2.1+植物细胞工程-植物细胞工程的应用 【知识精研】高二生物 课件（人教版2019选择性必修3）

第1节

植物细胞工程植物细胞工程的应用贺老师第2章细胞工程石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。连翘：清热解毒、消肿散结、消炎兰花：名贵花卉，具有极高的观赏价值，能食用，入药问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀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……如何解决？问题探讨植物繁殖的新途径：快速繁殖（2）生殖方式：一般为无性生殖（3）过程：外植体脱分化愈伤组织再分化芽、根完整植株试管苗（5）原理：植物细胞的全能性（4）细胞分裂方式：有丝分裂（1）概念：用于快速繁殖优良品种的

，被人们形象称为快速繁殖技术，也叫作微型繁殖。植物组织培养技术①高效、快速地实现种苗的大量繁殖；②不受自然生长季节的限制，培养周期短；③选材少，繁殖率高，便于自动化管理，实现产业化生产；（6）优点：④无性繁殖，亲、子代细胞DNA相同，所以可以

。（7）应用：快速繁殖经济林木、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。铁皮石斛红豆杉君子兰金花茶植物繁殖的新途径：快速繁殖保持优良的遗传特性问题1：植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？①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。植物繁殖的新途径：快速繁殖②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。问题2：多肉是如何繁殖的？是否属于微型繁殖技术？压条嫁接扦插、压条、嫁接等过程属于无性繁殖。植物繁殖的新途径：快速繁殖但过程中未经过脱分化、再分化等，不属于植物组织培养，因此不属于微型繁殖技术。植物繁殖的新途径：作物脱毒视频：种薯脱毒马铃薯香蕉草莓无性繁殖感染的病毒很容易传给后代病毒在作物体内积累作物产量降低品质变差(1)脱毒原因:植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。（植物分生区细胞繁殖较快，无维管束，病毒难以进入）(2)选材部位:(3)原因:植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）植物繁殖的新途径：作物脱毒辨析：脱毒苗=抗毒苗？(4)过程:作物脱毒与微型繁殖相比较，茎尖脱分化愈伤组织再分化芽、根试管苗脱毒苗移栽病毒极少，甚至无病毒脱毒苗：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，但不能抵抗病毒侵染，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。抗病基因导入植物细胞植物组织培养抗毒苗植物繁殖的新途径：作物脱毒二者无本质区别，只是取材部位不同。(6)实例:在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。(5)优点:脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物未脱毒草莓未脱毒马铃薯脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片脱毒草莓植物繁殖的新途径：作物脱毒问题探讨缺点：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×F2A_S_A_ssaaS_aass传统方法：

第2年第3年选育出需要的紫色甜玉米（AAss）生长紫甜（AAss、Aass）×A_ssF3第4年问题：现有紫色非甜玉米（基因型AASS）、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）？如何解决育种时间过长的问题？杂交育种通过杂交，把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)杂交育种单倍体育种紫色非甜玉米×白色甜玉米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P：问题探讨P：

AASS

×

aassF1AaSsAaSsASAsaSasASAsaSasAASSAAssaaSSaass（种子）第一年（植物体）

减数

分裂

（花粉）花药离体培养

（单倍体幼苗）

秋水仙素处理

（二倍体纯合植株）第二年播种作物新品种的培育：单倍体育种单倍体植株特点植株长得弱小一般高度不育含偶数个染色体组：可育含奇数个染色体组：高度不育（联会时紊乱）单倍体：单倍体生物的体细胞中一定只含有一个染色体组吗？不一定，如四倍体（4N=48)马铃薯的配子中有2个染色体组，由其发育而来的单倍体植株含2个染色体组。（自然界中的单倍体生物）卵细胞→

雄蜂由

直接发育而成的个体。配子（如卵细胞、花粉等）如何解决单倍体植株高度不育的问题？1、低温等极端环境2、秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍。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（1）过程：花药中的花粉单倍体幼苗秋水仙素染色体加倍纯合体二倍体筛选优良性状纯合体愈伤组织离体培养脱分化再分化（2）原理：作物新品种的培育：单倍体育种单倍体育种的目的是不是获得单倍体植株？作物新品种的培育：单倍体育种（3）优势：①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。②后代一般都是纯合子，能稳定遗传。③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。（4）实例：单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种

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。资料1：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，因此它们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。作物新品种的培育：突变体的利用从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。问题1：这对你有什么启发？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。不一定，因为突变是不定向的。问题2：诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？作物新品种的培育：突变体的利用（1）过程：突变(基因突变+染色体变异）植物细胞的全能性外植体脱分化愈伤组织再分化试管苗植株筛选有用的突变体诱变处理（紫外线，辐射）（2）原理：提高愈伤组织的突变率，加快育种进程，大幅度地改良某些性状。突变具有不定向性和低频性，需要处理并筛选大量突变材料。已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的新品种。抗除草剂白三叶草抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的烟草（3）优点：（4）缺点：（5）实例：育种方法原理主要过程优点快速繁殖突变体的利用单倍体育种植物体细胞杂交植物细胞的全能性脱分化、再分化保持优良品种的遗传特性基因突变、植物细胞的全能性对愈伤组织进行诱变处理后再筛选提高突变率，获得优良性状染色体变异、植物细胞的全能性花药离体培养、秋水仙素诱导染色体数目加倍明显缩短育种年限细胞膜的流动性、植物细胞的全能性原生质体融合、杂种细胞组织培养打破生殖隔离，实现远缘杂交四种育种方法的比较能不能运用植物细胞工程技术来工业化生产紫杉醇？你的思路是？细胞产物的工业化生产1、植物的代谢产物植物代谢初生代谢：次生代谢：

生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。产物如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物应用一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）①植物次生代谢物含量很低；②从植物组织提取会大量破坏植物资源；③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。缺点a.在植物抗病、抗虫方面发挥作用b.也是很多药物、香料和色素等的重要来源。应用多、产量低细胞产物的工业化生产【任务一】请写出一条获得次生代谢物的有效途径。细胞产物的工业化生产一种用于植物细胞培养的发生器2、细胞产物的工厂化生产利用植物细胞培养来获得

，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。目标产物3、植物细胞培养细胞产物的工业化生产在

条件下对

或

进行培养使其增殖的技术。离体单个植物细胞细胞团6、过程5、培养基：4、选材：一般培养到

即可。液体培养液（有利于培养的细胞与营养物质充分接触）愈伤组织此时细胞分裂旺盛，代谢快，有利于产物生成。7、原理：细胞增殖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细胞产物的工业化生产9、实例具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗。红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁抗菌、消炎和抗肿瘤，世界首例药用植物细胞工程产品人参→人参皂苷用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上用于植物细胞培养的反应器工厂化生产人参皂苷干粉过程：

脱分化培养选择破碎细胞放入发酵罐细胞增殖人参根

愈伤组织增长速度快、细胞内人参皂苷干粉含量高的细胞大量细胞提取人参皂苷干粉细胞产物的工业化生产10、优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制。比较项目植物组织培养植物细胞培养目的

原理

过程应用植物细胞的全能性细胞增殖获得植物体获得细胞产物快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