資源簡(jiǎn)介

(共28張PPT)
2.1 植物細(xì)胞工程的應(yīng)用
第二章 植物細(xì)胞工程
20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已發(fā)展成舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。
我國(guó)組織培養(yǎng)技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝?，使得名貴蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購(gòu)買和觀賞。
【資料一】
結(jié)合上述資料和閱讀教材39頁(yè)，回答以下問(wèn)題：
1.資料中的蘭花繁殖利用了什么技術(shù)大量規(guī)?；a(chǎn)？
2.什么是快速繁殖技術(shù)？
3.快速繁殖技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)？
4.快速繁殖技術(shù)用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)例有哪些？
1.1 快速繁殖
20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已發(fā)展成舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。
用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱為快速繁殖技術(shù)，
也叫微型繁殖技術(shù)。
我國(guó)組織培養(yǎng)技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝常沟妹F蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購(gòu)買和觀賞。
1.概念：
1.1 快速繁殖
一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無(wú)性繁殖作物和瀕危植物等都實(shí)現(xiàn)了利用快速繁殖技術(shù)來(lái)提供苗木。
2.優(yōu)點(diǎn)：
①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；
②無(wú)性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性；
③可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
3.實(shí)例：
鐵皮石斛
甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模。
資料1　病毒引起的植物病害有500多種。受害植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉等。而且沒(méi)有有效的防治辦法，只能拔除，造成經(jīng)濟(jì)損失。病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。
你有什么啟發(fā)？
活動(dòng)1
分析作物脫毒
選材原因：_________________________________
1.選用材料：___________________________________________
該部位的病毒極少，甚至無(wú)病毒
植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）
2.脫毒過(guò)程：
莖尖
脫分化
愈傷組織
再分化
芽、根
脫毒苗
3.實(shí)例：
馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。
脫毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至無(wú)病毒，受病毒感染的機(jī)會(huì)少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。
活動(dòng)1
分析作物脫毒
情境探疑
1.快速繁殖得到的產(chǎn)物會(huì)不會(huì)出現(xiàn)性狀分離？原因是什么？
提示：不會(huì)?？焖俜敝忱玫氖侵参锝M織培養(yǎng)技術(shù)，屬于無(wú)性繁殖，可以保持親本的優(yōu)良性狀。
2.經(jīng)植物組織培養(yǎng)培育出的脫毒苗抗病毒嗎？為什么？
提示：不抗病毒?！懊摱尽迸c“抗病毒”的含義不同，前者為不含病毒或病毒含量很少，后者為能夠抵抗病毒侵染。
例1 某株名貴花卉用種子繁殖會(huì)發(fā)生性狀分離。為了防止性狀分離并快速繁殖，可以利用該植株的一部分器官或組織進(jìn)行離體培養(yǎng)，培育出完整的植株。進(jìn)行離體培養(yǎng)時(shí)不應(yīng)采用該植株的(　　)
A.莖尖
B.子房壁
C.葉片
D.花粉粒
典例應(yīng)用
例2 (2023·天津靜海區(qū)高二檢測(cè))科研人員研究了馬鈴薯莖尖外植體大小對(duì)幼苗的成苗率和脫毒率的影響。結(jié)果見下圖，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)


B.培育脫毒苗的過(guò)程中涉及脫分化和再分化兩個(gè)階段
C.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，莖尖越小，脫毒率越高，成苗率越低
D.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)脫毒苗時(shí)莖尖的適宜大小為0.27 mm
A.培育脫毒苗所依據(jù)的原理有基因突變和細(xì)胞全能性
典例應(yīng)用
例3 (2023·山東日照高三一模)離子束誘變育種是利用離子束處理植物的種子、細(xì)胞或其他器官等，誘發(fā)其產(chǎn)生遺傳性改變，從而獲得各種各樣的變異類型，經(jīng)人工選擇培育新品種的方法。離子束處理具有生理?yè)p傷輕、突變頻率高、突變范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。下列敘述正確的是(　　)
A.離子束誘發(fā)基因突變只能發(fā)生在細(xì)胞分裂前的間期
B.沒(méi)有外界因素的誘發(fā)，細(xì)胞內(nèi)的基因不發(fā)生突變
C.離子束能誘導(dǎo)基因發(fā)生定向突變，獲得較多的優(yōu)良變異類型
D.離子束誘變育種可以改變?cè)谢虻慕Y(jié)構(gòu)而導(dǎo)致新品種出現(xiàn)
典例應(yīng)用
植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行
有絲分裂，細(xì)胞分裂速度較快，從而獲得
大量組織細(xì)胞，然后不斷地分割、移瓶、
誘導(dǎo)再分化形成新植株。并且，植物組織
培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受季節(jié)、氣候等條件
限制較小。
活動(dòng)2
分析快速繁殖
1.為什么植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖？
2.快速繁殖中能否用花粉作為外植體？
為什么？
不能，因?yàn)橛没ǚ圩鐾庵搀w會(huì)出現(xiàn)性狀分離。
活動(dòng)2
分析快速繁殖
目標(biāo)一
作物新品種的培育和細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
2.1 單倍體育種
1.過(guò)程：
2.1 單倍體育種
1.過(guò)程：
秋水仙素
單倍體幼苗
優(yōu)良品種
愈傷組織
純合二倍體植株
花藥
染色體
數(shù)目加倍
脫分化
再分化
秋水仙素處理
花藥離體培養(yǎng)
（植物細(xì)胞的全能性）
（染色體數(shù)目變異）
選擇
2.原理：
植物細(xì)胞的全能性、染色體數(shù)目變異
2.1 單倍體育種
3.優(yōu)點(diǎn)：
① 子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子。
② 極大地縮短了育種的年限。
③ 是進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。
因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。
2.1 單倍體育種
我國(guó)科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個(gè)單倍體作物新品種——單育1號(hào)煙草。
4.實(shí)例：
后來(lái)，把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來(lái)，培育成了水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。
情境探疑
3.根據(jù)玉米單倍體育種流程示意圖，回答下列問(wèn)題：
(1)①過(guò)程是指____________________，②過(guò)程要經(jīng)過(guò)________________形成A植株。
(2)③過(guò)程表示____________________。
(3)A、B植株分別是____________________。
(4)單倍體育種為什么能為體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變提供理想材料？
提示：因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。
花藥(花粉)離體培養(yǎng)
脫分化和再分化
人工誘導(dǎo)染色體加倍
單倍體、純合二倍體
資料2　彩色馬鈴薯不僅營(yíng)養(yǎng)成分高，且含多酚類化合物，有較強(qiáng)的保健功能和藥用價(jià)值。我國(guó)通過(guò)品種引進(jìn)等方式獲得的彩色馬鈴薯品種數(shù)量有限，且多為晚熟品種，產(chǎn)量和品質(zhì)較低。所以通過(guò)誘變途徑獲得新的彩色馬鈴薯品種可以豐富馬鈴薯市場(chǎng)，滿足人們的需要。
根據(jù)以上資料，分析并回答以下問(wèn)題。
活動(dòng)3
分析突變體的利用
如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：
1. 突變體育種的原理是什么？
基因突變和植物細(xì)胞的全能性。
活動(dòng)3
分析突變體的利用
如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：
2.在培養(yǎng)至愈傷組織時(shí)進(jìn)行誘變處理的原因是什么？
愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，且一直處于不斷增殖的狀態(tài)，此時(shí)易發(fā)生基因突變。
活動(dòng)3
分析突變體的利用
如圖表示突變體的利用過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題：
3.誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？
大多數(shù)都不可以。因?yàn)榛蛲蛔兛赡芷茐纳矬w與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而對(duì)生物體有害；還有些基因突變既無(wú)害也無(wú)益，是中性的。
活動(dòng)3
分析突變體的利用
2.2 細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
(1)初生代謝物：
初生代謝是生物生長(zhǎng)和生存所必需的代謝活動(dòng)。
初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。
(2)次生代謝物：
植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。
小分子有機(jī)化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等)
②本質(zhì)：
③作用：
在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。
①概念：
1.植物的代謝產(chǎn)物
2.2 細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)
指在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。
過(guò)程：
概念：
優(yōu)點(diǎn)：
不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，
因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義。
原理：細(xì)胞增殖
大量細(xì)胞
細(xì)胞培養(yǎng)
外植體
脫分化
提取
細(xì)胞產(chǎn)物
愈傷組織
紫草寧、紫杉醇、人參皂苷等。
實(shí)例：
2.植物細(xì)胞培養(yǎng)：
課堂小結(jié)
1.運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)可以培育單倍體 植株和進(jìn)行細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。判斷下列相關(guān)表述是否正確。
（1）用花藥培養(yǎng)得到單倍體植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。（ ）
（2）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)主要是利用促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)條件，提高了單個(gè)細(xì)胞中次生代謝物的含量。（ ）
2.生產(chǎn)中培育香蕉脫毒苗常用的方法是（ ）
A.人工誘導(dǎo)基因突變 B.選擇優(yōu)良品種進(jìn)行雜交
C.進(jìn)行遠(yuǎn)緣植物體細(xì)胞雜交 D.取莖尖分生組織進(jìn)行組織培養(yǎng)
√
×
一、概念檢測(cè)
練習(xí)與應(yīng)用
D
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(duì)等位基因）,得到的F1（ AaSusu ）再進(jìn)行自交，F(xiàn)2會(huì)有紫色甜玉米的表型產(chǎn)生。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，應(yīng)該如何篩選出純合的紫色甜玉米？如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)，又應(yīng)該怎樣做呢？請(qǐng)你設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能為 Aasusu或 AAsusu。如果運(yùn)用常規(guī)育種方法，一般將獲得的紫色甜玉米進(jìn)行連續(xù)自交，即將每次自交后代中的紫色甜玉米選育后再進(jìn)行自交，直至自交后代中不再出現(xiàn)白色甜玉米為止。但這種方法比較煩瑣，耗時(shí)也較長(zhǎng)。其實(shí)在F1產(chǎn)生的花粉中就可能有Asu的組合，如果利用花藥培養(yǎng)的技術(shù)獲得單倍體植株，再經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)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。
練習(xí)與應(yīng)用
二、拓展應(yīng)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(yè)歡迎的新糖源。甜葉菊的種子小，發(fā)芽率低，種子繁殖遺傳性狀不穩(wěn)定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，這些都會(huì)限制甜葉菊的生產(chǎn)。假如你是某甜葉菊生產(chǎn)公司的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，該公司當(dāng)前運(yùn)行狀況良好，但一直未能解決種子發(fā)芽率低的問(wèn)題，為了提高公司的甜葉菊繁育效率，你應(yīng)該如何作出決策，并請(qǐng)說(shuō)出理由。
練習(xí)與應(yīng)用
甜葉菊
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(yǎng)技術(shù)繁育甜葉菊，研究?jī)?nèi)容涉及植物組織培養(yǎng)材料的選擇，培養(yǎng)基配方的優(yōu)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(yǎng)技術(shù)繁育甜葉菊的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)甜葉菊種苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

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