2.1植物细胞工程课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

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。(P30) 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 植物细胞工程和动物细胞工程 哈伯兰特提出细胞全能性的理论,但相关实验尝试没有成功。 斯图尔德等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。 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 古哈等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。 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。 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。 1902年 1958年 1960年 1964年 1971年 1974年 植物细胞工程的发展历程 科技探索之路 人教版 选择性必修3 第2章 第1节 植物细胞工程 - 植物细胞工程的基本技术 植物细胞工程的基本技术 植物细胞工程的基本技术 3 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。 课堂导入 思考: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? 4 一般情况下: 人工栽培植物的方法 课堂导入 为什么植物组织或细胞能培养成完整植物体? 细胞的全能性 一定条件下: 旧知回顾——细胞的全能性 细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。 1. 概念: 细胞 完整生物体或其他各种细胞。 2.原因: 3.细胞全能性的标志: 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。 4.全能性的高低: (1)分化程度低的 分化程度高的 (2)细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱 (3)受精卵_胚胎干细胞 生殖细胞_体细胞; 植物细胞_动物细胞 > > > > > > 旧知回顾——细胞的全能性 思考1:在生物的生长发育过程中,所有细胞都能表现出全能性吗?原因? 芽原基只能发育为芽, 叶原基只能发育为叶 在特定的时间时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达 注意:具有全能性≠表现出全能性。 旧知回顾——细胞的全能性 5.植物细胞表现出全能性的条件 1958年Steward利用胡萝卜韧皮部诱导分化产生了胚状体,这是人类第一次获得了人工胚状体,并获得个体植株。 ① 离体 ② 一定的营养物质、植物激素 ③ 适宜的温度、pH等外界条件 ④ 无菌环境 一、植物组织培养技术 1.概念: 外植体 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。 2.原理: 植物细胞的全能性 有丝分裂 无性生殖 3、生殖方式: 4、分裂方式: 一、植物组织培养技术 5.过程: 结合视频,及教材“图2-1”,写出植物组织培养的基本流程。 一、植物组织培养技术 5.过程: 外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 试管苗 驯化移栽 完整植株 生芽生根 或胚状体 5.过程: 脱分化 在一定的 和 等条件的 下, 的细胞 ,转变成 的过程。 激素 营养 诱导 已经分化 失去其特有的结构和功能 未分化的细胞 ①光照条件 ②过程中涉及的生命活动 一般不需要光照 只有细胞增殖(有丝分裂),没有细胞分化 ③结果 形成愈伤组织(不定形的薄壁组织团块) 细胞排列疏松且无规则、高度液泡化 5.过程: 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化出芽或根等器官的过程。 ③过程中涉及的生命活动 既有细胞增殖(有丝分裂),又有细胞分化。 ①实质 ②光照条件 基因的选择性表达 需要给予适当强度的光照 诱导叶绿素的合成,使试管苗能够进行光合作用 ④结果 形成芽、根等器官或胚状体 5.过程: 再分化 a.外植体的遗传特征和取材的位置会影响愈伤组织的再分化能力。 b.培养基的成分和物理性质对器官的形成有一定的影响,但起决定作用的是植物激素,特别是生长素和细胞分裂素的配比。 生长素/细胞分裂素 结果 比值≈1 比值<1 比值>1 促进芽的分化 促进根的分化 促进愈伤组织的形成 探究•实践 菊花的组织培养 1.实验原理 植物细胞一般具有全能性 在一定的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,形成胚状体,长出芽和根,进而发育成完整的植株。 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激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。 a b c 巧记:高根低芽中愈伤 探究•实践 菊花的组织培养 2.材料用具 (1)外植体: 幼嫩的菊花茎段 (细胞分裂能力强,容易诱导形成愈伤组织) (2)体积分数为70%的酒精: 对手、超净工作台、外植体进行消毒 (3)质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液: (4)无菌水: 清洗外植体 (5)培养基 (MS培养基:配方P116-参见本书附录1) 对外植体进行消毒 探究•实践 菊花的组织培养 物理性质: 碳源: 固体培养基 有机碳源(蔗糖) 提供能量,调节渗透压 探究•实践 菊花的组织培养 分析:蔗糖同样可以作为植物细胞的碳源和能源物质。