2.1 植物细胞工程（第三课时）-【精讲课堂】2024-2025学年高二生物同步教学实用课件（人教版2019选择必修3）

第1节 植物细胞工程 （第三课时） 以信息技术为支撑；以现代教育教学理论为指导；强调新型教学模式的构建；教学内容具有更强的时代性和丰富性；教学更适合学生的学习需要和特点。信息化教学不仅仅是在传统教学的基础上对教学媒体 和手段的改变,而且是以现代信息技术为基础的整体的教学体系的一系列的改革和变化。 授课人：大道至简 微信：a533722113333 第二章 细胞工程 1 核心素养 1.生命观念：简述植物组织培养和植物体细胞杂交的原理和过程。 2.科学思维：说明植物组织培养和植物体细胞杂交的原理；以流程简图的形式表示植物组织培养技术和植物体细胞杂交的过程。 2．社会责任：查阅资料，尝试探究植物生长素和细胞分裂素使用比例对植物组织培养的影响。 2 中华九大仙草之首——铁皮石斛[hú]（视频） 铁皮石斛，兰科石斛属植物，茎直立、圆柱形，花期3～6月，生于海拔1600m左右的山地半阴湿的岩石上。铁皮石斛富含某些糖类和生物碱，可以用来提取药物。 一、植物繁殖的新途径 （一）快速繁殖： 1.概念： 2.原理： 植物细胞的全能性 3.过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 根芽 完整植株 试管苗 4.优点： 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。 也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 （一）快速繁殖： 植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 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。 5.运用实例： 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：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。 兰花：名贵花卉，具有极高的观赏价值，入药。 一、植物繁殖的新途径 马铃薯病毒苗原因 （二）作物脱毒： 1.作物脱毒的原因： 作物病毒积累 马铃薯、草莓和香蕉等通常是用无性繁殖的方式进行繁殖的，它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。。脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 一、植物繁殖的新途径 取材：分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒） (植物组织培养) 脱毒苗 （二）作物脱毒： 2.脱毒部位及方法： 4.脱毒苗优点： 3.原理： 植物组织培养（全能性） 脱毒作物的产量高、品质好 脱毒苗不等于抗毒苗 一、植物繁殖的新途径 （二）作物脱毒： 5.脱毒作物实例： 目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 香蕉 脱毒草莓 普通草莓 甘蔗 菠萝 一、植物繁殖的新途径 P： 紫色非甜玉米 AASS × 白色甜玉米 aass F1 紫色非甜玉米 AaSs ↓ 第1年 ↓ × 选育出需要 的纯种 F2 A_S_ A_ss aaS_ aass 紫甜 第2年 第3年 × 生长 A_ss F3 第4年 实际问题： 传统的育种方法： 原理： 缺点： 现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？ 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 多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种 如何解决育种时间过长的问题？ 二、作物新品种的培养 二、作物新品种的培养 （一）单倍体育种： 配子： AS As aS as 单倍体幼苗： AS As aS as 花药离体培养 秋水 仙素 第2年 AAss aaSS aass 纯合体: AASS 紫甜 紫色非甜玉米 AASS × 白色甜玉米 aass F1 紫色非甜玉米 AaSs 第1年 选择矮秆抗病即为新品种 1.过程 2.原理： 染色体数目变异、植物细胞的全能性 3.优点： ①明显缩短育种年限; ②是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料；③后代大多都是纯合体，能稳定遗传。 缺点：操作复杂 （一）单倍体育种： 4.实例： 在单倍体育种领域，我国科学家作出了突出贡献： 早在1974年就成功地培育出世界上第一个单倍体作物新品种——单育1号烟草； 后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。 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 二、作物新品种的培养 （二）突变体育种： 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(射线、化学物质等)的影响而产生突变。从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 3.原理： 2.过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 筛选培育 新品种 诱变处理 突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。 二、作物新品种的培养 （二）突变体育种： 4.优点： 5.缺点： 提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。 突变具有不定向性和低频性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。 