【课件】植物细胞工程的应用课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

选择性必修3第2章细胞工程本节聚焦: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？第1节植物细胞工程（二）植物细胞工程的应用知识回顾回顾植物组织培养技术，植物体细胞杂交技术的流程分别是什么？去壁去壁融合再生新壁脱分化再分化移栽植物细胞融合技术植物组织培养技术A细胞A原生质体B细胞B原生质体正在融合的原生质体再生出细胞壁愈伤组织杂种植株外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽等试管苗驯化移栽完整植株010302目录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二、植物细胞工程的应用“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，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三四个月之久。【到社会中去】[思考]经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，优良性状不易保持，该怎么解决？什么是快速繁殖技术?快速繁殖技术有哪些特点?快速繁殖技术用于产业化生

产的实例有哪些?一、植物繁殖的新途径【自主学习】阅读教材第39页的内容，回答以下问题《任务一》(3)实例：甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。1.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？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。1.快速繁殖马铃薯为什么要进行脱毒?应该选择马铃薯的什么部位培育脱毒苗?为什么要选择该部位?培育脱毒马铃薯的流程是怎样的?脱毒马铃薯有何优点?你还知道哪些作物脱毒的实例?一、植物繁殖的新途径【自主学习】观看视频，阅读教材第40页的内容，回答以下问题：《任务二》(1)培育脱毒苗的原因：马铃薯草莓香蕉感染的病毒很容易传给后代无性繁殖病毒在作物内积累作物产量降低品质变差被病毒感染脱毒马铃薯叶片2.作物脱毒(2)脱毒选材部位及原因：植物

。(3)方法：顶端分生区附近（如茎尖）

的病毒极少，甚至

。分生区附近无病毒部位：原因：分生区组织培养脱毒苗根冠分生区伸长区成熟区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）(4)优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物2.作物脱毒脱毒草莓普通草莓（5）实例：在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝、香蕉等许多作物上获得成功2.作物脱毒脱毒苗不等于抗毒苗。与快速繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。抗毒苗：抗病基因导入植物细胞植物组织培养完整植株植物细胞工程不仅开辟了植物繁殖的新途径，在作物新品种的培育方面也有重要贡献。过渡【思考】2.作物脱毒脱毒苗等于抗毒苗吗？二、作物新品种的培育【自主学习】阅读教材第40—41页“作物新品种的培育”小组讨论、回答以下问题，并展示交流设计的思路《任务三》单倍体育种的流程是怎样的?它有什么优点?现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？你可以想到几种育种方法?请你设计相关实验思路。有性杂交单倍体植株矮小且多为不育花药离体培养优良品种花药花粉P单倍体纯合二倍体诱导染色体加倍选择F1单倍体育种的流程是怎样的?它有什么优点?1.单倍体育种花药离体培养得到单倍体幼苗，秋水仙素处理抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，染色体加倍得到稳定遗传（纯合子）的优良品种。(1)方法:后代都是纯合子，能稳定遗传明显缩短育种年限，加速育种进程作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料(3)优点:染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。(2)原理:单倍体育种的流程是怎样的?它有什么优点?1.单倍体育种我国科学家在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。(4)实例:1.单倍体育种现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？设计筛选纯合的紫色甜玉米的实验思路。(1)杂交育种(2)单倍体育种你可以想到几种育种方法?请你设计相关实验思路。杂交育种单倍体育种紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aass紫色非甜玉米AaSs↓ASAsaSas花药离体培养单倍体幼苗：ASAsaSas纯合体:秋水仙素处理染色体加倍AASSAAssaaSSaass选择紫甜玉米即为新品种P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×选育出紫甜的纯种F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生长A_ssF3第4年你可以想到几种育种方法?请你设计相关实验思路。配子：P：(3)原理：基因突变和植物细胞的全能性。(1)诱变处理对象：愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体(2)产生突变体的原因：外植体愈伤组织试管苗脱分化再分化多种突变植株诱变处理（物化）筛选有用的突变体在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，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.突变体的利用抗盐碱的烟草提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。(4)优点：(5)实例：抗花叶病毒的甘蔗2.突变体的利用三、细胞产物的工厂化生产【自主学习】阅读教材“细胞产物的工厂化生产”相关内容，回答以下问题：《任务四》植物的代谢产物有哪些？什么是植物细胞培养?细胞产物的工厂化生产具有哪些应用优势?我国在细胞产物的工厂化生产方面取得了哪些重要成果?生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。应用多、产量低非生物生长所必需，在特定条件下进行一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）初生代谢物：次生代谢物：红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁植物的代谢产物由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，1.细胞产物的工厂化生产的概念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红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁人参→人参皂苷在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术植物组织培养技术外植体脱分化愈伤组织细胞悬液细胞产物培养、提取、破碎分散开去壁（液体培养基）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!(1)原理：(3)优点：(2)过程:它不占用耕地，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。2.细胞产物的工厂化生产的原理植物细胞培养脱分化培养选择破碎细胞放入发酵罐(1)工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：3.细胞产物的工厂化生产的实例人参根愈伤组织增长速度快人参皂甙干粉含量高的细胞愈伤组织人参皂苷粉3.细胞产物的工厂化生产的实例离体植物组织脱分化愈伤组织从愈伤组织中提取紫杉醇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了一场灭顶之灾。能否用植物组织培养技术生产紫杉醇？(2)工厂化生产紫杉醇的基本流程：红豆杉紫杉醇紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁人参→人参皂苷3.细胞产物的工厂化生产的实例“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，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三四个月之久。“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。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剂，使“手指植物”更具有观赏价值。到社会中去手指植物保持优良性状快速大量繁殖快速繁殖作物脱毒选择根尖茎尖、芽尖选择花粉培养单倍体加倍单倍体育种化学物理因素诱导筛选突变体利用①植物繁殖新途径②作物新品种的培育本节小结外植体脱分化愈伤组织再分化胚状体试管苗试管苗③细胞产物的工厂化生产2.植物新品质的培育1.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。（

）2.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√×D教材课后习题·概念检测1.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。提示：F2中的紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株。再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。教材课后习题·拓展应用2.甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的