2.1 植物细胞工程（第3课时）课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第1 节 植物细胞工程 第二章 细胞工程 Part 1　植物细胞工程的基本技术 三、植物体细胞杂交技术 马铃薯 番茄 利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？ 不能。因为两种生物之间存在着天然的生殖隔离 植物体细胞杂交技术 三、植物体细胞杂交技术 （一）概念 指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术 阻碍植物细胞融合的第一个结构是什么？ 三、植物体细胞杂交技术 （二）基本流程 1、原生质体的制备 ①去除细胞壁的原因： 。 ②方法： 。 细胞壁阻碍着细胞间的杂交 酶解法 纤维素酶和果胶酶 使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常 原生质体 细胞壁 细胞膜 细胞质 液泡 细胞核 纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子，试分析原因？ 三、植物体细胞杂交技术 （二）基本流程 2、原生质体的融合 高Ca2+-高pH融合法 理论基础： 质壁分离和质壁分离复原实验 细胞融合完成的标志：融合的原生质体重新产生细胞壁，形成杂种细胞 细胞膜具有流动性 方法 物理方法 化学方法 电融合法 离心法 聚乙二醇（PEG）融合法 电融合法先将两种原生质体以适当的比例混合成悬浮液，滴入电融合小室中；然后给小室两极以交变电流，使原生质体沿电场方向排列成串珠状；接着给以瞬间高强度的电脉冲，使原生质体膜产生局部破损而导致融合 有什么实验可以验证融合的原生质体产生了细胞壁吗？ 高Ca2+－高pH融合法是中和原生质体表面所带的电荷，使原生质体的质膜紧密接触，从而有利于质膜的融合 三、植物体细胞杂交技术 （二）基本流程 3、杂种细胞的筛选与培养 只考虑细胞两两融合，可能出现哪些结果？ A为2a=20 B为2b=30 50 4 染色体数目的变异 两亲本染色体数之和 两亲本染色体组数之和 杂种细胞染色体数为？ 杂种细胞染色体组数为？ 从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？ 杂种植株可育吗？ 可育，减数分裂时同源染色体能正常联会，形成正常配子 三、植物体细胞杂交技术 （二）基本流程 4、杂种植株的再生与鉴定 ① ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 植物体细胞杂交技术成功的标志： 获得杂种植株 三、植物体细胞杂交技术 （三）优点 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种 主要原因是∶生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的。所以"番茄—马铃薯"杂种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相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。 "番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么? 三、植物体细胞杂交技术 Part 2　植物细胞工程的应用　 一、植物繁殖的新途径　　 （一）快速繁殖 （1）概念: 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 植株 移栽 （2）过程: (3)优点： ① 高效、快速地实现种苗的大量繁殖 ② 无性繁殖，保持优良品种的遗传特性 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术 一、植物繁殖的新途径　　 （二）作物脱毒　 马铃薯 （1) 原因 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 （2)原理 植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒　 一、植物繁殖的新途径　　 （二）作物脱毒　 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等 茎尖 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 脱毒苗 移栽 （3）脱毒过程： （4）优点： 提高农作物的产量和品质；获得高产优质的脱毒植株 （5）实例： 与快速繁殖相比，二者无本质区别，只是取材部位不同 二、作物新品种的培育 （一）单倍体育种 紫色非甜玉米（基因型为AABB ）和白色甜玉米（基因型为aabb ）杂交,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？ 选择紫色非甜玉米与白色甜玉米作为亲本进行杂交得到F1 ， F1自交得到F2 ，选择F2中的紫色甜玉米进行连续自交，直至子代玉米不出现性状分离 结合本节内容，有什么方法可以更快的获得纯和紫色甜玉米吗？ 二、作物新品种的培育 （一）单倍体育种 （1）单倍体： （2）单倍体育种过程 选择亲本 杂交 F1代 花药／花粉离体培养 单倍体植株 正常植物 染色体加倍 ①秋水仙素处理 ②低温处理 单倍体幼苗 由生殖细胞直接发育而来，无论体细胞中含有几个染色体组一律称为单倍体 抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起细胞内染色体数目加倍 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 二、作物新品种的培育 （一）单倍体育种 (３)优点: ①极大地缩短育种年限，节约大量人力和无力； ②后代大都是纯合子，遗传性状相对稳定; 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 为什么？ 二、作物新品种的培育 （一）单倍体育种 (４)实例： 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。 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。 二、作物新品种的培育 （二）突变体的利用 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 （1）原理 （2）优点 提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状 （3）缺点 由于突变的不定向和低频性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料 二、作物新品种的培育 （二）突变体的利用 （4）实例 已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体， 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等 白三叶草 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 三、细胞产物的工厂化生产 1、植物代谢产物 生物生长生存所必需的代谢活动 初生代谢 次生代谢 初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） 初生代谢物如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 不是生物生长所必需的代谢活动 整个生命过程中一直进行 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 在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源 ①含量低 ②破坏植物资源 ③难以通过化学合成途径得到 三、细胞产物的工厂化生产 ２、植物细胞培养 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 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 人参→人参皂苷 紫草→紫草宁 红豆杉→紫杉醇 $$