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

项目 植物组织培养 植物体细胞杂交技术 所属范畴 原理 过程 意义 联系 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 细胞全能性 细胞膜的流动性、细胞全能性 无性繁殖 克服不同种生物远缘杂交的障碍 （打破了物种间生殖隔离） 植物细胞工程的基本技术比较总结 离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 脱分化 再分化 根、芽或胚状体 植物体 生长发育 植物细胞A 植物细胞B 原生质体A 去壁 原生质体B 去壁 人工诱导 融合的原生质体AB 杂种细胞AB 愈伤组织 脱分化 再生细胞壁 杂种植株 再分化 温故知新 第2章 细胞工程 目标 01 02 03 会用生命观念解释植物细胞工程给人们带来的影响（生命观念） 列举植物组织培养技术在生产实践中的应用，说明植物细胞工程对生产的影响。 （社会责任） 结合单倍体育种、诱变育种等育种方法来理解植物组织培养在作物新品种培育方面的应用。（科学思维） 第1节 植物细胞工程 （二）植物细胞工程的应用 作物新品种的培育 一 植物繁殖的新途径 细胞产物的工厂化生产 二 三 植物细胞工程的应用 铁皮石斛的工厂化生产 一、植物繁殖的新途径 【任务一】1.阅读课本39页，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？ 任务探究 石斛：驱解虚热，益精强阴等疗效、观赏价值。 连翘： 清热解毒、消肿散结、消炎 实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持……如何解决？ 5 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 (1)概念： (2)原理： 植物细胞的全能性 1.快速繁殖 (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； 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，便于自动化管理产业化生产。 快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。 (4)应用： 一、植物繁殖的新途径 思考:植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ 1.快速繁殖 植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行旺盛、快速的有丝分裂，从而获得大量的组织细胞。不断地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。 一、植物繁殖的新途径 2.作物脱毒 【任务一】2.阅读课本40页第1-2段，回答以下问题： 1.培育脱毒苗的原因是什么？ 2.作物脱毒培育的过程中选材部位和方法是什么？ 3.作物脱毒繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？ 任务探究 （2）选材部位 植物 。 （3）方法 顶端分生区附近（如茎尖） （4）优点 选材原因：　　　 　　的病毒极少，甚至　 　　。 分生区附近 无病毒 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。 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） （1）培育脱毒苗的原因： 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， 脱毒苗不等于抗毒苗! 一、植物繁殖的新途径 2.作物脱毒 二者无本质区别，只是取材部位不同。 抗毒苗： 抗病基因 导入 植物细胞 植物组织培养 完整植株 （5）脱毒产品 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。 脱毒草莓 普通草莓 香蕉 菠萝 一、植物繁殖的新途径 2.作物脱毒 情境材料 现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss），你可以想到几种育种方法？ 传统方法： 杂交育种 P： 紫色非甜玉米 AASS × 白色甜玉米 aass F1 紫色非甜玉米 AaSs ↓ 第1年 ↓ × 选育出需要的纯种 F2 A_S_ A_ss aaS_ aass 紫甜 第2年 第3年 × 生长 A_ss F3 第4年 传统的育种缺点 多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种。 思考：如何解决育种时间过长的问题？ 二、作物新品种的培育 第5年 扩大种植 获得大量纯种 单倍体育种 1.单倍体育种 二、作物新品种的培育 【任务二】1、阅读课本40页第3段和图2-7，明确单倍体育种的方法、过程、原理和优点。分析实例比较传统育种和单倍体育种。 有性 杂交 单倍体植株矮小且多为不育 花药离体培养 优良品种 花药 花粉 P 单倍体 纯合二倍体 诱导染 色体加倍 选择 F1 (1)方法 1.单倍体育种 二、作物新品种的培育 花药离体培养得到单倍体幼苗， 诱导染色体加倍得到稳定遗传（纯合子）的优良品种。 低温或秋水仙素处理 （抑制有丝分裂前期纺锤体的形成） 选择 亲本 有性 杂交 F1代 单倍体 植 株 诱 变 染色体加倍 可 育 纯合子 选择所 需类型 (2)过程 外植体 （花粉） 花药离体培养 (植物组织培养) 1.单倍体育种 二、作物新品种的培育 (1)方法 细胞的全能性和染色体变异 (3)原理 (4)优点 后代都是纯合子，能稳定遗传 明显缩短育种年限，加速育种进程 作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 花药 离体培养 单倍体植株 诱导 染色体加倍 （秋水仙素处理） 稳定遗传的优良品种 1.单倍体育种 二、作物新品种的培育 (5)应用 水稻 小麦 烟草 柏树 二、作物新品种的培育 2.突变体的利用: 对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。 外植体 新品种 筛选培育 愈伤组织 脱分化 多种突变体　 诱导分化 诱变处理 （1）概念： （2）过程： （3）原理： ①基因突变(用射线或诱变剂处理分生细胞，主要是指愈伤组织细胞)。 ②植物细胞的全能性(由突变细胞培育得到突变体植株)。 二、作物新品种的培育 2.突变体的利用: 提高变异的频率，加速育种进程。 基因突变具有不定向性，因此需要处理大量的突变材料。 白三叶草 抗病、 抗盐、 含高蛋白、高产 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。 抗盐碱的烟草 （4）优点： （5）缺点： （6）实例： 三、细胞产物的工厂化生产 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。 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。 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； 缺点 a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用 b、也是很多药物、香料和色素等的重要来源。 应用多、产量低 ③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。 1.细胞产物种类： 三、细胞产物的工厂化生产 外植体 培养、 提取 细胞产物 愈伤组织 脱分化 细胞悬液 （单个细胞） 分散开 2.优点： 不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制， 因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 3.优点： 蛋白质，脂肪，糖类，药物，香料，生物碱等 2.过程： 三、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 紫杉醇 具有高抗癌活性 已用于乳腺癌等癌症的治疗 红豆杉(濒危植物） （世界上首例药用植物细胞工程产品） 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷（ɡān）等。 4.实例 三、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 一般植物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用液体培养基（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含量高的细胞 细胞增殖　　 提取人参皂苷。 脱分化 培养选择 破碎细胞 放入发酵罐 4.实例 三、细胞产物的工厂化生产 含紫草宁，量极少 人参皂苷 到社会中去 “手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。 植物细胞工程的应用 一、植物繁殖的新途径 二、作物新品种的培育 三、细胞产物的工厂化生产 1.单倍体育种 2.突变体的利用 药物，香料，蛋白质等 1.微型繁殖 2.作物脱毒 课堂小结 植物组织培养技术 植物细胞培养技术 四种育种方法的比较 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 拓展 判断正误 微型繁殖技术是指植物嫁接技术(　 　) 单倍体育种的目的是获得单倍体本身(　 　) 单倍体育种和突变体培育的遗传学原理是一致的( 　　) 工厂化生产的细胞产物来自愈伤组织细胞(　 　) 突变体育种常用一定的物理、化学手段处理愈伤组织(　 　) × × × √ √ 实战训练 练习与应用（课本42页） 6.下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是（ ） A.利用组织培养技术培养脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种 B.利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状 C.利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产 D.利用体细胞杂交技术获得“白菜-甘蓝”，克服生物远缘杂交不亲和障碍 A 国家重点保护珍稀植物——红豆杉可产生抗癌物质紫杉醇，现利用植物细胞工程技术生产紫杉醇，请据图回答下列问题： （1）选用茎尖分生组织进行 组织培养可以获得脱毒苗， 原因是茎尖分生组织细胞 _____________________；诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫________。 （2）茎尖分生组织细胞具有全能性的原因： _____________________________________________ 。 （3）紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的_____（细胞器）。 茎尖分生组织细胞含有该种生物的全套遗传信息 病毒极少，甚至无病毒 脱分化 液泡 概念 植物细胞融合 原生质体制备 过程 变异类型 植物组织培养 原生质体融合 原理 育种类型 原理 过程 细胞的全能性 操作步骤 脱分化 再分化 外植体 根、芽或胚状体 愈伤组织 消毒 接种 切段 诱导形成愈伤组织 诱导生芽生根 植物体细胞杂交 植物组织培养 植物细胞工程 优缺点 实例：花药离体培养 植株 生长发育 移栽 细胞膜的流动性 细胞的全能性 染色体数目变异 无性生殖 克服了生殖隔离 $