2.1.2植物细胞工程的应用（课件）-高二生物学与练（人教版2019选择性必修3）

第2章

细胞工程2.1植物细胞工程

第2课时——植物细胞工程的应用

兰花

红豆杉学习目标举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。一、植物繁殖的新途径—快速繁殖

20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用植物组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已发展成举世闻名的兰花产业。用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。

我国组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。1.概念：一、植物繁殖的新途径—快速繁殖一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等都实现了利用快速繁殖技术来提供苗木。2.优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性；③可实现产业化生产。3.实例：铁皮石斛甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。思考：快速繁殖中能否用花粉作为外植体？不能，因为用花粉作外植体会出现性状分离。一、植物繁殖的新途径—作物脱毒

马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。采取怎样的措施能避免这些情况发生?可以通过引进优良品种或培育脱毒苗来避免这些情况发生。

脱毒马铃薯田和被病毒感染的未脱毒的马铃薯叶片（左上）一、植物繁殖的新途径—作物脱毒选材原因：_________________________________1.选用材料：___________________________________________该部位的病毒极少，甚至无病毒植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）2.脱毒过程：茎尖脱分化愈伤组织再分化芽、根脱毒苗3.实例：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。脱毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。二、作物新品种的培育传统的育种方法：原理：缺点：传统方法：杂交育种P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×选育出需要的纯种F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生长A_ssF3第4年

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）？通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)杂交育种多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种如何解决育种时间过长的问题？二、作物新品种的培育—单倍体育种1.过程：秋水仙素单倍体幼苗优良品种愈伤组织纯合二倍体植株花药染色体数目加倍脱分化再分化秋水仙素处理花药离体培养（植物细胞的全能性）（染色体数目变异）选择2.原理：植物细胞的全能性、染色体数目变异单倍体育种二、作物新品种的培育—突变体的利用传统方法：杂交育种单倍体育种P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aass紫色非甜玉米AaSs↓配子：ASAsaSas花药离体培养单倍体幼苗：ASAsaSas纯合体:AASSAAssaaSSaass选择紫甜玉米即为新品种现有紫色非甜玉米（AASS）和白色甜玉米（aass），如何短时间获得纯种的紫色甜玉米AAss？

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年二、作物新品种的培育—单倍体育种单倍体育种3.优点：①

子代是能稳定遗传的纯合子。②

极大地缩短了育种的年限。③

是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。因为大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。二、作物新品种的培育—单倍体育种单倍体育种

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。4.实例：

后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，培育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。二、作物新品种的培育—突变体的利用

彩色马铃薯不仅营养成分高，且含多酚类化合物，有较强的保健功能和药用价值。我国通过品种引进等方式获得的彩色马铃薯品种数量有限，且多为晚熟品种，产量和品质较低。所以通过诱变途径获得新的彩色马铃薯品种可以丰富马铃薯市场，满足人们的需要。二、作物新品种的培育—突变体的利用如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：1.

突变体育种的原理是什么？2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？基因突变和植物细胞的全能性。二、作物新品种的培育—突变体的利用如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。二、作物新品种的培育—突变体的利用如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。三、细胞产物的工厂化生产

红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994一1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，躺满了被剥光树皮的裸树，溪河里浸出鲜血般的红色树汁……野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？三、细胞产物的工厂化生产(1)初生代谢物：初生代谢是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。(2)次生代谢物：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)②本质：③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。①概念：1.植物的代谢产物三、细胞产物的工厂化生产指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。过程：概念：优点：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。原理：细胞增殖细胞悬液细胞培养外植体

脱分化提取细胞产物愈伤组织紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等。实例：2.植物细胞培养三、细胞产物的工厂化生产2.植物细胞培养：外植体脱分化愈伤组织细胞产物培养、提取注意：①一般培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。

工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人参根

愈伤组织

增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞

细胞增殖

提取人参皂苷脱分化培养选择破碎细胞