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(共30张PPT)
第1节 第2课时
植物细胞工程的应用
人教版高中生物
选择必修三
“绿源生物科技公司”，计划在城市近郊建设一座中草药智能工厂，主要生产名贵中药材:
兰科
石斛兰属
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石斛兰属
石斛活性多糖
石斛碱
菲类化合物
氨基酸
微量元素
……
但在生产过程中，“绿源公司”碰到了许多挑战，希望我们能帮他们解决：
1. 种苗短缺，自然繁殖速度慢
2. 病毒病导致植株矮化，药用成分降低
3. 需要抗病强、生长快的优良品种
4. 野生植株有效成分含量不稳定
5. 传统种植受季节限制，需全年稳定生产
请大家开动脑筋，化身 科研小助手 ，帮助“绿源公司”解决问题，并且绘制“植物细胞工程创新应用”学术海报。
任务一
请同学们自主阅读教材P39，小组讨论快速繁殖的
快速繁殖
解决
方法
定义
技术及原理
过程
优点
问题一
种苗短缺，自然繁殖速度慢
植物繁殖的新途径：快速繁殖
①保持 优良品种 的遗传特性，可实现产业化生产
② 高效快速 地实现种苗的大量繁殖
植物组织培养技术、植物细胞的全能性
植株
愈伤组织
试管苗
外植体
脱分化
再分化
移栽
芽/根
微型繁殖
是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫 。
定义
技术及原理
优点
过程
思考
1.快速繁殖属于有性生殖还是无性生殖？
2.扦插、嫁接、压条属于快速繁殖技术吗？
没有经过两性生殖细胞的结合。
无性生殖。
不属于。
植物繁殖的新途径：快速繁殖
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。
植物繁殖的新途径：作物脱毒
任务二 请同学们自主阅读教材P40，小组合作思考讨论完成问题。
问题二
铁皮石斛在生产上长期采用无性繁殖，它们感染的病毒很容易传给后代，药用成分降低。
作物脱毒
解决
方法
1.作物为什么要进行脱毒？
2.应该选择植物的什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？
3.培育脱毒作物的流程是怎样的？
4.脱毒作物有何优点？有哪些应用？
组织培养
脱毒苗
顶端分生区（如茎尖）：
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。
马铃薯
香蕉
草莓
无性繁殖
感染的病毒很容易传给后代
病毒在作物体内积累
作物产量降低品质变差
2.脱毒方法:
病毒极少，甚至无病毒。
1.作物为什么要进行脱毒？
2.应该选择植物的什么部位培育脱毒苗？为什么要选择该部位？
脱分化
再分化
移栽
技术及原理
无病毒组织
(茎尖组织)
愈伤
组织
根、芽
幼苗
完整
植物
植物组织培养技术，植物细胞的全能性
植物繁殖的新途径：作物脱毒
3.培育脱毒作物的流程是怎样的？
过程:
应用：作物脱毒已经广泛应用在农副产品的培育中，得到大力推广。
脱毒马铃薯
脱毒草莓
脱毒香蕉
脱毒菠萝
优点：
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
4.脱毒作物有何优点？有哪些应用？
作物新品种的培育
公司需要抗病强、生长快的优良铁皮石斛品种 ，常规选育出一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选，如何缩短育种年限？
问题三
单倍体育种
缩短育种年限、可以稳定遗传
突变体的利用
优良品种
解决
方法
任务3
回忆以前知识，回答
1.单倍体育种的
实例
优点
步骤
原理
2.突变体利用的
原理及技术
实例
优点
步骤
作物新品种的培育：单倍体育种
先通过花药（或花粉）离体培养得到单倍体植株，
然后经过诱导染色体加倍，得到稳定遗传的纯合二倍体植株。
1.
过程
花药
花粉
单倍体
纯合二倍体
优良品种
花药离体培养
有性杂交
人工诱导
染色体加倍
选择
高度
不育
秋水仙素或者低温处理单倍体幼苗
染色体变异、植物细胞的全能性
极大地缩短了育种的年限。
后代可获得纯合子，能稳定遗传。
可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
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的隐性性状容易显现。
等作物。
单育1号烟草
水稻
玉米
甜椒
甘蓝
油菜
3.优点
4.实例
2.原理
作物新品种的培育：单倍体育种
突变（基因突变和染色体变异）、植物细胞的全能性
2.步骤
3.技术
1.原理
植物组织培养技术
脱分化
再分化
诱变处理
外植体
愈伤组织
突变体
筛选培育
新品种
4.优点
5.实例
作物新品种的培育：突变体的利用
突变（基因突变和染色体变异）、植物细胞的全能性
2.步骤
3.技术
1.原理
植物组织培养技术
脱分化
再分化
诱变处理
外植体
愈伤组织
突变体
筛选培育
新品种
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。
5.实例
已筛选出
高产
抗盐
抗病
以及
的突变体。
蛋白质含量高
等。
抗花叶病毒的甘蔗
抗盐碱的烟草
作物新品种的培育：突变体的利用
不一定，基因突变具有不定向性，因此诱变育种盲目性大，需大量的突变材料。
思考
诱变育种一次就能获得高产铁皮石斛吗？
几种育种方法的比较
原理 优点 缺点
诱变 育种 基因突变 提高生物变异的频率，可产生新基因，大幅度改良某些性状，缩短育种年限 盲目性大，需大量的突变材料
杂交 育种 基因重组 使存在于不同个体的优良性状集中于一个个体上 周期长，难以克服远缘杂交不亲和的障碍
单倍体育种 染色体变异和植物细胞的全能性 明显缩短育种年限 技术复杂，多用于植物
多倍体育种 染色体变异 可提高产量和某些营养成分，增大果实 只适用于某些植物，在动物中难以开展，且植物结实率低
植物体细胞杂交育种 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 克服了远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本组合范围，定向改变生物的遗传性状 不能完全按人们的需要表现出亲代的优良性状
拓展
细胞产物的工厂化生产
我们可以通过单倍体育种和突变体的利用获得抗病强、生长快的优良铁皮石斛品种，但是铁皮石斛多糖和石斛碱含量不稳定，且容易受季节限制，如何让得到需全年稳定生产，且有效成分成分含量高的铁皮石斛？
1、什么是初生代谢及初生代谢产物，次生代谢及次生代谢产物。
2、什么是细胞产物的工厂化生产。
3、细胞产物的工厂化生产所用技术概念、原理、过程、特点、应用
问题四
细胞产物的工厂化生产
解决
方法
任务四
三羧酸循环示意图
图源：Narayanese, WikiUserPedia, YassineMrabet, TotoBaggins, GnolizX - https://commons.wikimedia.org/w/index.php curid=80386104
1.初生代谢
概念
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。
初生代谢物种类
初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
细胞产物的工厂化生产
2.次生代谢
概念
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。
初生代谢物种类
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）。（植物细胞的次生代谢物含量很低，有些产物不能或难以通过化学途径得到。）
应用
在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
细胞产物的工厂化生产
次生代谢物
思考
铁皮石斛多糖和石斛碱属于出生代谢物还是次生代谢物？
多糖
石斛碱
细胞产物的工厂化生产
3.细胞产物的工厂化生产
概念：
01
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。
技术：
02
植物细胞培养技术
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。
原理：
03
细胞增殖
过程：
04
脱分化
!
离体植物细胞
细胞产物
细胞悬液
愈伤组织
振荡分散
培养、提取
注意：
一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中获得细胞产物!
液体培养基
细胞产物的工厂化生产
3.细胞产物的工厂化生产
特点：
05
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。
应用：
06
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
提取紫杉醇
红豆杉
提取皂苷
人参
提取紫草宁
紫草
细胞产物的工厂化生产
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
拓展
获得植物体
获得细胞产物
植物细胞的全能性
细胞增殖
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
组织培养是“小苗加工厂”，细胞培养是“成分提取车间”。
祝贺大家，顺利帮助帮助“绿源公司解决了所有问题，请大家绘制“植物细胞工程创新应用”学术海报吧！
石斛兰属
石斛活性多糖
石斛碱
菲类化合物
氨基酸
微量元素
……
植物繁殖
的新途径
快速增殖
作物脱毒
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
NEW
WAY
植物繁殖的
新途径
作物新品种
的培育
细胞产物的
工厂化生产
微型繁殖技术
作物脱毒
单倍体育种
突变体的利用
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期
B.通过过程①②得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素
或植物生长调节剂
D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限
单倍体育种得到的都是纯合子
√
1.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是（ ）
A.该生产途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B.过程①需控制好培养基中植物激素或植物生长调节剂的比例
C.经过过程①，细胞的形态和结构发生变化
D.过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖
2.如图是通过植物细胞工程获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是（ ）
√
细胞增殖

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