2.1.2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择性必修3

第1节：植物细胞工程 1.2植物细胞工程的应用 授课教师： 第二章：细胞工程 奥格威从创意入手提出了广告三原则 beautiful——美女 beast——动物 baby—— 婴儿 通称“3B” 以此为表现手段的广告符合人类关注自身生命的天性，最容易赢得消费者的注意和喜欢. 1 植物繁殖的新途径 01 02 03 04 目录 CONTENT 作物新品种的培育 细胞产物的工厂化生产 练一练 01 植物繁殖的新途径 01 植物繁殖的新途径 作物脱毒 快速繁殖 1.快速繁殖 也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 （1）概念 （2）原理 植物细胞的全能性 （3）特点 ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。 ②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ③可实现工厂化生产 01 植物繁殖的新途径 作物脱毒 快速繁殖 1.快速繁殖 也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 （1）概念 （2）原理 植物细胞的全能性 （3）特点 ①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。 ②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。 ③可实现工厂化生产 （4）过程 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 植株 移栽 （5）举例 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模 01 植物繁殖的新途径 作物脱毒 快速繁殖 （5）举例 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模 【思考与讨论】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，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。 01 植物繁殖的新途径 作物脱毒 快速繁殖 2.作物脱毒 无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。 （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） 选材原因：　　　 　　的病毒极少，甚至　 　　。 分生区附近 无病毒 （3）方法： 植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术） （4）优点： 脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物 与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。 01 植物繁殖的新途径 作物脱毒 快速繁殖 2.作物脱毒 目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。 人们用组织培养技术培育出的脱毒马铃薯，要比未脱毒的马铃薯增产50%以上。 （5）成果： 01 植物繁殖的新途径 1．重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值，但自然状态下几乎高度不育。目前可采用微型繁殖技术推广种植。下列相关叙述错误的是( ) A．微型繁殖技术的原理是植物细胞具有全能性 B．微型繁殖技术常采用花粉作为外植体，可以保持亲本的优良性状 C．微型繁殖技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖 D．微型繁殖技术属于无性繁殖 A 01 植物繁殖的新途径-练一练 2．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( ) A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗 B．诱导单倍体幼苗，获得染色体加倍的植株 C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上 D．可以采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养 B 02 植物繁殖的新途径-练一练 3．研究发现甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是( ) A．甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低 B．推测②过程的温度导致部分病毒失去活性 C．过程③、④均属于再分化，培养基A和B的激素比例不同 D．获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变 D 02 作物新品种的培育 02 作物新品种的培育 突变体利用 单倍体育种 作物新品种的培育 1.单倍体育种 必修2P89第5章第2节 知识回顾： 02 作物新品种的培育 突变体利用 单倍体育种 （1）过程 （2）原理： （其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性） 染色体数目变异 花药离体培养 诱导染色体加倍 二倍体植株 单倍体植株 二倍体植株（纯合子） （秋水仙素处理） 单倍体育种包括哪些主要步骤？ 1.单倍体育种 杂交育种 第1年 第2年 第3~8年 矮秆 抗病 P 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt F2 D__T__ D__tt ddT__ ddtt 从F2中选择矮秆抗病品种，并连续多年自交、筛选，直至不发生性状分离为止。 符合要求的矮抗品种 ddTT 现有高杆（D）抗病（T） 、矮杆（d）易染病（t）两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。 杂交育种 第1年 第2年 第3~8年 矮秆 抗病 P 高杆抗病 DDTT × 矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病 DdTt F2 D__T__ D__tt ddT__ ddtt 从F2中选择矮秆抗病品种，并连续多年自交、筛选，直至不发生性状分离为止。 符合要求的矮抗品种 ddTT 现有高杆（D）抗病（T） 、矮杆（d）易染病（t）两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。 （高杆，抗病） （抗倒伏抗病） 花药（粉）： 单倍体幼苗：DT Dt dT dt 正常植株：DDTT DDtt ddTT ddtt 新品种：ddTT 方法：花药离体培养 秋水仙素处理 DDTT（♀）× ddtt（♂） 筛选 DdTt （高杆，抗病） （矮杆，感病） DdTt植株 DT Dt dT dt 单倍体育种 02 作物新品种的培育 突变体利用 单倍体育种 （3）优点： ①极大地缩短了育种的年限。 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。 （4）实例： 单育1号烟草； 水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。 我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种 ②后代大都是纯合子，能稳定遗传。 1.单倍体育种 由于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显现 02 作物新品种的培育 突变体利用 单倍体育种 2.突变体的利用 （1）产生原因： 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。 （2）过程： 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 筛选培育 新品种 诱变处理 愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。 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，因为突变是不定向的。 02 作物新品种的培育 突变体利用 单倍体育种 （5）实例： （3）原理： 突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。 已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。 （4）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。 02 作物新品种的培育-练一练 突变体利用 单倍体育种 1．下图是对基因型为Aabb的玉米所作的处理，据图分析下列叙述不正确的是 ( ) A．过程a所采取的技术手段是花药离体培养 B．经过过程a和过程b培养得到的植物能稳定遗传 C．过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因型的玉米 D．d过程需要适当光照 C 02 作物新品种的培育-练一练 突变体利用 单倍体育种 2．研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株， 决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。下列叙述错误的是( ) A．要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的遗传物质是否发生了变化 B．若该变异株是个别基因的突变体，可采用连续自交的方法，使早熟基因逐渐纯化，培育出新品种 C．若欲加快育种进程，可采集变异株的花药进行离体培养，即可获得高度纯合的新品种 D．若该变异株是染色体变异株，减数分裂时染色体配对紊乱，可采用植物组织培养方法获得新品种 C 03 细胞产物的工厂化生产 03 细胞产物的工厂化生产 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。 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.植物的代谢及代谢产物 初生代谢 次生代谢 产物 产物 初生代谢物 次生代谢物 初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等 一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），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。 03 细胞产物的工厂化生产 蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱(紫草素、人参皂苷、紫杉醇)等。 （1）细胞产物种类 2.细胞产物工厂化生产 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。 植物细胞培养是指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。 例如，紫杉醇是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物，它是迄今为止发现的最好的天然抗癌药物之一。红豆杉属植物树皮中紫杉醇的含量极低，而且树种生长缓慢。通过剥树皮来提取紫杉醇，会导致红豆杉大量死亡。所以，紫杉醇的产量受到很大限制。 03 细胞产物的工厂化生产 植物组织培养技术、植物细胞培养 （3）生产过程 （2）技术 蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱(紫草素、人参皂苷、紫杉醇)等。 （1）细胞产物种类 2.细胞产物工厂化生产 03 细胞产物的工厂化生产 外植体 脱分化 愈伤组织 细胞产物 培养、提取 注意： ① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。 ②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。 工厂化生产人参皂苷干粉的基本流程： 人参根 　 愈伤组织 　　 增长速度快而且细胞内人参皂苷干粉含量高的细胞 细胞增殖　　 提取人参皂苷干粉 脱分化 培养选择 破碎细胞 放入发酵罐 3.细胞产物工厂化生产实例 四种利用植物组织培养的育种方法的比较 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 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 、 细胞的 ; 融合、 杂种细胞组织培养 打破 ， 实现 。 细胞的全能性 全能性 突变率 全能性 染色体变异 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 03 细胞产物的工厂化生产-练一练 1、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，下图是利用植物细胞工程技术获得紫杉醇的工厂化途径。下列相关叙述错误的是( ) A．③过程细胞进行的是有丝分裂 B．紫杉醇不是红豆杉生长和生存所必需的代谢物 C．①、③过程所用的培养基物理性质不同 D．可将高产细胞群直接置于低渗溶液中，使其涨破后提取紫杉醇 D 03 细胞产物的工厂化生产-练一练 2．甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过植物体细胞杂交，可成功将乙品种青花菜细胞质中的可育基因引入甲品种细胞中。下列相关叙述错误的是( ) A．植物体细胞杂交是指将不同来源植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，进而培育成新植物体的技术 B．在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞 C．用纤维素酶和果胶酶去除甲、乙品种青花菜的细胞壁，以制备原生质体 D．筛选出的杂种植株含有控制甲品种青花菜优良性状的基因，能通过父本进行传递 B 03 细胞产物的工厂化生产-练一练 3．请回答下列问题：(1)植物的微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持优良品种的遗传特性，繁殖种苗的速度 。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部 。(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免 的污染。(3)二倍体植物(基因型为Aa)的花粉离体培养获得的植株进行 才能使其结实产生后代(甲)，否则该植株只有通过 的方式才能产生后代(乙)。甲、乙两种植株中，能产生可育花粉的是甲植株，该植株产生的可育花粉的基因组成种类数为　1　种。花药离体培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。 遗传信息 微生物 染色体数目加倍 无性繁殖 可明显缩短育种年限 快 03 细胞产物的工厂化生产-练一练 (4) 将某种植物的试管苗在含不同浓度蔗糖的培养基上培养一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图所示。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是 ，单株鲜重的变化趋势是 。(5)据图推测，在培育试管苗的过程中应适当 (填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖的浓度，以提高试管苗的光合作用能力。 逐渐减小 先增大后减小 降低 感谢聆听 PRESENTATION DONE THANKS FOR LISTENING YOUR LOGO 奥格威从创意入手提出了广告三原则 beautiful——美女 beast——动物 baby—— 婴儿 通称“3B” 以此为表现手段的广告符合人类关注自身生命的天性，最容易赢得消费者的注意和喜欢. 33 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $