2.1 利用植物细胞工程培育新植株-2023-2024学年上海地区高二生物同步备课高效课件（沪科2020选择性必修3）

第1节 利用植物细胞工程培育新植株 选修3 生物技术与工程 第2章 细胞工程 本节重点 1、植物组织培养技术 2、植物体细胞杂交 咖啡豆播种后5年左右开始结果，5-20年为采收期, 一棵咖啡树每年约可结果3-5公斤 制成熟豆后约385克 大约相当于30杯咖啡 在此期间就应该逐步更新替换、重新种植或是补苗等 可以持续挂果15年，越到后面产量越低 所以一般种植的话都不会超过15年 有什么办法可以在保障品质的前提下快速高效的提高咖啡豆的产量 而且同一品种的不同咖啡树品质也有不小的差异 观看视频《咖啡的组织培养》 但仍包含着与受精卵相同的遗传信息。 分化后的细胞虽然在形态、结构与功能上与最初的受精卵存在着显著差异， 在一定的条件下，分化后的细胞重新获得类似于胚胎细胞一样的分裂和分化能力的过程称为脱分化。 脱分化后的细胞经过细胞分裂，会形成无组织结构的、松散的细胞团，即愈伤组织。 愈伤组织在一定条件下可以重新分化为各种类型的细胞， 并进一步发育成完整的植株，这个过程称为再分化。 基于植物细胞的全能性理论，将离体的植物细胞、组织或器官（外植体） 并最终发育成完整植株，这一过程称为植物组织培养。 在适宜的培养条件下经脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化，形成芽、根 生长素和细胞分裂素的浓度比对愈伤组织的生长和分化产生不同的影响。 根据图像归纳，浓度比为何种情况时： ①外植体脱分化为愈伤组织/愈伤组织生长 ②愈伤组织分化出芽 ③愈伤组织分化出根 ①浓度比=1（二者浓度相等） ②浓度比＜1（细胞分裂素浓度更大） ③浓度比＞1（生长素浓度更大） 植物组织培养技术有哪些具体的应用? 1、植物快速繁殖 这种技术称为植物快速繁殖技术 将优良植株的茎尖或叶片等器官进行离体培养， 在短时间内可以获得大量遗传性状一致的植株， 2、植物脱毒 植物组织培养技术有哪些具体的应用? 1、植物快速繁殖 即降低或去除病毒对植株的感染 此外，通过离体培养分裂旺盛的茎尖也可以脱除植物病毒 绝大多数的病毒是通过植物体内的维管组织传播的， 而位于种子植物胚珠中央的珠心组织与周围其他组织没有维管联系, 因此通过珠心组织培养可以获得无毒植株。 3、单倍体育种 2、植物脱毒 植物组织培养技术有哪些具体的应用? 1、植物快速繁殖 将植物组织培养技术用于花药或花粉的离体培养，可以实现单倍体育种。 单倍体育种明显缩短了育种年限 3、单倍体育种 4、生产次生代谢产物（紫杉醇） 2、植物脱毒 植物组织培养技术有哪些具体的应用? 1、植物快速繁殖 次生代谢产物是一类细胞生命活动非必需的小分子有机化合物。 植物细胞除了能诱导形成完整植株外， 还能像微生物一样在生物反应器里进行大规模的悬浮培养， 用于生产重要的植物次生代谢产物。 所以，紫杉醇的产量受到很大限制。 例如，紫杉醇是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物， 它是迄今为止发现的最好的天然抗癌药物之一。 红豆杉属植物树皮中紫杉醇的含量极低，而且树种生长缓慢。 通过剥树皮来提取紫杉醇，会导致红豆杉大量死亡。 通过对红豆杉细胞的悬浮培养，可以从中分离出高纯度的紫杉醇。 植物细胞培养技术可以解决这一难题。 通过植物细胞大规模培养获得的次生代谢产物 还包括其他药物、食品、调料、香精和颜料等 白菜和甘蓝能不能通过杂交育种培育出白菜-甘蓝？为什么？ 不能， 二者之间存在生殖隔离 有什么办法可以打破二者之间的生殖隔离，解决远缘杂交不亲和的困局？ 常见的原生质体制备方法包括机械分离或酶解分离，其中酶解分离法使用更为广泛。 第一步：需要去除细胞壁以制备原生质体 （即去除了细胞壁的细胞） 第一步：需要去除细胞壁以制备原生质体 （即去除了细胞壁的细胞） 第二步：通过物理或化学方法诱导其融合。 这就需要使用一系列的方法将发生了融合的杂合细胞筛选出来。 由于诱导操作对于细胞融合没有选择性且融合效率并不高， 因此，除了形成不同类型的融合细胞外， 还会存在大量未融合的细胞， 第一步：需要去除细胞壁以制备原生质体 （即去除了细胞壁的细胞） 第二步：通过物理或化学方法诱导其融合。 第三步：诱导细胞壁再生，得到完整的杂合细胞。 第四步：通过植物组织培养培养出完整的杂合植株。 本堂小结 1、植物组织培养技术 基于植物细胞的全能性理论， 并最终发育成完整植株，这一过程称为植物组织培养。 将离体的植物细胞、组织或器官（外植体）在适宜的培养条件下经脱分化形成愈伤组织， 然后经过再分化，形成芽、根 2、植物组织培养技术的应用 植物快速繁殖 生产次生代谢产物（紫杉醇） 植物脱毒 单倍体育种 3、植物体细胞杂交技术 并使之分化再生，最终形成新植物体的技术。 又称为植物原生质体融合， 是指将不同来源的植物细胞在一定条件下融合形成杂合细胞， Lavf58.28.100 $$