2.1 植物细胞工程 课件 2024—2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第 2 章 细胞工程 选择性必修3 第1节：植物细胞工程 第2节：动物细胞工程 第3节：胚胎工程 照片中两只可爱的小猴,分别叫“中中”和“华华”,它们诞生于2017年,一出生就轰动了全世界,这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗?在这之前,科学家培育了胚胎细胞克隆猴,你知道两者有什么不同吗?其实,自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊(Dolly )诞生以来,人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜,但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢? 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展,培育克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来,细胞工程领域成果迭出,方兴未艾。 细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。 原理和方法 操作水平 目的 分类 细胞生物学、分子生物学和发育生物学 细胞器、细胞或组织 获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品 动物细胞工程和植物细胞工程 什么是细胞工程 细胞工程的发展历程 科技探索之路 提出细胞全能性 发现胡萝卜体细胞可分化为胚 获得原生质体 花粉培育成胚 诱导种间原生质体融合 发现Ti质粒 1.植物细胞工程的发展历程 1902年 1958年 1960年 1964年 1971年 1974年 1902年 哈伯兰特 提出细胞全能性的理论，但相关的实验尝试没有成功。 1958年 斯图尔德 发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。 1960年 科金 用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。 1964年 古哈 在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。 1971年 卡尔森 诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。 1974年 土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。 1.植物细胞工程的发展历程 首例胚胎移植成功 首创动物组织体外培养法 发现哺乳动物精子获能现象 体细胞核移植成功 试管家兔诞生 创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 分离和培养小鼠胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 2.动物细胞工程的发展历程 6 1890年 希普将安哥拉兔的胚胎移入比利时兔的输卵管内，得到了两只安哥拉兔，这是世界上胚胎移植成功的首例。 1907年 哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法 1951年 张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象 1958年 格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。同一时期，我国科学家童第周等开展了鱼类细胞核移植工作。 1959年 试管家兔诞生。之后，多种试管动物相继出生。 1975年 米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术 2.动物细胞工程的发展历程 1978年 小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵阳胚胎获得了同卵羔羊。 1996年 世界上第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生。随后多种克隆动物相继问世。 1981年 埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞 2006年 山中伸弥等获得了诱导多能干细胞。我国科学家用这种细胞培育出了小鼠。 2014年 世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。 2017年 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 2.动物细胞工程的发展历程 第1节：植物细胞工程-1 植物细胞工程的理论基础是什么？ 什么是植物组织培养技术? 怎样进行菊花的组织培养？ 选择性必修3 “其芽茸茸，其叶青青,犹绿衣郎,挺节独立,可敬可慕。迨夫花开，凝情瀼露，万态千妍，薰风自来，四坐芬郁，岂非入兰室乎！岂非有国香乎！”这是我国历史上第一部兰谱——《金漳兰谱》(宋·赵时庚)中对兰花的一段描述。从古至今,我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低;传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题,如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了。 如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？ 国画作品——兰 从社会中来 利用植物组织培养技术可大量、快速培育兰花。 兰花是观赏植物中最常见的一类依靠植物组织培养繁育种苗的植物，其组培苗的数量约占观赏植物组培苗总量的40% 一、植物细胞工程的基本技术 植物细胞具有全能性 细胞经过分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。 ①定义 ②原因 高度分化的细胞仍含有该物种的全部遗传信息，具有发育成完整个体所需要的全套基因。 叶子 花瓣 花粉 细胞 植物体 理论基础 植物细胞具有全能性 ③细胞全能性大小的分析 体细胞全能性与细胞分化程度 体细胞全能性与细胞分裂能力 不同类型细胞的全能性 不同生物细胞的全能性 分化程度低的＞分化程度高的 分裂能力强的＞分裂能力弱的 受精卵＞生殖细胞＞体细胞 受精卵＞干细胞＞体细胞 植物细胞＞动物细胞 一、植物细胞工程的基本技术 植物组织培养技术 植物体细胞杂交技术 基本技术 1.植物组织培养技术 高度分化的植物组织的细胞的全能性表现的技术 植物细胞工程的基本技术 叶子 花瓣 花粉 细胞 植物体 植物组织培养技术 1.植物组织培养技术 ①定义 植物组织培养(plant tissue culture)是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 探究·实践：菊花的组织培养 植物细胞具有全能性。 1.实验原理 在一定植物激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过脱分化和再分化形成完整的植株。 外植体 愈伤组织 芽、根 植株 脱分化 再分化 ①相关概念 外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞。 脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。 愈伤组织：细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、呈无定形状态的薄壁细胞团。 1.实验原理 外植体 愈伤组织 芽、根 植株 脱分化 再分化 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程。 植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键。 生长素和细胞分裂素的比例和浓度都会影响植物细胞的发育方向。 ②植物激素 1.实验原理 外植体 愈伤组织 芽、根 植株 脱分化 再分化 生长素/细胞分裂素适中→利于愈伤组织的形成 生长素/细胞分裂素低→利于芽的分化 生长素/细胞分裂素高→利于根的分化 1.了解植物组织培养的基本原理 2.了解生长素和细胞分裂素的浓度、用量的比例对菊花愈伤组织形成和分化的影响。 3.尝试进行植物组织培养 2.实验目的 外植体 愈伤组织 芽、根 植株 脱分化 再分化 3.材料用具 幼嫩的菊花茎段 培养基 体积分数为70%的酒精 质量分数为5%的次氯酸钠 无菌水 材料 锥形瓶 超净工作台 高压蒸汽灭菌锅 烧杯 用具 酒精灯 培养箱 培养皿 解剖刀 镊子 （细胞分裂旺盛） 4.实验步骤 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 ①外植体消毒 用酒精擦拭双手和超净工作台面 流水冲洗外植体 (幼嫩的茎段) 酒精消毒 30s 无菌水清洗2~3次 次氯酸钠溶液处理30min 无菌水清洗2~3次 ②外植体切段 消毒过的外植体 置于无菌培养皿 用无菌滤纸 吸去表面水分 用解剖刀将外植体切成0.5~1cm长的小段 ③接种外植体 在酒精灯火焰旁， 将外植体的1/3~1/2插入 诱导愈伤组织的培养基中。 用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上做好标记。 接种时注意外植体的方向，不要倒插。 接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。 每次使用后的器械都要灭菌。 ④诱导愈伤组织 诱导愈伤组织一般不需要光照。 将接种了外植体的锥形瓶置于18~22℃的培养箱中培养。 在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 诱导芽和根期间需要给予适当时间和强度的光照 培养15~20d后，将生长良好的愈伤组织转接到生芽培养基上 长出芽后，再将其转接到诱导生根的培养基上 ⑤诱导芽和根 进一步诱导形成试管苗 （有利于叶片中叶绿素的合成） ⑥移栽 打开封口膜，让试管苗在培养箱内生长几日。 用流水清洗掉根部的培养基 将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。 每天观察并记录生长情况。 适时浇水、施肥，直至开花 离体 无菌 适宜培养基 适宜的外界条件(温度、光照、气体等) 外植体 愈伤组织 试管苗 植物体 脱分化 再分化 移栽 黑暗 光照 水 琼脂 有机物 无机物 植物激素 蔗糖：提供能量、调节渗透压。 植物激素：主要是生长素和细胞分裂素。 4.实验步骤 总结 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 5.结果分析与评价 1.接种3~4d后，检查外植体的生长情况，统计有多少外植体被污染，有多少能正常生长，并分析它们被污染的原因。 用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长,如一些细菌、真菌等的生长。培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃,因此要进行严格的无菌操作。 导致外植体被污染的原因可能有:培养基、接种工具灭菌不彻底;外植体消毒不彻底;操作过程不符合无菌操作要求等。 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 5.结果分析与评价 2.你培养出愈伤组织了吗？如果培养出来了，从刚接种的外植体到长出愈伤组织经历了多少天？这些愈伤组织进一步分化出芽和根了吗？ 观察实验结果,看看是否培养出了愈伤组织,记录多长时间长出了愈伤组织。 从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2周左右的时间。统计更换培养基后愈伤组织进一步分化成芽和根的比例和时间。 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 5.结果分析与评价 3.观察外植体的分化情况，填好结果记录表，并及时分析结果。 做好统计和对照,填好结果记录表、培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要做好实验记录,可以分组配制不同的培养基,如诱导愈伤组织的培养基、诱导生芽的培养基等，还可以进行不同配方的比较。 ①外植体消毒 ②外植体切段 ③接种外植体 ④诱导愈伤组织 ⑤诱导芽和根 ⑥移栽 5.结果分析与评价 4.你培育的幼苗移栽到露地后，能够正常生长吗？ 生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基,又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒,可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h。掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可以在课后统计移裁的成活率,看看移栽是否合格。 拓展：植物组织培养的两种途径 胚状体 途径 器官发生途径 直接途径 间接途径 直接途径 间接途径 外植体 胚状体 幼苗 愈伤组织 外植体 胚状体 幼苗 外植体 幼苗 芽 根 愈伤组织 外植体 芽 幼苗 根 拓展：植物组织培养的两种途径 胚状体 途径 胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物，因而统称为体细胞胚或胚状体。 拓展：植物组织培养的两种途径 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽 诱导生根 移栽成活 器官发生途径 第1节：植物细胞工程-2 什么是植物体细胞杂交技术? 选择性必修3 地上长番茄，地下长马铃薯(如右图) 番茄—马铃薯(理想图) 如何生产该植物？ 番茄 马铃薯 番茄—马铃薯 ？ 植物体细胞杂交技术 1.过程 二、 植物体细胞杂交技术 A细胞 B细胞 A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 愈伤组织 杂种植株 移栽后的植株 1.过程 A细胞 B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 ① 酶解法 ①植物细胞去掉细胞壁，获得原生质体。 利用酶的专一性。 用纤维素酶和果胶酶水解。 去壁 ① 酶解液常加入山梨醇和甘露醇稳定渗透压，防止原生质体渗透吸水涨破或渗透失水收缩。 方法 稳定渗透压 1.过程 A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 ②融合 ②诱导两个原生质体融合 物理方法： 电融合法、离心法等 化学方法： 聚乙二醇(PEG)融合法 高Ca2+—高pH融合法 细胞膜具有流动性 原理 方法 是杂交过程中的一个关键环节。 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 1.过程 ③再生新壁 ③融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞。 是杂交成功的标志。 直接参与此过程中的主要细胞器是？ 高尔基体 思考1：诱导融合后，培养基中有几种类型的杂种细胞(不考虑多细胞融合)？ 5种：A、B、AA、BB、AB 选出AB型(杂种) 细胞的方法： 方法1：互补选择法 第一次培养在适合A不适合B的条件下 第二次培养在适合B不适合A的条件下 淘汰B和BB型的细胞 淘汰A和AA型的细胞 选出AB型细胞 方法2：融合前两个亲本有可分辨的明显标记 亲本1：来自愈伤组织 亲本2：来自叶肉细胞(含叶绿体) 选出AB型(杂种) 细胞的方法： 细胞壁薄且含有叶绿体的细胞 选择 方法3：利用抗性互补 亲本1：对放线菌素D有抗性，但在MS培养基不能超过50个世代 亲本2：对放线菌素D敏感，但能在MS培养基生生长。 将杂种细胞培养在含有放线菌素D的MS培养基上即可。 思考2：杂种细胞的染色体数是多少？杂种细胞染色体组数是多少？ 两亲本染色体数之和 两亲本染色体组数之和 无性繁殖，育种过程中不遵循孟德尔定律 染色体数目变异 两亲本染色体数之和。2n+2m 两亲本染色体组数之和。2+2 两亲本基因型之和。AabbccDd 再生出细胞壁 （杂种细胞） 愈伤组织 杂种植株 移栽后的植株 脱分化 再分化 ④利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成杂种植株。 1.过程 愈伤组织 杂种植株 移栽后的植株 A细胞 B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 去壁 融合 再生新壁 脱分化 再分化 移栽 1.过程 总结：植物体细胞杂交技术 正在融合的原生质体 杂种细胞 2.定义 植物体细胞杂交技术(plant somatic hybridiza-tion)是指将不同来源的的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培养成新植株的技术。 愈伤组织 杂种植株 A细胞 B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 去壁 融合 再生新壁 脱分化 再分化 植物细胞融合 植物组织培养 正在融合的原生质体 杂种细胞 3.原理 植物细胞融合 植物组织培养 细胞膜具有流动性 和 植物细胞具有全能性 愈伤组织 杂种植株 A细胞 B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 去壁 融合 再生新壁 脱分化 再分化 正在融合的原生质体 杂种细胞 打破远缘亲本杂交不亲和的障碍。大大扩展杂交的亲本组合范围。 植物体细胞杂交技术可用于多倍体育种。 加倍 植物体细胞杂交育种 杂交育种诱导多倍体 四倍体 四倍体 二倍体 4.优点 5.缺点 番茄—马铃薯(理想图) 有可能杂交不成功，即使杂交成功不能按照人们的要求表现出双亲杂合的性状。 生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。 马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 6.实例 成功的实例 白菜 — 甘蓝 烟草 — 海岛烟草 胡萝卜 — 羊角芹 普通小麦 — 长穗偃麦草 我国科学家培育出了多种柑橘属不同种间的杂种植株。 芦柑、柠檬、橙子 柚子、橘子、枸橼 第1节：植物细胞工程-3 选择性必修3 植物细胞工程的应用 植物细胞在生产实践中有哪些应用？ 植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？ 二、植物细胞工程的应用 1.植物繁殖的新途径 ①快速繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 被人们形象地称为植物的快速繁殖技术。 a.定义 外植体 愈伤组织 试管苗 脱分化 再分化 b.特点 保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 也叫做微型繁殖技术。 ①快速繁殖 兰花的快速繁殖 c.实例 20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。 目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。 我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。 ①快速繁殖 c.实例 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模 铁皮石斛的产业化育苗 ①快速繁殖 d.应用 经济林木 濒危植物 优良观赏植物 无性繁殖作物 苗木 快速繁殖 1.植物繁殖的新途径 ②作物脱毒 马铃薯 a.作物病毒积累 草莓 香蕉 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.植物繁殖的新途径 ②作物脱毒 b.脱毒方法 取材：顶端分生区（如茎尖：病毒极少，甚至无毒） 组培 脱毒苗 c.优点 明显提高农作物的产量和品质 d.实例 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。 2.植物新品质的培育 ①单倍体育种 a.方法 花药离体培养 人工诱导染色体加倍 b.步骤 优良品种 花药 花粉 离体培养 单倍体 纯合二倍体 人工诱导 染色体加倍 选择 b.步骤 取花药 单倍体幼苗 脱分化 纯合二倍体 人工诱导染色体加倍 优良品种 选择 ①单倍体育种 愈伤组织 再分化 花药离体培养 明显地缩短育种年限 c.优点 大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易出现， c.优点 Aa A a AA aa 单倍体(n) 纯合二倍体(2n) 二倍体(2n) 因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 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 d.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。 2.植物新品质的培育 ②突变体的利用 a.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。从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。 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 2.植物新品质的培育 ②突变体的利用 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 突变体育种的原理是突变，诱变育种的原理是基因突变。 突变 = 基因突变 ＋ 染色体变异 b.实例 已经筛选到如下突变体 抗病 抗盐 高产 高蛋白 抗花叶毒病的甘蔗 抗盐碱的烟草 ①次生代谢物 植物代谢产生一些不是植物基本生命活动所必需的产物——次生代谢物。 3.细胞产物的工厂化生产 初生代谢产物 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动,因此在整个生命过程中它一直进行着。 初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。 次生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。 ①次生代谢物 化学本质 作用 应用 直接获取困难 化学合成困难 利用植物细胞培养来获得目标产物 细胞产物的工厂化生产 小分子有机物(酚类、萜类和含氮类) 植物抗病、抗虫 药物、香料、色素 含量低、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 ②植物细胞培养(细胞产物工厂化生产) 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 ③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。 ④实例 世界首例药用植物细胞工程产品 —— 紫草宁 作用： 来源： 紫草细胞中提取的一种药物和色素 抗菌、消炎、抗肿瘤 ④实例 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。 我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织。 近年来又实现了利用人参细胞培养来生产人参皂苷。 我国科学家筛选出高产紫杉醇细胞 来源：红豆杉属植物(濒危植物)体内产生一种次生代谢产物 作用：具有高抗癌活性，已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗 传统生产方法：从红豆杉树皮和树叶中提取 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 总结：植物细胞工程的应用 一、概念检测 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 二、拓展应用 1.紫色非甜玉米(基因型为AASuSu)和白色甜玉米(基因型为aasusu)杂交(Su和su代表一对等位基因),得到的F1(AaSusu)再进行自交,F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法,应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米?如果利用花药培养的技术,又应该怎样做呢?请你设计相关实验的思路。 F2中的紫色甜玉米的基因型可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法,将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米(aasusu)进行测交,可以选择出基因型为AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐,耗时也较长,需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合,如果利用花药培养的技术获得单倍体植株,再经过诱导染色体加倍,就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。 二、拓展应用 2.甜叶菊是一种菊科植物,植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右,而它的热量却很低,所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小,发芽率低,种子繁殖遗传性状不稳定;而扦插植株的根系弱,且需要原始材料多,这些都会限制甜叶菊的生产。 假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人,该公司当前运行状况良好,但一直未能解决种子发芽率低的问题。为了提高公司的甜叶菊繁育效率,你应该如何作出决策,并请说出理由。 积极探索其他的繁育途径。例如,研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择,培养基配方的优化,提高试管苗移栽成活率的方法等、最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系,实现甜叶菊种苗的产业化生产。 甜叶菊 $$