植物细胞工程的应用课件 【知识精讲精研】 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

2.1.2植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径1.快速繁殖（1）概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。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。（2）生殖方式：（3）原理：一般为无性生殖植物细胞的全能性（4）优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。②保持优良品种的遗传特性。③不受自然生长季节的限制，培养周期短。④可实现工业化生产。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。*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术；【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。（5）应用：快速繁殖经济苗木、名贵花卉、珍稀濒危植物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。2.作物脱毒马铃薯（1）原因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体内积累作物产量降低品质变差（2）优点：明显提高农作物的产量和品质（3）脱毒方法取材：顶端分生区附近（如茎尖：病毒极少，甚至无毒）植物组织培养脱毒苗（4）实例：注：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。脱毒苗不等于抗毒苗。脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴；抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴；脱毒草莓未脱毒草莓脱毒产品甘蔗香蕉菠萝单倍体

由生殖细胞（配子）直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体。①成因：②代表生物：③特点：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成。蜜蜂中的雄蜂枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育（不是全部）。④应用：单倍体育种知识点回顾1.单倍体育种选择亲本有性杂交F1花粉花药离体培养单倍体植株（幼苗）

人工诱导染色体加倍可育纯合子选择所需类型优良品种二倍体植株花药离体培养单倍体植株人工诱导正常植株（纯合子）种子自交萌发新植株（新品种）二倍体植株拥有正常染色体数目（2）原理：染色体（数目）变异

植物细胞的全能性（花药离体培养）二、作物新品种的培育

筛选（1）过程：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植物组织培养取花药单倍体幼苗脱分化纯合二倍体人工诱导染色体加倍优良品种选择愈伤组织再分化花药离体培养单倍体育种主要过程：花药离体培养和人工诱导染色体数目加倍第一年P

高抗AABBX矮不抗aabb第二年F1

AaBb第三年F2

9高抗3高不抗3矮抗

1矮不抗

X第四年

纯合矮杆aaBB

aaBBaaBb

杂交育种至少四年优点：“集优”、操作简便缺点：育种周期较长杂交育种

水稻高杆抗病AABB与矮杆不抗病aabb培育抗倒伏抗病（aaBB）的优良品种？（抗倒伏，抗病）（抗倒伏抗病）花药（粉）：单倍体植株幼苗：ABAbaBab正常植株：AABBAAbbaaBBaabb新品种：aaBB方法：花药离体培养秋水仙素处理（4）缺点：操作复杂（3）优点：后代一般是可育的纯合子能稳定遗传；

能明显缩

短育种年限。AABB（♀）×aabb（♂）第一年第二年筛选AaBb（倒伏，抗病）（抗倒伏，不抗病）纯合二倍体植株（组织培养）AaBb植株ABAbaBab杂交育种一定比单倍体育种周期长吗？思考

单倍体育种

人工诱导染色体加倍

单倍体育种

只需两年可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。（5）应用我国科学家在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。（6）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。注意①：单倍体育种的目的不是获得单倍体本身，因为单倍体是高度不育的，在生产上没有实际价值，需诱导单倍体的染色体数目加倍。注意②：单倍体育种和多倍体育种均需要用秋水仙素诱导染色体数目加倍；单倍体育种需要先利用植物组织培养技术形成单倍体幼苗，但多倍体育种一般不使用植物组织培养技术。2.突变体的利用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）过程：外植体新品种筛选培育愈伤组织脱分化多种突变体诱导分化筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种。愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。诱变处理（3）利用：（1）突变体产生的原因：（7）实例：抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。（4）原理：基因突变和植物细胞的全能性。（5）优点：提高变异的频率;加速育种进程;大幅度地改良某些性状。（6）缺点：难以控制突变方向，有很大的盲目性，有利变异比较少，需要大量处理实验材料。三、细胞产物的工厂化生产植物的代谢产物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——次生代谢物。（1）含义细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物。（2）化学本质：利用植物细胞培养来获得目标产物细胞产物的工厂化生产小分子有机物(酚类、萜类和含氮类)在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用；很多药物、香料和色素等的重要来源。直接获取困难：含量低、从植物组织提取会大量破坏植物资源化学合成困难：有些产物不能或难以通过化学合成途径得到（3）作用：（4）缺点：（工厂化生产的原因）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技术过程：3.细胞产物的工厂化生产

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。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4.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。过程：紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。5.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→紫杉醇紫草→紫草宁人参→人参皂苷区别植物组织培养和植物细胞培养项目植物组织培养植物细胞培养目的获得植物体获得细胞产物原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体培养基液体培养基过程

应用快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产到社会中去“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。归纳1.操作简便的育种方法：2.能产生新性状的育种方法：3.能打破生殖隔离的育种方法：4.显著缩短育种周期的育种方法：5.能产生无子果实的育种方法：杂交育种诱变育种植物体细胞杂交育种单倍体育种多倍体育种紫色非甜玉米（基因型为AASS）和白色甜玉米（基因型为aass）杂交,得到的F1（AaSs）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。P42拓展应用1P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×选育出需要的矮抗纯种F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜传统方法：杂交育种第2年第3年×生长A_ssF3第4年配子：ASAsaSasASAsaSas秋水仙素AAs