【区级公开课课件】2.1.2植物细胞工程的应用课高二下学期生物人教版选择性必修3

1、植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术CONTENTS目录植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径A new way for plants to reproduce01作物新品种的培育作物新品种的培育Breeding of new crop varieties02细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产03习题巩固习题巩固Exercises to consolidate04植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径A new way for pla

2、nts to reproducePART 01Anewwayforplantstoreproduce01植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径1.快速繁殖快速繁殖（1）概念：）概念： 用于用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫也叫微型繁殖微型繁殖。 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。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。AnewwayforplantstoreproduceRapidpropagation01植物繁殖的新途径植物繁殖的新途

3、径快速繁殖快速繁殖（2）生殖方式：）生殖方式：（3）原理：）原理：一般为一般为无性生殖无性生殖植物细胞的全能性植物细胞的全能性（4）优点：）优点：高效、快速地实现种苗的高效、快速地实现种苗的大量繁殖大量繁殖。保持优良品种的遗传特性。保持优良品种的遗传特性。不受自然生长季节的限制，不受自然生长季节的限制，培养周期短培养周期短。选材少，选材少，繁殖率高繁殖率高，便于自动化管理，便于自动化管理。 其细胞分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞DNA相同，所以可以保持亲代优良的遗传特性。AnewwayforplantstoreproduceRapidpropagation01植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径快

4、速繁殖快速繁殖【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 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。u实际应用：实际应用： 快速繁殖快速繁殖经济苗木、名贵花卉、经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁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。殖效率低下或优良性状不易保持的植物。Anewwayforplantstoreproduc

5、e01植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径2.作物脱毒作物脱毒马铃薯a.作物病毒积累作物病毒积累草莓香蕉感染的病毒很容易传给后代无性繁殖无性繁殖病毒在作物体内积累作物产量降低品质变差b.优点：优点：明显提高农作物的明显提高农作物的产量产量和和品质品质AnewwayforplantstoreproduceCropseedling01植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径作物脱毒作物脱毒c.脱毒方法脱毒方法取材：顶端分生区顶端分生区（如茎尖、根尖：如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒病毒极少，甚至无毒）组培脱毒苗脱毒苗d.实例：实例：注：脱毒苗注：脱毒苗不等于不等于抗毒苗。抗毒苗。 与与快速繁殖快速繁殖相比较，

6、二者无本质区别，相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。只是取材部位不同。作物新品种的培育作物新品种的培育Breeding of new crop varietiesPART 0202作物新品种的培育作物新品种的培育Breedingofnewcropvarieties单倍体单倍体由由生殖细胞直接发育而来生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。一律称为单倍体。成因：成因：代表生物：代表生物：特点：特点：由由配子配子（如卵细胞、花粉等）（如卵细胞、花粉等）直接发育而成直接发育而成。蜜蜂中的雄蜂蜜蜂中的雄蜂枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不

7、育枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育（不是全部）（不是全部）。应用：应用：单倍体育种单倍体育种02作物新品种的培育作物新品种的培育Breedingofnewcropvarieties1.单倍体育种单倍体育种DDttDtDdTtDDtt自交自交选择亲本选择亲本有性杂交有性杂交F1代代花粉离体培养花粉离体培养单倍体植株单倍体植株诱变诱变染色体加倍染色体加倍可育纯合子可育纯合子选择所需类型选择所需类型二倍体植株二倍体植株花药离体培养花药离体培养单倍体植株单倍体植株人工诱导人工诱导正常植株正常植株（纯合子纯合子）种子种子自交自交萌发萌发新植株新植株（新品种）（新品种）二倍体植株二倍体植株拥有正常染

8、色体数目拥有正常染色体数目染色体数目变异、植物细胞的全能性染色体数目变异、植物细胞的全能性02作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding（抗倒伏，不抗病）（抗倒伏，不抗病）（抗倒伏抗病）（抗倒伏抗病）花药（粉）：花药（粉）：单倍体幼苗单倍体幼苗：DTDtdTdt正常植株：正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品种：新品种：DDtt方法：方法：花药花药离体培养离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理2.缺点：操作复杂缺点：操作复杂1.优点：能明显缩短育种年限优点：能明显缩短育种年限DDTT（） ddtt（）

