2.1.2 植物细胞工程的应用-【堂堂清】2024-2025学年高二生物下学期同步精品课件（2019人教版选择性必修3）

2.1.2 植物细胞工程的应用 本节聚焦： 1.植物细胞工程在生产实践中有 哪些应用？ 2.植物细胞工程应用于生产实践 的主要优势是什么？ 植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，并取得了显著的社会效益和经济效益。 下面，我们将以枇杷为例，了解植物细胞工程的应用。 从社会中来 【资料1】“枇杷，秋萌，冬花，春实，夏熟，备四时之气，非他物可与比者”——《群芳谱》(明代，王象晋) 【资料2】枇杷果实甜香可口，营养丰富，深受消费者喜爱，且其具有很高的药用价值，花、果实、叶、根和树皮均可入药，具有止咳、清热、润肺、健胃、利尿等功效。 【资料3】我国枇杷产量占世界总产量70%, 莆田是主要产区之一。枇杷是山区果农的重 要创收作物和推动乡村振兴工作的有力抓手。 枇杷 从社会中来 请运用所学知识为枇杷果农增收入，为枇杷产业谋发展? 思考 【思路】 ①改善枇杷的 ； ②提高枇杷的 ； ③对枇杷进行 ； 品质 产量 深加工 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【资料4】枇杷是二倍体植物(2N=34)，按肉色分为黄肉与白肉两大类。两类枇杷品质各有千秋，与白肉类枇杷相比，黄肉类枇杷具有易栽培，产量高，抗裂果，耐贮运等优点。 已知黄肉性状(A)对白肉性状(a)为显性。某科研团队预获得能稳定遗传的黄肉枇杷用于某项枇杷种质研究。传统杂交育种出一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选，有什么育种方法能显著缩短育种年限吗？ 思考 单倍体育种 获得： . 枇杷（二倍体植物） 获得： . 获得： . 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【任务1】请写出单倍体育种的流程。 花药(花粉)离体培养 单倍体植株 人工诱导染色体数目加倍 纯合二倍体 选择 优良品种 通过花药离体培养获得的单倍体， 基因型是什么？能稳定遗传吗？ 思考 A或a 不能稳定遗传，单倍体一般高度不育。 [扩展]理论上，通过花药离体培养 得到的植株可以分为两类： ①花粉发育而来的 ； ②由组成花药隔、花药壁等体细胞 发育而来的 。 单倍体 二倍体 注：花粉不是单倍体。 注：花药离体培养是特殊的植物组织培养技术；其中花药（花粉）是外植体。 获得： . 枇杷（二倍体植物） 获得： . 获得： . 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【任务1】请写出单倍体育种的流程。 花药(花粉)离体培养 单倍体植株 人工诱导染色体数目加倍 纯合二倍体 选择 优良品种 ①秋水仙素处理； ②低温诱导； 可以通过什么方法诱导 染色体数目加倍？ 思考 注：花粉不是单倍体。 获得： . 枇杷（二倍体植物） 获得： . 获得： . 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【任务1】请写出单倍体育种的流程。 花药(花粉)离体培养 单倍体植株 人工诱导染色体数目加倍 纯合二倍体 选择 优良品种 如何判断纯合二倍体植株的基因型？ 思考 [扩展]由于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。 观察果肉颜色。 黄色果肉植株的基因型为 ； 白色果肉植株的基因型为 。 AA aa 注：花粉不是单倍体。 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【小结1】单倍体育种的优点： ① ； 原因：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，常需要5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。 ② ； 原因：大多数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。 极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力 可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【资料5】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。科学家从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种枇杷。(书本P41) 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【任务2】请写出诱变育种（获得突变体）的流程。 获得： . 幼嫩的枇杷茎端(外植体) 获得： . 获得： . 脱分化 愈伤组织 突变体 筛选培育 新品种 再分化 培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？ 思考 诱变处理 提示：愈伤组织细胞分裂旺盛， 细胞要进行 ， 此时易发生 。 DNA分子复制 基因突变 枇杷新品种的培育 01 如何培育枇杷优良品种 核心问题一： 【任务2】请写出诱变育种（获得突变体）的流程。 获得： . 幼嫩的枇杷茎端(外植体) 获得： . 获得： . 脱分化 愈伤组织 突变体 筛选培育 新品种 再分化 诱导分化得到的突变体都可以 利用吗？为什么？ 思考 诱变处理 提示： ； 因为 。 不一定 突变具有不定向性 枇杷繁殖的新途径 02 如何快速繁殖枇杷优良品种 核心问题二： 【资料6】植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术，是一种用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。它不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。(书本P39) 果农可以利用植物的快速繁殖技术 实现枇杷的大量繁殖吗？ 思考 可以。 枇杷繁殖的新途径 02 如何快速繁殖枇杷优良品种 核心问题二： 植物组织培养技术为何能够实现枇杷的大量繁殖？ 这与植物组织培育过程中的哪一阶段最相关？ 