2.1.2植物细胞工程的应用 课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1节 植物细胞工程 二、植物细胞工程的应用 人教版（2019）选择性必修3 36007 36008 学习目标 01 能阐明植物细胞工程在生产实践中有哪些应用。 02 能说明植物细胞工程应用于生产实践的主要优势。 2 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 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？ 新课导入 36007 36008 3 铁皮石斛的工厂化生产 新课导入 36007 36008 4 (1)概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫 作微型繁殖技术。 外植体 愈伤组织 人工胚状体 (或根/芽) 幼苗 脱分化 再分化 完整植株 一般为无性生殖 植物细胞的全能性 一、植物繁殖的新途径 1.快速繁殖 （2）生殖方式 （3）原理 36007 36008 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选材少，繁殖率高，便于自动化管理 一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。 试管苗大规模培养 （4）优点： （5）实例： 36007 36008 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。 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。 石斛 【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 36007 36008 多肉也可进行叶插繁殖 注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术 1.选取多肉上健康、饱满的叶片。 2.用剪刀或直接用手轻轻掰下叶片。 3.平放沙床，叶片间隔相聚2~3厘米 4.叶片切口不要碰脏，摆放通风处2~3天晾干 5.待叶片晾干后移至半阴处养护。 6.约2~3周后生根，或从叶基处长出不定芽 7.叶插成功 36007 36008 实际问题：生姜是药食两用的经济作物，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%。 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。 36007 36008 马铃薯 草莓 香蕉 脱分化 愈伤组织 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 再分化 脱毒苗 2、作物脱毒 36007 36008 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； （4）脱毒产品 甘蔗 香蕉 马铃薯 菠萝 脱毒草莓 36007 36008 1.葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。( ) 2.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。( ) 3.取茎尖分生组织进行组织培养，可获得抗毒苗。( ) 4.作物脱毒与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。（ ） 5.从植物体上获取任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定都完全一致。（ ） × × × × √ [注意] 脱毒苗 ≠ 抗毒苗 体细胞 VS 花粉（生殖细胞） 没有经过组织培养 顶端分生区附近（如茎尖） 当以花粉为外植体进行植物组织培养时，得到的植株与亲本性状还一致吗？ 当堂判一判： 36007 36008 实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：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。如何解决育种时间过长的问题？ P： 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt ↓ 第1年 ↓ × 选育出需要 的矮抗纯种 F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt 矮抗 传统方法： 杂交育种 第2年 第3年 × 生长 ddTT F3 第4年 36007 36008 配子： DT Dt dT dt 单倍体幼苗： DT Dt dT dt 花药离体培养 秋水 仙素 第2年 DDtt ddTT ddtt 纯合体: DDTT 矮抗 P 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt 第1年 单倍体育种 选择矮秆抗病即为新品种 1.单倍体育种 选择亲本 有性杂交 F1代 花粉离体培养 单倍体植株 诱变 染色体加倍 可育纯合子 选择所需类型 （1）过程 （2）原理： 染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。 二、作物新品种的培育 36007 36008 （3）优点： ①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。 杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。 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。 （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。 36007 36008 水稻 小麦 柏树 36007 36008 （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 抗病、抗盐、含高蛋白、高产 突变体 变异是不定向 2、突变体的利用 36007 36008 （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 36007 36008 1.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： ①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。 ②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。 ③在植物的抗虫、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。 ④含量很低，从植物组织中提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。 三、细胞产物的工厂化生产 36007 36008 2.细胞产物的工厂化生产的概念： 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。 3.特点： 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 4.实例： 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。 36007 36008 5.细胞产物的工厂化生产的过程 外植体 脱分化 愈伤组织 细胞产物 培养、提取 注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。 工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程： 人参根 　 愈伤组织 　　 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖　　 提取人参皂甙干粉 脱分化 培养选择 破碎细胞 放入发酵罐 36007 36008 利用植物细胞培养技术来大量生产紫杉醇 36007 36008 22 “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。 到社会中去 36007 36008 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 36007 36008 $$