9、第第一一年年第第二二年年筛选筛选DdTt（抗倒伏，不抗病）（抗倒伏，不抗病）（倒伏，抗病）（倒伏，抗病）二倍体生物二倍体生物（组织培养）（组织培养）DdTt植株DTDtdTdt花药离体培养和人工花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍诱导染色体数目加倍02作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding优良品种花药花粉离体培养单倍体纯合二倍体人工诱导染色体加倍选择02作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding 我国科学家在

10、1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种单育1号烟草。3.实例实例 我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。02作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种BreedingofnewcropvarietiesHaploidbreeding取花药单倍体幼苗脱分化纯合二倍体优良品种选择愈伤组织再分化 后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，后代都是纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限，加速育种进程。加速育种进程。02作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种BreedingofnewcropvarietiesHapl

11、oidbreedingAaAaAAaa单倍体单倍体(n)纯合二倍体纯合二倍体(2n)二倍体二倍体(2n) 大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易出现。 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。02作物新品种的培育作物新品种的培育Breedingofnewcropvarieties2.突变体的利用突变体的利用（1）原理：）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不断增殖的状态的状态，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。（2）过程：）过程：外植体外植体新品种新品种筛选培育筛选培育愈伤

12、组织愈伤组织 脱分化脱分化多种突变体多种突变体诱导分化诱导分化诱变处理诱变处理（3）利用利用：筛选对人们有利的突变体筛选对人们有利的突变体, ,进而培育成新品种进而培育成新品种。02作物新品种的培育作物新品种的培育突变体的利用突变体的利用BreedingofnewcropvarietiesUseofmutants（5）实例：）实例： 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。（3）原理：）原理： 基因突变基因突变和和植物细胞的全能性植物细胞的全能性。（4）优点：）优点：提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。性

13、状。细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产Factory production of cell productsPART 0303细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产Factoryproductionofcellproducts植物的代谢产物植物的代谢产物1.初生代谢物：初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动必需的代谢活动，初生代谢物有初生代谢物有糖类糖类、脂质脂质、蛋白质蛋白质、核酸核酸等。等。2.次生代谢物：次生代谢物： 植物代谢会产生一些一般认为不是不是植物基本的生命活动所必需的产物次生代谢物。（1）含义）含义03细胞产物的工厂化生产细胞产物

14、的工厂化生产Factoryproductionofcellproducts糖类、脂质、 和核酸等。蛋白质（2）种类）种类化学本质化学本质作用作用应用应用直接获取困难直接获取困难化学合成困难化学合成困难利用植物细胞培养来获得目标产物小分子有机物(酚类、萜类和含氮类)植物抗病、抗虫药物、香料、色素含量低、从植物组织提取会大量破坏植物资源有些产物不能或难以通过化学合成途径得到03细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产Factoryproductionofcellproducts3.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 利用利用植物细胞培养来获得目标产物植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细

15、胞产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。的工厂化生产。外植体愈伤组织细胞悬液脱分化振荡分散细胞悬浮培养细胞产物提取优势 不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。03细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产Factoryproductionofcellproducts紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。实例 紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性 紫杉醇具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗红豆杉红豆杉紫杉醇紫杉醇紫草紫草紫草宁紫草宁人参人参人参皂苷人参皂苷03到社会中去到社会中去Gooutintotheworld“手指植物手指植物”通常培育在装有彩色固体培养

16、通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜保证充足的光照和适宜的温度的温度，不需要额外补充水分和营养物质，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它们就能在玻璃瓶中生长三四个月三四个月之久。之久。“手指植物手指植物”的制作方法的制作方法用到了植物组用到了植物组织培养技术织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒灭菌和消毒工作，为了防工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，。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

17、剂，使在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物手指植物”更具有观赏价更具有观赏价值。值。03课堂总结课堂总结Classsummary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习题巩固习题巩固Exercises to consolidatePART 0404习题巩固习题巩固Exercisestoconsolidate1. 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

18、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。（ ）04习题巩固习题巩固Exercisestoconsolidate2.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04习题巩固习题巩固Exercisestoconsolidate1. 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。04习题巩固习题巩固Exercisestoconsolidate F2