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(共36张PPT)
第一节 植物细胞工程应用
（一）植物繁殖的新途径
1、快速繁殖（1）概念（2）流程（3）优点（4）实例
2、作物脱毒（1）脱毒原因（2）脱毒方法（3）实例（4）优点
1、快速繁殖
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。
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。
1、快速繁殖
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被人们形象地称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。
（1）概念
（2）流程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
长出根、
芽等
试管苗
1、快速繁殖
高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
保持优良品种的遗传特性。
不受自然生长季节的限制
培养周期短
（3）优点
（4）实例
提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮斛等试管苗的生产，已经形成规模。
铁皮石斛的产业化育苗
2、作物脱毒
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
（1）脱毒原因
（2）脱毒方法
无病毒组织
(如茎尖组织)
脱分化
愈伤组织
再分化
长出根、
芽等
脱毒苗
植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
（3）实例
脱毒草莓
普通草莓
已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
（4）优点
（二）作物新品种的培育
1、单倍体育种（1）流程（2）优点（3）用途（4）实例
2、突变体的利用（1）原理（2）流程（3）实例
1、单倍体育种
（1）流程
单倍体育种包括花药离体培养、人工诱导染色体加倍和选择。
1、单倍体育种
（1）流程
花药
脱分化
愈伤组织
再分化
长出根、
芽等
单倍体植株
纯合二倍体
秋水仙素处理
选择
优良品种
1、单倍体育种
（2）优点
能培育出遗传性状相对稳定的二倍体植株；
大大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
（3）用途
①作物育种的一条有效途径。
②由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株隐性性状容易显现，因此，它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
1、单倍体育种
（4）实例
单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。
单育1号烟草
水稻
2、突变体的利用
（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。
从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
（2）流程
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
多种突变体　
新品种
筛选培育
诱变处理
2、突变体的利用
（3）实例
已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体。
有些品种已用于生产，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。
（三）细胞产物的工厂化生产
1、次生代谢物
2、细胞产物的工厂化生产的的原因及方法
3、植物细胞培养及其流程、意义
4、实例
1、次生代谢物
概念
植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。
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）。
化学本质
1、次生代谢物
作用
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。
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。
特点
相关信息
初生代谢
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
次生代谢不是生物生长所必需的，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。
次生代谢
2、细胞产物的工厂化生产的的原因及方法
由于植物细胞的次生代谢物含量很低，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。
原因
方法
利用植物细胞培养来获得目标产物，即目标次生代谢物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
3、植物细胞培养及其流程、意义
概念
植物细胞培养是指在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。
植物细胞培养需要在液体培养基（培养液）（原因是使培养物与营养物质充分接触，提高营养物质的利用率）中培养。
流程
外植体
脱分化
愈伤组织
筛选、培养、提取
细胞产物
振荡分散
细胞悬液
3、植物细胞培养的概念、流程及优点
优点
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。
紫草
红豆杉
4、实例
20~30天
少
多
人参细胞发酵罐
人参皂苷的工厂化生产
栽培6~7年的人参
一种植物细胞培养反应器
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
总结：植物细胞工程的应用
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
二、拓展应用
1.紫色非甜玉米(基因型为AASuSu)和白色甜玉米(基因型为aasusu)杂交(Su和su代表一对等位基因),得到的F1(AaSusu)再进行自交,F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法,应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米 如果利用花药培养的技术,又应该怎样做呢 请你设计相关实验的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。在常规育种工作中，一般将获得的紫色甜玉米进行连续自交，即将每次自交后代中的紫色甜玉米选育后再进行自交，直至自交后代中不再出现白色甜玉米为止。这种方法比较烦琐,耗时也较长。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合,如果利用花药培养的技术获得单倍体植株,再经过诱导染色体加倍,就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
【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。
二、拓展应用
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。
1.植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有 (答出2 点即可)。
(2)通过组织培养技术，可将植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、 和 等几类物质。
课堂随练
能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
有利于胚状体进行呼吸作用
矿质元素
糖
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的
进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是 (用流程图表示)。
课堂随练
茎尖
培养
含目的基因的细胞
愈伤组织
植株
诱导分化
2.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。
据图回答下列问题：
（1）过程①所需的酶是___________________。
纤维素酶和果胶酶
据图回答下列问题：
（2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的_________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
叶绿体
据图回答下列问题：
（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是______________________。原生质体经过_________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
保持原生质体完整性
细胞壁
据图回答下列问题：
（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和__________
______________________植株的根尖，通过______、_______、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
双亲
（或花椰菜和黑芥）
解离
漂洗
(5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1~4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1~4中一定是杂种植株的有___________。
1、2、4
据图回答下列问题：
（6）对杂种植株进行___________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
黑腐病菌

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