配制相同质量分数的培养基,蔗糖形成的渗透压要明显_葡萄糖,若采用葡萄糖作为碳源,易使植物细胞脱水而生长不良。同时,植物细胞吸收蔗糖的速率要明显_吸收葡萄糖的速率,所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。此外,微生物生长所需的最适合的碳源是_,因此,采用蔗糖作为培养基的碳源,可在一定程度上减少_。 低于 慢于 葡萄糖 微生物的污染 思考:MS培养基中为什么用蔗糖而不用葡萄糖? 探究•实践 菊花的组织培养 生长素类似物 人工合成的细胞分裂素 3.方法步骤 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 用 擦拭双手和超净工作台台面。将流水充分冲洗后的外植体用 消毒30s,然后立即用 清洗2~3次;再用 溶液处理30 min后,立即用 清洗2~3次。 酒精 酒精 无菌水 次氯酸钠 无菌水 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 3.方法步骤 将消过毒的外植体置于无菌的 中,用 吸去表面的水分。用 将外植体切成0.5~1cm长的小段。 培养皿 无菌滤纸 解剖刀 在 旁,将外植体的 插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口,并在培养基上做好标记。 酒精灯火焰 1/3~1/2 不能倒置(将“形态学上端”朝上,下端朝下) 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 3.方法步骤 将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于 的 中培养。在培养过程中,定期观察和记录 的生长情况。 18~22 培养箱 愈伤组织 ①生长素、细胞分裂素比例≈1:1 ②提供有机碳源(蔗糖) 有光时,往往容易形成维管组织,而不易形成愈伤组织。 培养基: ①培养温度: ②避光: 18-220C 培养条件: 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 3.方法步骤 培养15~20d后,将生长良好的愈伤组织转接到诱导 的培养基上。长出芽后,再将其转移到诱导 的培养基上,进一步诱导形成试管苗。 生芽 生根 ①注意顺序,先诱导生芽,再诱导生根; 若先生根后面就不易生芽 ②该过程每日需要给予适当时间和强度的光照! (诱导叶绿素的合成,使试管苗能够进行光合作用) 外植体的消毒 外植体的切段 接种外植体 诱导愈伤组织 诱导生芽生根 炼苗、移栽 3.方法步骤 炼苗:移栽试管苗前先打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日。 移栽:用流水清洗掉根部的培养基后,将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中,待其长壮后再移栽入土。 观察:每天观察并记录幼苗的生长情况,适时浇水、施肥,直至开花。 4.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,试分析它们被污染的可能原因。 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。 (2)为什么要进行一系列的消毒,灭菌,并且要求无菌操作? (3)杂菌和植物细胞之间有哪些关系? 原因是避免杂菌在上面迅速生长消耗营养,且有些杂菌会危害培养物生长。 竞争或寄生。 4.结果分析与评价 (4)若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响,则应如何设计对照实验? ①空白对照:不加任何激素; ②实验组1:生长素用量与细胞分裂素用量的比值≈1; ③实验组2:生长素用量与细胞分裂素用量的比值>1; ④实验组3:生长素用量与细胞分裂素用量的比值<1。 花药 试管苗 脱分化 再分化 愈伤组织 特殊的植物组织培养——花药离体培养 秋水仙素 诱导 纯合品种 单倍体:植株矮小、高度不育 一、植物组织培养技术 一、植物组织培养技术 胚状体:离体培养条件下,没有经过受精过程,但经过胚胎发育过程形成的胚状类似物,因而统称为体细胞胚或胚状体。 1、判断正误 (1)植物体的任何细胞都具有全能性,也都能表现出全能性( ) (2)在植物组织培养时,对外植体要进行灭菌处理( ) (3)若用菊花茎切段作为外植体,应将其形态学上端插入诱导愈伤组织的 培养基中( ) (4)诱导生芽的培养基和诱导生根的培养基完全一样( ) 随堂演练 2.(2025 江苏 高考真题)图示一种植物组织培养周期,①~③表示相应过程。下列相关叙述错误的是( ) A.过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂 B.过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞 C.过程②③所用培养基的成分、浓度相同 D.培养基中糖类既能作为碳源,又与维持渗透压有关 C 随堂演练 3.(2024 广东广州 一模)春秋姜黄是集观赏和食用等价值为一体的新型花卉,传统的根茎繁殖方式存在着速度慢、易染病等问题,植物组织培养技术为其提供了高效的繁殖途径。下列叙述,错误的是( ) A.在接种前对外植体进行消毒,并在火焰旁进行接种可减少污染 B.从接种外植体到形成试管苗的过程中,需将其转接到不同的培养基 C.将愈伤组织接种到含生长素浓度较高的培养基中,更利于诱导其生芽 D.移栽幼苗前通常先将其移植到消过毒的环境中,待其长壮后再移栽入土 C 随堂演练 4.(2024 广东汕头 二模)武夷岩茶“大红袍”香气馥郁、滋味醇厚。研究者利用高品质茶树的茎作为外植体进行植物组织培养,实现其快速繁殖。下列做法错误的是( ) A.外植体需先用乙醇后用次氯酸钠进行消毒 B.接种外植体应倒插入诱导愈伤组织培养基 C.诱导形成愈伤组织时一般不需要给予光照 D.试管苗移栽的基质可以是消过毒的珍珠岩 B 随堂演练 配比低 发芽 配比高 生根 外植体 愈伤组织 幼苗(芽、根) 植株 离体 控制光照 温度 pH 脱分化 再分化 移栽 比例适中 照光 无菌 激素 生长素 细胞分裂素 营养 有机物 无机盐 凝固剂 (琼脂) 避光 MS 培养基 小结 20世纪60年代,科学家尝试将番茄和马铃薯杂交,希望培育出一种地上结番茄、地下长马铃薯的“超级作物”。 思考1:用传统的有性杂交方法能得到杂种后代吗?为什么? 不能; 因为不同种物种之间存在着生殖隔离。 思考2:有没有一种方法可以打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,获得“番茄-马铃薯杂种植株”呢? 植物体细胞杂交技术 将_的植物体细胞,在一定条件下融合成_,并把_培育成_的技术。 不同来源 杂种细胞 新植物体 杂种细胞 二、植物体细胞杂交技术 植物细胞融合 植物组织培养 二、植物体细胞杂交技术 参考动物细胞融合,若是植物细胞之间的杂交,则应先做什么?得到杂种细胞后,如何培育成植株? 二、植物体细胞杂交技术 1.去除细胞壁: B细胞 A原生质体 B原生质体 去壁 去壁 A细胞 使溶液有一定的渗透压,防止原生质体吸水过多而涨破 原理: (1).用什么方法可以温和地去除细胞壁而不伤害原生质体? 用纤维素酶和果胶酶水解 利用酶的专一性 获得原生质体 (2)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和甘露醇,试分析原因? 二、植物体细胞杂交技术 2.诱导融合: A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 融合 (1)理论基础: (2)方法: 细胞膜具有流动性 物理方法:电融合法、离心法 化学方法:高Ca2+-高pH融合法 聚乙二醇(PEG)融合法 二、植物体细胞杂交技术 2.诱导融合: A原生质体 B原生质体 正在融合的原生质体 融合 再生出细胞壁 杂种细胞 (3)植物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。 (4)直接参与细胞器: 高尔基体 (5)诱导融合后获得的所有细胞一定是需要的杂交细胞吗? 不一定 诱导融合后的产物有: ①未融合的细胞(A、B); ②两两融合的细胞(AA、BB、AB) 二、植物体细胞杂交技术 2.诱导融合: 若只考虑原生质体的两两融合,A种原生质体与B种原生质体融合后,有哪几种类型?而我们需要的是哪种类型?所以原生质体融合后,我们要进行怎样的处理? AA AB BB 筛选 AB 二、植物体细胞杂交技术 3.植物组织培养: 杂种细胞 脱分化 再分化 杂种植株 移栽后的植株 移栽 植物体细胞杂交技术完成的标志 二、植物体细胞杂交技术 意义:打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种。 二、植物体细胞杂交技术 【思考】体细胞杂交技术属于哪种变异类型? 染色体(数目)变异 2M 2N 杂种细胞染色体数为: 杂种细胞染色体组数为? 杂种植株为几倍体生物? (AaBb) (CcDd) 杂种植株基因型为? 2M+2N 4个 异源四倍体 AaBbCcDd 杂种植株是否可育? 可育 植物A体细胞染色体数20条 植物B体细胞染色体数40条 有性杂交 后代体细胞中染色体数 条 植物体细胞杂交 后代体细胞中染色体数 条 植物A为二倍体 植物B为四倍体 有性杂交 后代为 倍体 植物体细胞杂交 后代为 倍体 拓展:有性杂交与植物体细胞杂交的比较 30 60 三 六 植物体细胞杂交得到的杂种植株是不同于两个亲本的 。 新物种 二、植物体细胞杂交技术 “番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样,地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是什么? 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。 局限性:杂种植株无法按照人们的需要表现出亲代的优良性状。 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物细胞的全能性 保持优良性状,繁殖速度快、大规模生产提高经济效益 植物体细胞杂交技术应用了植物组织培养技术 克服不同种生物远缘杂交的障碍 1.(2023 广东 高考真题)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是( ) A.细胞融合前应去除细胞壁 B.高Ca2+-高pH溶液可促进细胞融合 C.融合的细胞即为杂交细胞 D.杂交细胞可能具有生长快速的优势 C 随堂演练 2.(2025 广西南宁 一模)甘蔗是广西重要的经济作物。为解决某甘蔗品种抗病性的问题,有研究者提出可以尝试利用植物体细胞杂交技术,将野生甘蔗(抗病性强)细胞与栽培甘蔗(高产)细胞进行融合,培育新型甘蔗品种,其设计的主要流程如图所示。下列叙述正确的是( ) A.过程①中使用纤维素酶和果胶酶处理的目的是得到有活性的原生质体 B.过程②常使用灭活的病毒诱导原生质体M和原生质体N的融合 C.过程③中杂种细胞经脱分化形成愈伤组织体现了植物细胞的全能性 D.过程④得到的杂种植株一定能同时表现出抗病性强与高产的特性 A 随堂演练 3.(2025 河北 一模)白菜(2n=20)和甘蓝(2n=18)是比较常见的蔬菜,白菜-甘蓝是“人工创造物种”,它结合了白菜和甘蓝的优点。如图所示为白菜-甘蓝的培育过程。下列相关叙述正确的是( ) A.在低渗的酶解液中完成①过程,有利于更好地获得原生质体 B.②过程中发生融合的原生质体都符合要求 C.④过程中要根据不同阶段的要求调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例 D.白菜-甘蓝细胞中不存在同源染色体,因此其只能进行无性生殖 C 随堂演练 (1)图中过程:①为 ,②为 , ③为 ,④为 ,⑤为 。 (2)细胞融合成功的标志是 , 植物体细胞杂交技术成功的标志是 。 (3)植物体细胞杂交技术的原理是 。 (4)植物体细胞杂交技术的意义是 。 (5)步骤①采用的方法是_。步骤②常用的化学试剂是_,之后_(填“需要”或“不需要”)筛选杂种细胞。 去除细胞壁,获得原生质体 诱导原生质体融合 再生出新的细胞壁 脱分化 再分化 再生出新的细胞壁 形成杂种植株 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 打破生殖隔离,实现远缘杂交 酶解法 聚乙二醇(PEG) 需要 随堂演练 (6)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,运用的技术手段是_,此技术运用的原理是 。 (7)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株,使 . 能够在新的植物体上有所表现,其根本原因是 。 与A、B两种植物相比,该杂种植株是新物种的原因是_。 (8)培育该杂种植株的过程中,遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律?为什么?_。 植物组织培养技术 该杂种植株与A、B两种植物间均存在生殖隔离 不遵循,该过程不属于有性生殖 细胞的全能性 远缘杂交亲本的遗传特征 杂种植株获得双亲的遗传物质 随堂演练 原理 植物细胞融合 过程 植物组织培养 原理 过程 细胞的全能性 实验步骤 脱分化 再分化 外植体 根、芽等 愈伤组织 外植体消毒 接种 切块 脱分化 再分化 植物体细胞杂交 植物组织培养 植物细胞工程基本技术 植物体 移栽 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 去壁 再生新壁 诱导融合 脱分化 杂种植株 再分化 课堂小结 人教版 选择性必修3 第2章 第1节 植物细胞工程 - 植物细胞工程的应用 植物细胞工程的应用 植物细胞工程的应用 54 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? 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。 一、植物繁殖的新途径 1、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 【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。 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,某科研团队欲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? 一、植物繁殖的新途径 2、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 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。 (其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性) 原理:染色体数目变异 无核化是枇杷育种的重要目标之一,具有良好的经济价值。 结合资料3和4,尝试写出无核枇杷的培育方案。 [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。 方案1:多倍体育种 二倍体枇杷 X 四倍体枇杷 二倍体枇杷 三倍体枇杷 秋水仙素处理 方案2:植物织培养 取枇杷幼果胚乳做外植体,利用植物组织培养技术培育。 一、植物繁殖的新途径 无核化是枇杷育种的重要目标之一,具有良好的经济价值。 结合资料3和4,尝试写出无核枇杷的培育方案。 [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。 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 方案3:突变体的利用 一、植物繁殖的新途径 3、快速繁殖 (1)概念 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫微型繁殖。 (3)生殖方式 一般为无性生殖 (2)过程 愈伤组织 再分化 芽、根 试管苗 外植体 脱分化 植株 移栽 其细胞分裂方式是有丝分裂,亲、子代细胞DNA相同,所以可以保持亲代优良的遗传特性。 (4).原理 植物细胞的全能性 *扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术 (5).优点 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。 3、快速繁殖 *扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术 思考:植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么? 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。 3、快速繁殖 (6)实例 *扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术 为一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等提供苗木。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产,已形成一定规模。 铁皮石斛的工厂化生产 运用组织培养的途径,一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株,而且均来自单一的个体,可以保持优良品种的遗传特性。 