
学习目标
01
能阐明植物细胞工程在生产实践中有哪些应用。
02
能说明植物细胞工程应用于生产实践的主要优势。
石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。
连翘：清热解毒、消肿散结、消炎
实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀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……如何解决？
铁皮石斛的工厂化生产
(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。
外植体
愈伤组织
人工胚状体
(或根/芽)
幼苗
脱分化
再分化
完整植株
一般为无性生殖
植物细胞的全能性
一、植物繁殖的新途径
1.快速繁殖
（2）生殖方式
（3）原理
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
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。
试管苗大规模培养
（4）优点：
（5）实例：
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。
快速繁殖经济苗木、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。
石斛
【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
多肉也可进行叶插繁殖
注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术
1.选取多肉上健康、饱满的叶片。
2.用剪刀或直接用手轻轻掰下叶片。
3.平放沙床，叶片间隔相聚2~3厘米
4.叶片切口不要碰脏，摆放通风处2~3天晾干
5.待叶片晾干后移至半阴处养护。
6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽
7.叶插成功
实际问题：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
脱分化
愈伤组织
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。
（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
再分化
脱毒苗
2、作物脱毒
脱毒苗不等于抗毒苗。
脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴；
抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴；
（4）脱毒产品
甘蔗
香蕉
马铃薯
菠萝
脱毒草莓
1.葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。( )
2.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。( )
3.取茎尖分生组织进行组织培养，可获得抗毒苗。( )
4.作物脱毒与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。（ ）
5.从植物体上获取任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定都完全一致。（ ）
×
×
×
×
√
[注意] 脱毒苗 ≠ 抗毒苗
体细胞 VS 花粉（生殖细胞）
没有经过组织培养
顶端分生区附近（如茎尖）
当以花粉为外植体进行植物组织培养时，得到的植株与亲本性状还一致吗？
当堂判一判：
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
第4年
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋水 仙素
第2年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
第1年
单倍体育种
选择矮秆抗病即为新品种
1.单倍体育种
选择亲本
有性杂交
F1代
花粉离体培养
单倍体植株
诱变
染色体加倍
可育纯合子
选择所需类型
（1）过程
（2）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
（3）优点：
①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
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。
（4）实例：
单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
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
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
水稻
小麦
柏树
（1）原理
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，因此它们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
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
抗病、抗盐、含高蛋白、高产
突变体
变异是不定向
2、突变体的利用
（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
1.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：
①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。
②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
③在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
④含量很低，从植物组织中提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
三、细胞产物的工厂化生产
2.细胞产物的工厂化生产的概念：
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。
3.特点：
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。
4.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
5.细胞产物的工厂化生产的过程
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。
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根 　 愈伤组织 　　 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖　　 提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
利用植物细胞培养技术来大量生产紫杉醇
“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。
到社会中去
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

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