抗除草剂白三叶草 6.实例： 二、作物新品种的培养 能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？紫杉醇是什么？ 紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性。 三、细胞产物的工厂化生产 植物的代谢产物 细胞产物的工厂化生产的目标产物：次生代谢产物。 生物生长和生存所必需的代谢活动(糖类,脂质,蛋白质,核酸等) 酚类、萜类和含氮化合物等） 初生代谢物： 次生代谢物： 植物细胞培养技术 生产速度快 概念： 不是植物基本的生命活动所必需的产物，是一类小分子有机化合物。 种类： 生产的技术手段： 优点： 1.生产方法： 从植物组织提取： 缺点： 植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源； 有些产物不能或难以通过化学合成途径得到。 工厂化生产： 含义：利用植物细胞培养（是指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）来获得目标产物的过程。 优点：快速高效，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。 一种用于植物细胞培养的反应器 三、细胞产物的工厂化生产 2.过程： 外植体 细胞悬液 脱分化 细胞产物 愈伤组织 分散开 培养提取 蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱 该过程中是否需要培养得到完整植株？_____________ 一般不需要 三、细胞产物的工厂化生产 紫草→紫草宁 世界首例药用植物细胞工程产品 —— 紫草宁 3.实例： 紫草宁的生产： 本质：是从紫草细胞中提取的一种药物和色素。 作用：具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。 生产：20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。 三、细胞产物的工厂化生产 红豆杉→紫杉醇 我国科学家筛选出高产紫杉醇细胞 3.实例： 紫杉醇的生产： 本质：存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物。 作用：具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。 生产： 传统方法：从红豆杉的树皮和树叶中提取，缺点是野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。 成就：我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。 三、细胞产物的工厂化生产 我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域取得了很大的进展。 3.实例： 目前，我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。以人参为例： 我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织； 后来又实现了利用人参细胞培养来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。 三、细胞产物的工厂化生产 外植体 ↓ 愈伤组织 ↓ 胚状体 ↓ 试管苗 ↓ 植株 再分化 +人工种皮 +人工胚乳 人工 种子 保持优良性状 快速大量繁殖 微型 繁殖 作物 脱毒 选择根尖 茎尖、芽尖 脱分化 选择花粉 培养 单倍体 纯合体 加倍 单倍体育种 化学物理因素诱导筛选 突变体利用 培养、提取 代谢产物 细胞产物的工厂化生产 ③ ①植物繁殖新途径 ②作物新品种的培育 总结 1.下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是（ ） A.利用组织培养技术培养脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种 B.利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状 C.利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产 D.利用体细胞杂交技术获得“白菜-甘蓝”，克服生物远缘杂交不亲和障碍 A 课堂练习 2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（ ） A.人工诱导基因突变 B.选择优良品种进行杂交 C.进行远缘植物体细胞杂交 D.取茎尖分生组织进行组织培养 课堂练习 D 3.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是( ) A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期 B.通过过程①②得到的植株既有纯合子又有杂合子 C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激素 或植物生长调节剂 D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限 课堂练习 B 4.将紫草细胞进行细胞培养，诱导其脱分化产生愈伤组织，再对愈伤组织进行悬浮培养使其大量增殖，以获取大量的紫草宁。下列关于紫草宁的工厂化生产的叙述，错误的是(　　) A.细胞产物的工厂化生产是植物细胞工程的重要用途之一 B.培养过程中需要脱分化形成愈伤组织，然后悬浮培养愈伤组织细胞 C.培养的愈伤组织需要经过再分化产生特定的组织细胞后才能产生特定的细胞产物 D.培养的细胞收集后一般要破碎提取有效成分 课堂练习 C Lavf58.51.100 FormatFactory : www.pcfreetime.com Lavf58.33.100 花粉幼苗A植株B $$