例如一株葡萄一年繁殖到3万多株,一株兰花一年繁殖到400万株。 通过无性繁殖的方式进行繁殖的作物,它们感染的病毒很容易传给后代。病毒在作物体内逐年积累,就会导致作物产量降低,品质变差。采取怎样的措施能避免这些情况发生? 二、作物脱毒 (1)选材: (2)原因: (3)方法: (4)脱毒过程 植物顶端分生区附近(如茎 尖 、芽头) 植物顶端分生区附近的病毒极少,甚至无病毒 切取一定大小的茎尖进行组织培养 与快速繁殖相比较,二者无本质区别,只是取材部位不同 (5)优点:明显提高农作物的产量和品质 二、作物脱毒 通过组织培养技术获得的脱毒苗是否具有抗病毒能力? 注:脱毒苗≠抗毒苗 抗毒苗 抗病基因 导入 植物细胞 植物组织培养 完整植株 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。 二、作物脱毒 【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。 三、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: 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。 细胞增殖 最好是愈伤组织。 液体培养基(培养液)。 ②原理: ③材料: ④培养基: 细胞分裂能力旺盛,代谢快,有利于产物生成。 有利于培养的细胞与营养物质充分接触。 2.植物的代谢产物: (1)初生代谢: (2)次生代谢: 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动。 初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。 次生代谢物的作用: 次生代谢物的缺点: 次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) a.植物的抗虫、抗病等方面; b.很多药物、香料和色素等的重要来源。 ①植物细胞的次生代谢物含量很低。 ②有些产物不能或难以通过化学途径得到。 不是植物基本的生命活动所必需的产物,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。 ③从植物组织提取会大量破坏植物资源; 应用多、产量低 三、细胞产物的工厂化生产 3.过程: 4.优点 不占用耕地、几乎不受季节、天气等的限制;对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 注意:一般培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织的细胞中获得细胞产物! 5.实例 组培技术生产的人参,生长速度比栽培人参约快100倍以上。 红豆杉 紫杉醇 紫草 紫草宁 抗菌、消炎和抗肿瘤,世界首例药用植物细胞工程产品。 具有高抗癌活性,已被用于乳腺癌等癌症的治疗。 人参 人参皂苷 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 应用 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 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等 细胞产物的工厂化生产,如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等 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.植物新品种的培育 1.植物繁殖的新途径 分散后悬浮培养 进行诱变 筛选 1.(2023 山东 高考真题)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖,可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是( ) A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B.植物细胞体积小,故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C.次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养 D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 A 随堂演练 2.下列关于育种的说法,正确的是( ) A.杂交育种的原理是基因重组,基因重组发生在雌雄配子结合时 B.单倍体育种的原理是花药离体培养,优点是能明显缩短育种年限 C.多倍体育种中,秋水仙素和低温均作用于有丝分裂的后期使染色体数目加倍 D.培育高产青霉素菌株的原理是基因突变,发生在分裂间期 D 随堂演练 3.植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物——次生代谢物。下列相关叙述错误的是( ) A.次生代谢物是一类小分子有机物(如酚类、萜类和含氮化合物等) B.植物细胞的次生代谢物含量很低,有些产物不能或难以通过化学合成途径得到 C.细胞产物的工厂化生产是指利用植物组织培养来获得目标产物的过程 D.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 C 随堂演练 4.科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响,结果如图。相关叙述错误的是( ) A.脱毒苗的形成是基因突变的结果 B.培养脱毒苗时茎尖大小为0.27mm左右最适宜 C.茎尖越小脱毒率越高,成苗率越低 D.培育脱毒苗的过程涉及细胞分裂和分化 A 随堂演练 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $