資源簡介

(共25張PPT)
第1節 植物細胞工程
二
植物細胞工程的應用
鐵皮石斛
脫毒草莓
蝴蝶蘭
知識回顧
植物組織培養技術
原生質體融合技術
植物組織培養技術
植物體細胞雜交技術
可以應用在哪些方面呢？
01
03
02
應用
植物繁殖的新途徑
作物新品種的培育
細胞產物的工廠化生產
二、植物細胞工程的應用
快速繁殖技術
蘭花自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下。在我國，組織培養技術廣泛應用于蘭花種苗的規模化繁殖，，這使得名貴蘭花的價格大幅下降，普通百姓也能購買和觀賞。
1．微型繁殖采用的是什么技術？有哪些特點？
2．作物脫毒一般選用什么部分的細胞？原因是什么？抗毒苗一般是通過什么方式獲得的？
3．單倍體育種通常經過哪2個關鍵步驟？其原理是什么？有何優點？
4．突變體如何獲得？如何加以利用？
5．什么叫初生代謝？什么叫次生代謝？
6．什么是植物細胞培養？有何實際應用？
自主閱讀教材P39-41，思考以下問題：
1、快速繁殖
用于快速繁殖優良品種的植物組織培養技術，也叫作微型繁殖技術。
（1）概念：
外植體
愈傷組織
人工胚狀體
(或根/芽)
幼苗
脫分化
再分化
完整植株
（3）優點：
①高效快速地實現種苗的大量繁殖
②保持優良品種的遺傳特性，可實現產業化生產
*扦插、壓條、嫁接等是營養繁殖，也屬于無性繁殖，
不屬于微型繁殖技術
植物細胞的全能性
（2）原理：
（4）生殖方式：
無性生殖
（一）植物繁殖的新途徑
一、植物繁殖的新途徑：2、作物脫毒
視頻：種薯脫毒
（2）選材部位：
植物 。
（3）方法：
頂端分生區附近
（4）優點：
（5）實例（P40）
二、植物細胞工程的應用
（一）植物繁殖的新途徑
2、作物脫毒：
選材原因：　　　　　的病毒極少，甚至　　　
分生區附近
無病毒
無性繁殖的方式進行繁殖的作物，感染的病毒很容易傳給后代，并在作物體內逐年積累，會導致作物產量降低、品質變差。
切取莖尖進行組織培養。（即：莖尖組織培養技術）
（1）培育脫毒苗的原因：
脫毒作物的產量和品質明顯優于沒有脫毒的作物
馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等
脫毒草莓
普通草莓
與微型繁殖相比較，二者無本質區別，只是取材部位不同。
脫毒苗不等于抗毒苗
特殊的植物組織培養——花藥離體培養
花藥離體培養
配子
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
正常植株（純合）
秋水仙素誘導
高桿抗病
DdTt
DT
Dt
dT
dt
單倍體植株
DT
Dt
dT
dt
需要的純合矮抗品種
（1）植物組織培養過程中涉及的分裂方式為_________；
（2）該過程涉及的生殖方式是_________*；
（3）經秋水仙素加倍之后，獲得的植株一般為_______，一定是嗎？_______。
有絲分裂
有性生殖
純合子
不一定
1、單倍體育種
（1）過程：
花藥離體培養
誘導染色體加倍
二倍體植株
單倍體植株
二倍體植株
（純合子）
（秋水仙素處理）
染色體（數目）變異、植物細胞的全能性
（2）原理:
（二）作物新品種的培育
P：
高桿抗病
DDTT
×
矮桿感病
ddtt
F1
高桿抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
選育出需要
的矮抗純種
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
雜交育種
第2年
第3年
×
生長
ddTT
F3
配子：
DT
Dt
dT
dt
單倍體幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花藥離體培養
秋水 仙素
第2年
第4年
DDtt
ddTT
ddtt
純合體:
DDTT
矮抗
P
高桿抗病
DDTT
×
矮桿感病
ddtt
F1
高桿抗病
DdTt
單倍體育種
第1年
選擇矮稈抗病即為新品種
明顯縮短育種年限
2、突變體的利用
在植物組織培養過程中，由于培養細胞一直處于不斷增殖的狀態，因此它們容易受到培養條件和誘變因素（如射線、化學物質等）的影響而產生突變。
（1）產生原因：
基因突變、植物細胞的全能性
（3）原理:
外植體
脫分化
愈傷組織
再分化
突變體
篩選培育
新品種
誘變處理
（2）過程:
（二）作物新品種的培育
（4）優點
提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。
（5）缺點：
難以控制突變方向，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料
已篩選出抗病、抗鹽、高產以及蛋白質含量高的突變體，
抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。
2、突變體的利用
抗花葉病毒的甘蔗
抗鹽堿的煙草
（二）作物新品種的培育
育種方法 原理 主要過程 優點
快速繁殖
突變體 的利用
單倍體 育種
植物體細 胞雜交
植物細胞的全能性
脫分化、再分化
保持優良品種的遺傳特性
基因突變、
植物細胞的全能性
對愈傷組織進行誘變處理后再篩選
提高突變率，獲得優良性狀
染色體變異、
植物細胞的全能性
花藥離體培養、秋水仙素誘導染色體數目加倍
明顯縮短育種年限
細胞膜的流動性、
植物細胞的全能性
原生質體融合、
雜種細胞組織培養
打破生殖隔離，實現遠緣雜交
四種育種方法的比較
能不能運用植物細胞工程技術來工業化生產紫杉醇？
生物生長生存所必需的代謝活動如糖類、脂質、蛋白質、核酸等
應用多、產量低
非生物生長所必需，在特定條件下進行
一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等
（三）細胞產物的工廠化生產
1.植物的代謝產物
初生代謝物
次生代謝物
紅豆杉→紫杉醇
紫草→紫草寧
2、植物細胞培養
在離體條件下對單個植物細胞或細胞團進行培養使其增殖的技術。
(1)概念：
外植體
脫分化
愈傷組織
細胞懸液
細胞產物
培養、提取、破碎
振蕩分散
（2)過程：
（三）細胞產物的工廠化生產
用于植物細胞培養的反應器
工廠化生產人參皂苷干粉過程： 　 　　
　　
脫分化
培養選擇
破碎細胞
放入發酵罐
細胞增殖
人參根
愈傷組織
增長速度快、細
胞內人參皂苷干粉含量高的細胞
大量細胞
提取人參皂苷干粉
（三）細胞產物的工廠化生產
（3）優點：
不占用耕地，幾乎不受季節、天氣等的限制。
植物組織培養和植物細胞培養的比較
比較項目 植物組織培養 植物細胞培養
目的
原理
過程
應用
植物細胞的全能性
細胞增殖
獲得植物體
獲得細胞產物
快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等
細胞產物的工廠化生產，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇等
到社會中去“手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補充水分和營養物質，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久。“手指植物”“手指植物”的制作方法用到了植物組織培養技術。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據個人喜好，在培養基中加入適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價值。外植體
↓
愈傷組織
↓
胚狀體
↓
試管苗
↓
植株
再分化
保持優良性狀
快速大量繁殖
快速
繁殖
作物
脫毒
選擇根尖
莖尖、芽尖
脫分化
選擇花粉
培養
單倍體
純合體
加倍
單倍體育種
化學物理因素誘導篩選
突變體利用
培養、提取
代謝產物
細胞產物的工廠化生產
③
①植物繁殖新途徑
②作物新品種的培育
小結
國家重點保護珍稀植物——紅豆杉可產生抗癌物質紫杉醇，現利用植物細胞工程技術生產紫杉醇，請據圖回答下列問題：（1）選用莖尖分生組織進行組織培養可以獲得脫毒苗，原因是莖尖分生組織細胞_____________________；誘導莖尖分生組織形成愈傷組織的過程叫________。（2）莖尖分生組織細胞具有全能性的原因是_____________________________________________。（3）紫杉醇作為常見的細胞產物，抗癌效果顯著，通常取自愈傷組織的_____（細胞器）。病毒極少，甚至無病毒課堂練習脫分化莖尖分生組織細胞含有該種生物的全套遺傳信息液泡一、概念檢測
1.運用植物細胞工程技術可以培育單倍體植株和進行細胞產物的工廠化生產。判斷下列相關表述是否正確。
(1)用花藥培養得到單倍體植株需要用到植物組織培養技術。( )
(2)細胞產物的工廠化生產主要是利用促進細胞生長的培養條件,提高了單個細胞中次生代謝物的含量。( )
2.生產中培育香蕉脫毒苗常用的方法是( )
A.人工誘導基因突變
B.選擇優良品種進行雜交
C.進行遠緣植物體細胞雜交
D.取莖尖分生組織進行組織培養
√
×
D
二、拓展應用
1.紫色非甜玉米(基因型為AASuSu)和白色甜玉米(基因型為aasusu)雜交(Su和su代表一對等位基因),得到的F1(AaSusu)再進行自交,F2會有紫色甜玉米的表型產生。如果運用常規育種方法,應該如何篩選出純合的紫色甜玉米 如果利用花藥培養的技術,又應該怎樣做呢 請你設計相關實驗的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能為Aasusu或AAsusu。如果運用常規育種方法,將F2中的紫色甜玉米與白色甜玉米(aasusu)進行測交,可以選擇出基因型為AAsusu的純種紫色甜玉米。但這種方法比較煩瑣,耗時也較長,需要至少三年的選種和育種時間。其實在F1產生的花粉中就可能有Asu的組合,如果利用花藥培養的技術獲得單倍體植株,再經過誘導染色體加倍,就可以直接得到紫色甜玉米的純合體。這種方法可以大大縮短育種周期。
二、拓展應用
2.甜葉菊是一種菊科植物,植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的熱量卻很低,所以它逐漸成為一些用糖行業歡迎的新糖源。甜葉菊的種子小,發芽率低,種子繁殖遺傳性狀不穩定;而扦插植株的根系弱,且需要原始材料多,這些都會限制甜葉菊的生產。
假如你是某甜葉菊生產公司的項目負責人,該公司當前運行狀況良好,但一直未能解決種子發芽率低的問題。為了提高公司的甜葉菊繁育效率,你應該如何作出決策,并請說出理由。
積極探索其他的繁育途徑。例如,研究如何利用植物組織培養技術繁育甜葉菊，研究內容涉及植物組織培養材料的選擇,培養基配方的優化,提高試管苗移栽成活率的方法等、最終目的是建立一套利用植物組織培養技術繁育甜葉菊的標準技術體系,實現甜葉菊種苗的產業化生產。
甜葉菊

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