2.1.2 植物细胞工程的应用-【精讲课堂】2022-2023学年高二生物同步备课精制课件(人教版2019选择性必修3）

二 植物细胞工程的应用 植物细胞工程 1 1 2 3 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 2 【从社会中来】 背景：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。 实际问题：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？ 3 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。 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽 试管苗 （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不受自然生长季节的限制。 （3）应用： 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。 铁皮石斛的工厂化生产 ④培养周期短。 4 植物繁殖的新途径—2.作物脱毒 5 马铃薯 草莓 香蕉 组培 脱毒苗 顶端分生区（如茎尖）：病毒极少，甚至无毒 注：脱毒苗不等于抗毒苗。 （3）优点： 明显提高农作物的产量和品质 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 （1）脱毒原因 （2）脱毒方法 脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片 5 作物新品种的培育--1.单倍体育种 6 02 （1）单倍体： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。 （2）单倍体育种原理： 植物细胞的全能性、染色体（数目）变异。 特点： 枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。 6 7 02 （3）优点 秋水仙素 花药离体培养 ①极大地缩短了育种的年限。 ②后代都是纯合子，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。 （常需5～6年） （当年） 技术相当复杂 (4)缺点： 作物新品种的培育--1.单倍体育种 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。 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。 7 8 02 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。 (5)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。 作物新品种的培育--1.单倍体育种 8 作物新品种的培育--2、突变体的利用 （1）原理 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。 外植体 愈伤组织 试管苗 脱分化 再分化 植株 诱变 筛选 有用的突变体 突变 = 基因突变 ＋ 染色体变异 突变体 突变体育种的原理是突变， 诱变育种的原理是基因突变。 9 （2）优点： 提高变异的频率，加速育种进程。 难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。 （3）缺点： 白三叶草 （4）实例： 抗除草剂的白三叶草 抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的野生烟草 作物新品种的培育--2、突变体的利用 10 细胞产物的工厂化生产 植物代谢 初生代谢： 生物生长生存所必需的代谢活动，一直进行 非生物生长所必需，在特定条件下进行 次生代谢： 缺点：①植物细胞的次生代谢物含量很低。 ②有些产物不能或难以通过化学途径得到。 一类小分子有机化合物 (如酚类、萜类和含氮化合物等) 产物： 如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 产物： 应用多、产量低 抗虫、抗病等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 从植物组织中提取会大量破坏植物资源 11 03 1.概念： 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。 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 2.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。 植物细胞培养 细胞产物的工厂化生产 红豆杉→紫杉醇 紫草→紫草宁 3.实例： 人参→人参皂苷 12 课堂小结 外植体 愈伤组织 试管苗 脱分化 再分化 植株 作物脱毒 选择顶端分生组织 快速繁殖 单倍体育种 选择花药 进行诱变 突变体的利用 分散后 悬浮培养 3.细胞产物的工厂化生产 2.植物新品质的培育 1.植物繁殖的新途径 筛选 13 “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