2.1.2植物细胞工程的实际应用课件(公开课)

2.1.2植物细胞工程的实际应用离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化①无菌②营养：③一定的外界条件④植物激素：细胞分裂素生长素有机物无机盐水分遮光一定的光照芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…植物组织培养技术①②③④⑤融合的原生质体原生质体B原生质体A去壁去壁植物A细胞植物B细胞诱导融合再生出细胞壁杂种细胞脱分化（细胞分裂）愈伤组织再分化杂种植株植物组织培养植物细胞融合植物体细胞杂交兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。一植物繁殖的新途径（无性生殖）1.概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术2.优点:3.成就:1）保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗。

微型繁殖技术（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一植物繁殖的新途径讨论P38利用了植物“微型”繁殖技术的：1）保持优良品种的遗传特性2）高效快速地实现种苗的大量繁殖在短时间中获得大量的优质种苗

生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%～50%。一植物繁殖的新途径（二）作物脱毒(1)材料:(2)方法:无病毒的茎尖等脱毒苗植物组织培养植物的分生区(茎尖)--无病毒或极少种子的结构自然种子胚种皮胚乳（三）神奇的人工种子一植物繁殖的新途径1.天然种子的局限

1）培育周期长2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性3）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种（三）神奇的人工种子一植物繁殖的新途径2.人工种子

胚状体（三）神奇的人工种子一植物繁殖的新途径通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。（1）人工种子概念（2）人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮

（三）神奇的人工种子一植物繁殖的新途径

诱导植物愈伤组织↓体细胞胚的诱导↓体细胞胚的成熟↓体细胞胚的机械化包裹↓贮藏或种植思考设计人工种子制备技术的主要流程图（三）神奇的人工种子一植物繁殖的新途径讨论P40①培植周期短②后代无性状分离③不受气候,季节和地域限制④可以很方便地贮藏和运输加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等1）优点：2）人工种皮的有效成分二、作物新品种的培育正常植物花药实质是花粉离体培养愈伤组织单倍体幼苗脱分化再分化染色体加倍秋水仙素处理1.单倍体育种(1)方法:(2)优点:花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种种子纯合体选优自交花药离体培养→P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素处理→↑需要的矮抗品种第1年第2年举例单倍体育种：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育矮杆抗病ddTT品种单倍体幼苗二、作物新品种的培育明显缩短育种年限.后代稳定遗传,都是纯合体;正常植物花药实质是花粉细胞培养愈伤组织单倍体幼苗脱分化再分化染色体加倍秋水仙素处理1.单倍体育种(1)方法:(2)优点:花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍选择优良品种种子纯合体选优自交（一）单倍体育种二作物新品种的培育体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体1.单倍体定义：2.单倍体形成：3.单倍体植株的特点：由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且高度不育（一）单倍体育种二作物新品种的培育4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。花药花粉细胞培养接种脱分化愈伤组织分化出小植物再分化单倍体植株移栽正常植株染色体加倍举例：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育

矮杆抗病ddTT品种P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt↓F2D_T_D_ttddT_ddttddTT↓第1年第2年第3~6年××↑矮抗品种矮抗花药离体培养→P高杆抗病DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTt配子DTDtdTdtDTDtdTdtDDTTDDttddTTddtt↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓纯合体秋水仙素→↑矮抗品种第1年第2年单倍体幼苗杂交育种单倍体育种（一）单倍体育种二作物新品种的培育后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.优点：6.成就（二）突变体的利用二作物新品种的培育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，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变1.产生：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种2.利用：3.成就：20世纪70年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等1.细胞产物种类：三细胞产物的工厂化生产植物的组织培养2.技术：3.成就：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行培养，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。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，增加细胞数量。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。怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？讨论∶作业思考：1、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“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”为题，与同学展开讨论，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。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。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物现都在进行组织培养。ESCAgenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的2～5倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用：a.拯救濒危植物；b.提供食品制作的原料；c.转基因植物的培育,也要用到植物组织培养的方法.植物细胞工程的实际应用1、植物繁殖的新途径1）微型繁殖2）作物脱毒3）神奇的人工种子2、作物新品种的培育1）单倍体育种2）突变体的利用3、细胞产物的工厂化生产例1：03江苏用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构典例精析例2：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：1）步骤①是__________________________________________最常用的方法是_________.2）步骤②一般常用的化学试剂是______________目的是___________________.3）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是___________，其中步骤④相当于_____，步骤⑤相当于_____

去掉细胞壁分离出有活力的原生质体酶解法聚乙二醇（PEG）诱导原生质体融合植物组织培养脱分化再分化例2：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。使____________能够在新的植物体上有所表现，其根本原因:5）从理论上讲，杂种植株的育性_____。若运用传统有性杂交方法能否实现？_____。并说明理由：

因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于：

.两个亲本的遗传性状杂种植株获得了双亲的遗传物质可育不能因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围1、植物的微型繁殖技术是指 （）A．植物体细胞杂交技术B．嫁接C．营养繁殖

D．植物组织培养2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （

）A．彼此性状相似B．变异频率较高C．单倍体D．都是纯合子课堂演练3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（

）A．食品添加剂B．无病毒植物C.人工种子D．前三项都是4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （

）A．花药离体培养得到单倍体植株B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C．人工种子的培育D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程

5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（

）

A．选择优良品种进行杂交B．进行远缘植物体细胞杂交C．利有芽尖进行组织培养D．人工诱导基因突变6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得___________________________等营养物质。（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有___________和________________两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素植物生长素（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。（4）试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链。（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。叶绿体

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