2.1.2 植物细胞工程的应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第2章　细胞工程 第3课时 植物细胞工程的应用 培养条件： ①离体 ②严格的无菌条件 ③营养条件 ④一定的外界条件 植物激素：细胞分裂素 生长素 芽、根 植物体 脱分化 再分化 遮光 一定的光照 愈伤组织 离体的植物器官、 组织或细胞（外植体） 如：菊花幼嫩的茎段、胡萝卜的形成层、月季的花药… 诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 细胞排列疏松且无规则、不定形的薄壁组织团块 植物组织培养技术 发育 ① ② ③ ④ ⑤ 融合的原生质体 原生质体B 原生质体A 去壁 去壁 植物A细胞 植物B细胞 诱导融合 再生出细胞壁 杂种细胞 脱分化 （细胞分裂） 愈伤组织 再分化 杂种植株 植物 组织 培养 植物 细胞 融合 植 物 体 细 胞 杂 交 思考：利用这些技术能做哪些工作？ 植物细胞 工程的应用 快速繁殖 作物脱毒 植物繁育的新途径 细胞产物的工厂化生产 单倍体育种 突变体的利用 作物新品种的培育 农业 医药工业 植物繁殖的新途径 一 快速繁殖 请阅读课本P39，回答以下问题： 1. 什么是快速繁殖技术？ 2. 快速繁殖的核心技术是？ 3. 快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？ 思考·讨论： 铁皮石斛的工厂化生产 1.概念： 也叫微型繁殖技术，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 植物细胞的全能性 a、高效、快速地实现种苗的大量繁殖 b、无性繁殖→保持优良品种的遗传特性 c、可实现产业化生产 愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，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。 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。 2.原理： 3.优点： 4.过程： 【思考】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 外植体 脱分化 植株 移栽 植物繁殖的新途径 一 快速繁殖 植物繁殖的新途径 一 作物脱毒 1.培育脱毒苗的原因： 2.选材部位： 植物 。 顶端分生区附近（如茎尖） 　　　 　　的病毒极少，甚至　 　　。 分生区附近 无病毒 3.脱毒过程： 4.优点： 脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。 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 原因： 茎尖 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 脱毒苗 脱毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。 植物繁殖的新途径 一 作物脱毒 罗汉果未脱毒组培苗（示花叶病毒） 罗汉果脱毒组培苗 植物繁殖的新途径 一 作物脱毒 原种 脱毒组培苗 植物繁殖的新途径 一 作物脱毒 原种 脱毒苗 作物新品种的培育 二 思考·讨论：现有纯合的高秆抗病小麦（aaBB）和矮秆感病小麦(AAbb)， 怎样得到纯合的矮秆抗病的优良品种(AABB)？你能想到几种育种方法？ 单倍体育种 aa BB × AA bb 第一年 Aa Bb 第二年 花药（花粉）离体培养 人工诱导染色体加倍 杂交育种 aa BB AA bb × Aa Bb 第一年 第二年 自交 A_B_ 淘汰 第三-六年 连续自交多代 稳定 遗传 性状分离 AA BB 淘汰 A B A b a B a b 减数分裂 花药 A B A b a B a b 单倍体幼苗 AA BB AA bb aa BB aa bb 正常植株 作物新品种的培育 二 单倍体育种 1.方法: 4.优点: 3.原理: 花药离体培养 + 人工诱导染色体加倍 2.过程： 秋水仙素 单倍体幼苗 优良品种 愈伤组织 纯合二倍体植株 花药 染色体 数目加倍 脱分化 再分化 秋水仙素处理 花药离体培养 （植物细胞的全能性） （染色体数目变异） 选择 ① 子代一般是能稳定遗传的纯合子。 ② 极大地缩短了育种的年限。 ③ 是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。 作物新品种的培育 二 突变体的利用 1.突变体的来源: 3.原理: 植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断______的状态，容易受到_________和_________（如射线、化学物质等）的影响而产生_____。从产生突变的个体中可以______出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 2.过程： 筛选 突变体 愈伤组织 新品种 外植体 培育 脱分化 再分化 基因突变 植物细胞的全能性 增殖 培养条件 外界压力 突变 筛选 诱变处理 愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。 【思考】诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？ 不一定，因为基因突变是不定向的，且具有多害少利性。 细胞产物的工厂化生产 三 红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树皮中分离出了紫杉醇，发现它具有独特的抗肿瘤作用。距《人民日报》2001年10月17日报道，2000年国际上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美元。1994—1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云南，红豆杉遭受了一场浩劫。盗伐者大量砍伐红豆杉，使大大小小的山沟里，到处都是被剥光树皮的裸树，溪河的水浸出鲜血般的红色树汁……野生红豆杉是濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产应用价值。 资料分析 紫杉醇是什么？能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？ 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。 细胞产物的工厂化生产 三 1. 植物的代谢产物 植物代谢 初生代谢： 次生代谢： 生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。 非生物生长所必需，在特定条件下进行。 产物 如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 产物 应用 一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等） ①植物次生代谢物含量很低； ②从植物组织提取会大量破坏植物资源； ③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。 缺点 a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用 b、很多药物、香料和色素等的重要来源。 应用多、产量低 细胞产物的工厂化生产 三 2. 细胞产物的工厂化生产 ①概念： 人们期望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。 植物细胞培养 ①概念： 是指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。 ③材料： 最好是愈伤组织。 ④培养基： 液体培养基（培养液）。 植物细胞培养反应器 细胞增殖 ②原理： 细胞产物的工厂化生产 三 ③优点和意义： ④实例： ②流程： 优点：不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制。 意义：对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 红豆杉 → 紫杉醇 紫草 → 紫草宁 人参 → 人参皂苷 愈伤组织 振荡分散 细胞悬液 细胞 悬浮培养 外植体 脱分化 培养 细胞产物 提取 2. 细胞产物的工厂化生产 紫草宁——具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性 植物组织培养和植物细胞培养的比较 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 原理     过程 培养基物理性质 植物细胞的全能性 细胞增殖 获得植物体 获得细胞产物 固体培养基 液体培养基 核心归纳 课堂小结 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 突变体的利用 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 分散后悬浮培养 进行诱变 筛选 课堂小结 育种方法 原理 过程 优点 快速繁殖   脱分化、再分化 保持优良品种的遗传特性 突变体 的利用 基因突变、 细胞的 ; 对愈伤组织进行诱变处理后再筛选 提高 ， 获得优良性状 单倍体 育种 植物细胞的 、 ; 、 诱导染色体数目加倍 明显缩短 . 植物体细 胞杂交 细胞膜的 、 植物细胞的 ; 融合、 杂种细胞组织培养 打破 ， 实现 。 植物细胞的全能性 全能性 突变率 全能性 染色体数目变异 先花药离体培养 再秋水仙素 育种年限 流动性 全能性 植物细胞 生殖隔离 远缘杂交 $$