思考 提示：植物组织培养之所以可以进行快速繁殖， 是因为植物组织培养到 阶段，细胞进行 分裂， 细胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞， 然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成 。并且， 植物组织培养在实验室进行，受 等条件限制较小。 愈伤组织 有丝 新植株 季节、气候 快速繁殖中能否用花粉作为外植体？为什么？ 思考 不能；因为用花粉作外植体可能会出现性状分离。 枇杷繁殖的新途径 02 如何快速繁殖枇杷优良品种 核心问题二： 【资料7】枇杷种质的好坏会直接影响枇杷的产量和品质，有些种植户会通过扦插（一种无性生殖）来繁殖枇杷，他们发现若植株感染病毒，则扦插成活的后代也极易感染病毒，最终导致枇杷产量降低，品质变差。 【资料8】早在20世纪50年代，科学家就发现植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒。(书本P40) 根据上述资料，我们在利用植物组织培养技术实现枇杷的 大量繁殖时，应注意什么？ 思考 应切取一定大小的茎尖（作为外植体）进行组织培养， 再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。 枇杷繁殖的新途径 02 如何快速繁殖枇杷优良品种 核心问题二： 经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？ 思考 提示：脱毒苗不抗病毒；“脱毒”与“抗毒”不同， ①“脱毒”指的是： ； ②“抗毒”指的是： 。 能抵抗病毒的感染 本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少 脱毒苗的优点是：可以提高作物的产量和品质。 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 【资料9】熊果酸(UA)和齐墩果酸(OA)是存在于大部分植物中的一种天然三萜类化合物，属于植物细胞的次生代谢物，具有保肝、抗炎、促免疫、降血脂、抗衰老等疗效，近年来发现二者还是有效的抗癌药物。 【资料10】熊果酸(UA)和齐墩果酸(OA)的结构复杂，人工合成困难。目前UA和OA的提取主要以成年枇杷叶为原料采用有机溶剂提取，存在分离量少、纯度低、溶剂消耗量大等局限。 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 【相关概念】 ① 代谢： 生物生长和生存所必需的代谢活动， 在整个生命过程中它一直进行着。 ② 代谢： 不是生物生长所必需的， 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。 初生 次生 初生代谢物： 有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。 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)。注：不是植物基本的生命活动所必须的产物。 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 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，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。 请根据我们学过的知识，写出一条获得次生代谢物的有效途径。 思考 【资料9】熊果酸(UA)和齐墩果酸(OA)是存在于大部分植物中的一种天然三萜类化合物，属于植物细胞的次生代谢物，具有保肝、抗炎、促免疫、降血脂、抗衰老等疗效，近年来发现二者还是有效的抗癌药物。 【资料10】熊果酸(UA)和齐墩果酸(OA)的结构复杂，人工合成困难。目前UA和OA的提取主要以成年枇杷叶为原料采用有机溶剂提取，存在分离量少、纯度低、溶剂消耗量大等局限。 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 【任务3】请写出一条获得次生代谢物的有效途径。 一种用于 植物细胞培养 的发生器 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。 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 植物细胞培养=植物组织培养？ 思考 植物组织培养 植物细胞培养 概念 将 的植物器官、组织或细胞等， 培养在 上， 给予 ， 诱导其形成 的技术。 在 条件下， 对 . 进行培养使其 的技术。 目的 原理 离体 人工配制的培养基 适宜的培养条件 完整植株 离体 单个植物细胞或细胞团 增殖 获得植物体 植物细胞的全能性 获得细胞产物 细胞增殖 枇杷细胞产物的工厂化生产 03 如何做大做强枇杷深加工 核心问题三： 植物细胞培养技术是工厂化生产相关代谢产物的一条有效途径，在生产中通常要培养到什么阶段？为什么？ 思考 提示： 阶段； 因为此时 。 愈伤组织 细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成 利用植物细胞培养技术进行工厂化生产相关代谢产物 有什么特点和意义？ 思考 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制， 因此对于社会、经济和环境保护具有重要的意义。 随堂小结·植物细胞工程的应用 植物细胞工程的 应用 快速繁殖技术 作物脱毒 单倍体育种 突变体的利用 次生代谢物 植物细胞培养 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 随堂小练·书本P42 1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。 (1)用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。( ) (2)细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件, 提高了单个细胞中次生代谢物的含量。( ) 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 √ × D $$