2.1.3植物细胞工程的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选修性必修3

人教版高中生物学 选择性必修3《生物技术与工程》 第2章 第1节 植物细胞工程 （第3课时） 1.概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。 2.举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。 3.尝试进行植物组织培养。 教学目标 情境导入 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》 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。 我国枇杷产量占世界总产量70%，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利抓手。能否利用所学知识为枇杷果农增产，为枇杷产业谋求更大的发展? 情境导入 核心问题一:如何培育枇杷优良品种? 提高农民收入，枇杷品质是关键。联系生活实际，说说你会推荐农民种植什么样品种的枇杷? 大果、高产、优质、早熟、晚熟、无核、抗逆性强等。 请你结合学过的育种方法帮助果农培育枇杷新品种。 枇杷新品种的培育 一、杂交育种 解放钟(♀)(果大) 森尾早生(♂)(早熟) 早钟6号(♀) (早熟、果大、 高产、抗逆性强) 新白2号(♂)(白肉) 三月白 (比早钟6号又提前15天) 原理：基因重组 枇杷新品种的培育 资料1:枇杷是二倍体植物(2N=34)，枇杷存在自花授粉不亲和性，童期长 资料2:枇杷按肉色分为黄肉与白肉两大类，白肉枇杷由于口感清新细腻更受大众喜欢，黄肉枇杷品种早钟6号具有早熟、易栽培、产量高、抗裂果、耐贮运等优点。 一、杂交育种 任务1 已知黄肉性状(A)对白肉性状(a)为显性，现已有一批早钟6号，但后代会发生性状分离，某科研团队预获得能稳定遗传的早钟6号枇杷用于某项枇杷种质研究。如果你是团队成员，你会如何培育? 杂交育种难以确定显性个体基因型，有没有其他育种思路？ 枇杷新品种的培育 枇杷新品种的培育 二、单倍体育种 花粉（A或a） 单倍体幼苗 （A或a） 纯合二倍体 （AA或aa） 黄肉性状 （AA） 花药离体培养 秋水仙素处理 人工选择 原理：染色体数目变异、植物细胞的全能性 优点：极大地缩短了育种的年限；后代都是纯合子，能稳定遗传。 枇杷新品种的培育 资料3:枇杷是二倍体植物，利用秋水仙素处理等方法可以获得四倍体植物; 资料4:枇杷体内存在天然三倍体组织，如胚乳。 无核化是枇杷育种的重要目标之一，具有良好的经济价值。 任务2 结合资料3和4，尝试写出无核枇杷的培育方案。 方案1:多倍体育种 二倍体枇杷 方案2:植物组培 X 秋水仙素 处理 四倍体枇杷 二倍体枇杷 三倍体枇杷 取枇杷幼果胚乳做外植体，利用植物组织培养技术培育。 方案3:诱变育种 愈伤组织处于不断分裂状态，容易发生变异 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 培育筛选 无核品种 诱变处理 枇杷繁殖新途径 快速繁殖(微型繁殖技术) 栎叶枇杷茎段愈伤 组织再生第30天 栎叶枇杷茎段愈伤 组织再生第50天 栎叶枇杷茎段愈伤 组织再生第70天 栎叶枇杷茎段愈伤 组织再生第90天 枇杷繁殖新途径 快速繁殖(微型繁殖技术) （扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术） 概念：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，也叫作微型繁殖技术。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。 植物细胞的全能性 生殖方式： 一般为无性生殖 原 理： 特 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。 枇杷繁殖新途径 任务3 思考:植物组织培育技术为何能实现枇杷的大量繁殖?这与组织培育过程的哪个阶段最相关? 植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞不断的进行有丝分裂，获得大量的组织细胞。不断地进行分割、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。 枇杷繁殖新途径 (1)结合表1，分析归纳植物生长调节剂浓度对枇杷茎尖愈伤组织诱导率的影响。 任务4 NAA与BA的比值越接近1， 越容易诱导为愈伤组织。 枇杷繁殖新途径 (2)结合表2，植物组织培养除了可以实现快速繁殖，还有什么优点? 能够保持作物的遗传特性 如何做大做强枇杷的深加工？ 枇杷细胞产物工业化生产 外植体 脱分化 愈伤组织 液体培养基 震荡培养 提取、检测UA、OA 细胞悬浮培养和继代 流程 植物细胞培养技术 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。 原理： 细胞增殖 项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 原理 培养基 过程 应用 获得植物体 获得细胞产物 植物细胞的全能性 细胞增殖 固体培养基 液体培养基 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产 枇杷细胞产物工业化生产 枇杷细胞产物工业化生产 资料5:熊果酸(UA)和齐墩果酸(0A)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，具有保屏、抗烫、促疫、降血脂、抗炎、促免疫、衰老等疗效，近年来发现两者还是有效的抗癌药物。两者的结构复杂，人工合成困难。目前UA和0A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。 枇杷细胞产物工业化生产 (1)根据图1，可以得出什么结论?这对于提高枇杷悬浮细胞UA和OA的产量有什么启示? 任务5 不同的诱导因子对枇杷悬浮细胞UA和OA含量的影响不同。 MJ诱变对UA和OA的促进作用最好。 可以在培养液中添加适宜浓度的MJ。 枇杷细胞产物工业化生产 (2)另有研究证实茉莉酸甲酯(MJ)处理下，三萜类化合物合成途径中关键基因一一β-香树脂醇合成酶(AS)基因的表达水平显著提高。综合上述信息，你认为“枇杷细胞产物的工厂化生产”今后的研究前景有哪些? 任务5 利用基因工程等技术提高β-香树脂醇合成酶(AS)基因的表达水平，增加熊果酸 枇杷细胞产物工业化生产 初生代谢 生物生长所必需的代谢活动。 在整个生命过程中一直进行。 糖类、脂质、蛋白质和核酸等初生代谢物。 初生代谢与次生代谢比较 次生代谢 不是生物生长所必需的代谢活动。 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。 酚类、萜类和含氮化合物等次生代谢物。 意义不同 时空不同 产物不同 拓展应用 为牢牢守住保障国家粮食安全底线，广东省重点部署甘薯种植和综合产业链发展。甘薯膳食纤维高，营养丰富，还具有防癌保健作用，被誉为"抗癌之王"。目前农民主要以块根繁殖或扦插来繁殖甘薯，人们发现若植株感染病毒，则经杆插成活的后代也极易感染病毒，最终导致甘薯品质变差产量降低。有人提议可以运用植物组织培养技术来繁殖甘薯，那么这种技术能帮衣民解决问题吗?外植体该如何选择? 病毒极少，甚至无病毒 顶端分生区 脱毒苗 植物组织培育 明显提高农作物的产量和品质 植物繁殖的新途径——作物脱毒 原因： 马铃薯 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 被病毒感染 脱毒马铃薯叶片 注：脱毒苗不等于抗毒苗。 脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴。 抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴。 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $