选修3-2-2植物细胞工程的实际应用

1、 （一）、（一）、 1.1.微型繁殖微型繁殖 2.2.作物脱毒作物脱毒 3.3.神奇的人工种子神奇的人工种子 1.1.单倍体育种单倍体育种 2.2.突变体的利用突变体的利用1.微型繁殖微型繁殖 (1)微型繁殖技术微型繁殖技术：也称快速繁殖技术：也称快速繁殖技术 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. (2)特点特点: A、保持优良品种的遗传特性、保持优良品种的遗传特性; B、高效快速地实现种苗的大量繁殖、高效快速地实现种苗的大量繁殖. （3）优点：）优点： 从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率从植物体上取材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。高，便于自动化

2、管理。 例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出出400万株兰花苗。万株兰花苗。 正文中讨论题正文中讨论题 1.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？ 提示：植物提示：植物“微型微型”繁殖技术具有高效性和可以繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物育苗生产正是利用了植物“微型微型”繁殖技术的这繁殖技术的这两方面优势。利用植物两方面优势。利用植物“微型微型”

3、繁殖技术我们可繁殖技术我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。以在短时间中获得大量的优质种苗。2作物脱毒作物脱毒 物脱毒的原因物脱毒的原因: 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗苗。 作物脱毒材料作物脱毒材料:分生区的细胞（如茎尖）分生区的细胞（如茎尖）作物脱毒方法作物脱毒方法:进行组织培养进行组织培养结果结果:脱毒苗脱毒苗3.3.神奇的人工种子

4、神奇的人工种子（1）人工种子是指通过）人工种子是指通过植物组织培养的方法得植物组织培养的方法得到的胚状体、不定芽、到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到经过人工薄膜包装得到的种子的种子 2 2、优点：、优点： 培植周期短；培植周期短； 后代无性状分离；后代无性状分离； 不受气候不受气候, ,季节和地域限制季节和地域限制 可以很方便地贮藏和运输可以很方便地贮藏和运输 3 3、技术：植物组织培养、技术：植物组织培养. . 4 4、结构：人工薄膜包裹胚状体或不定芽或顶、结构：人工薄膜包裹胚状体或不定芽或顶芽或腋芽芽或腋芽人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生

5、长成人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？讨论讨论针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入胚状体的生长发育，还可

6、以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。一些植物生长调节剂。 二、作物的新品种培育二、作物的新品种培育 复习复习: 1传统方法传统方法 (杂杂 交交) 杂交育种依据的原理是杂交育种依据的原理是: 基因的自由组合定律，优良的基因自由组合。基因的自由组合定律，优良的基因自由组合。P A A R R a a r r有 芒 抗 病 无 芒 不 抗 病配 子 A R a rF 1 A a R r有 芒 抗 病F 2 A _ R _ : A _ r r : a a R _ : a a r r有 抗 : 有 不 抗 : 无 抗 : 无 不 抗9 : 3 : 3 : 1自 交 并 选 育 多 代a a R R

7、结果结果: 通过基因重组，把两亲本的优良性状组合通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中在同一后代中 缺点缺点:要不断进行要不断进行(多年多年)纯化和选择，才得纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种到一种符合理想要求的新品种 1.1.单倍体育种单倍体育种 （1 1）单倍体定义）单倍体定义 体细胞中含有本物种配子染色体数目的体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。体细胞染色体数目比正常个体减个体。体细胞染色体数目比正常个体减少了一半。少了一半。 （2 2）单倍体形成：）单倍体形成： 由配子不经过受精作用而直接发育成的由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例蜜蜂中的雄蜂。个体。例蜜蜂

8、中的雄蜂。 （3 3）单倍体植株的特点：）单倍体植株的特点： 长得弱小，而且高度不育。长得弱小，而且高度不育。 （4 4）、方法：）、方法： I I、采用花药离体培养的方法，使花粉粒发、采用花药离体培养的方法，使花粉粒发育为单倍体植株；育为单倍体植株； IIII、采用人工诱导的方法（常用秋水仙素处、采用人工诱导的方法（常用秋水仙素处理），使单倍体植株体细胞染色体数目加倍，理），使单倍体植株体细胞染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。重新恢复到正常植株的染色体数目。 花粉花粉 单倍体植株单倍体植株 正常植株正常植株 (5)(5)优点：优点： I I、后代稳定遗传、后代稳定遗传, ,都是

9、纯合体都是纯合体; ; II II、明显缩短育种年限、明显缩短育种年限. . （6 6）单倍体育种的实验流程。）单倍体育种的实验流程。花花药药花粉细花粉细胞培养胞培养愈伤愈伤组织组织分化出分化出小植物小植物单倍体单倍体植株植株正常正常植株植株接种接种脱分化脱分化再分化再分化移栽移栽染色体加倍染色体加倍2.2.突变体的利用突变体的利用 (1)(1)产生产生: :植物组织培养过程中，由于培植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。条件和外界压力的影响而产生突变。 (2)(2)利用利用: :筛选对人们有利

10、突变体筛选对人们有利突变体, ,进而进而培育新品种培育新品种 （3 3）成就：）成就：2020世纪世纪7070年代以来，各国的年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。 1.1.细胞产物种类：蛋白质细胞产物种类：蛋白质, ,脂肪脂肪, ,糖类糖类, ,药物药物, ,香料香料, ,生物碱等生物碱等. . 2.2.技术：植物的组织培养技术：植物的组织培养. .工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？ 第一步，选择人参根作为外植体进

11、行培养，第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。生产用，一部分进行发酵生产。 第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。数量。 第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。从中提取

12、人参皂甙。 高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。保护环境方面的重要意义。P41P41 提示：可以利用植物组织培养技术来大量生提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。有的公司宣称他们用细胞培养法所得紫杉醇有的公司宣称他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的的含量是树皮的2 25 5倍。现在工艺条件已基倍。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实本摸清，正研究反应的