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2章 细胞工程 第1节 植物细胞工程（二） 植物细胞工程的应用 课堂导入 经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等的自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持…… 珙桐 蝴蝶兰 铁皮石斛 如何解决这个问题呢？ 一、植物繁殖的新途径 1. 快速繁殖 （微型繁殖） (1)概念： 用于快速繁殖优良品种的 ，被人们形象称为快速繁殖技术，也叫作微型繁殖。 植物组织培养技术 (4)生殖方式： 一般为无性生殖 (2)过程： 植物细胞的全能性 外植体 愈伤组织 (胚状体) 试管苗 完整植株 脱分化 再分化 芽、根 (5)分裂方式： 有丝分裂 (3)原理： 一、植物繁殖的新途径 (6)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 1. 快速繁殖 （微型繁殖） 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，可实现工厂化规模生产 (7)实例： 甘蔗 桉树 铁皮石斛 一、植物繁殖的新途径 Q 1. 植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？ ①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。 一、植物繁殖的新途径 Q 2. 多肉是如何繁殖的？ ①选取多肉上 健康、饱满的叶片 ②用剪刀或直接 用手轻轻掰下叶片 ③平放沙床，叶片 间隔相聚2~3厘米 ④叶片切口不要碰脏， 摆放通风处2~3天晾干 ⑤待叶片晾干后 移至半阴处养护 ⑥约2~3周后生根，从叶基处长出不定芽 ⑦叶插成功 扦插（叶插） 一、植物繁殖的新途径 Q 3. 扦插、嫁接、压条属于无性生殖吗？属于快速繁殖技术吗？ 扦插 嫁接 压条 都属于无性生殖 过程中未经过脱分化、再分化等，不属于植物组织培养，因此不属于快速繁殖技术。 姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。病毒引起的植物病害有500多种。 受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。 病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。 一、植物繁殖的新途径 2. 作物脱毒 (1)脱毒原因： 无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒在作物体内逐年积累，导致作物产量降低、品质变差。 (2)选材部位： 植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖） 原因： 该部位的病毒极少，甚至无病毒 (3)适用作物： 被病毒感染的，主要通过无性繁殖的作物 如马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉 一、植物繁殖的新途径 2. 作物脱毒 (4)过程： 脱分化 再分化 无病毒组织 愈伤组织 试管苗 完整植株 芽、根 移栽 作物脱毒 VS 快速繁殖： 二者无本质区别，只是取材部位不同 辨析：脱毒苗 抗毒苗 脱毒苗：是选择植物的茎尖进行植物组织培养而获得的，只是体内不含病毒，但不能抵抗病毒侵染，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。 抗病基因 植物细胞 植物组织培养 抗毒苗 ≠ 10 一、植物繁殖的新途径 2. 作物脱毒 (5)优点：脱毒作物的 和 明显优于没有脱毒的作物 产量 品质 (6)实例： 脱毒马铃薯 脱毒草莓 脱毒甘蔗 脱毒菠萝 脱毒香蕉 11 课堂小测 1、下列属于生物的微型繁殖技术的是（ ） A. 兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗 B. 水稻种子萌发并长成新个体 C. 扦插的葡萄枝长成新个体 D. 柳树芽发育成枝条 A 课堂小测 2、束顶病毒能够引起香蕉的严重病害，科研人员用感病植株的茎尖作为外植体进行培养获得脱毒苗，实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是（ ） A. 感病植株的茎尖需经灭菌处理后才能用于脱毒苗的培育 B. 培养过程中培养基常添加生长激素、细胞分裂素等激素 C. 超低温保存感病植株茎尖可提高 其脱毒率，降低成活率 D. 茎尖脱分化形成的愈伤组织是一 团呈正方形的薄壁组织团块 C 习近平总书记说：“确保国家粮食安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。” 我国是粮食生产大国，而有所成就的原因更多在于我国科研人员的不懈研发。 但是，常规选育（杂交育种）出一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5～6年的连续筛选。 有没有什么方法可以解决这一问题？ 二、作物新品种的培育 1. 单倍体育种 (1)过程： 花药 花粉 单倍体 纯合二倍体 优良品种 离体培养 脱分化 人工诱导 染色体加倍 选择 脱分化 愈伤组织 花药离体培养 秋水仙素处理 (2)原理： 植物细胞的全能性和染色体数目变异 Q 4. 单倍体育种的目的是不是获得单倍体植株？ 二、作物新品种的培育 1. 单倍体育种 (3)优点： ①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力 ②后代一般都是纯合子，能稳定遗传 ③进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料 (4)缺点： 技术相当复杂 (5)实例： 单育1号烟草 水稻 甜椒 玉米 【资料】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，因此它们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。 Q 5. 这对你有什么启发？ 从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 Q 6. 诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？ 愈伤组织； 不一定，因为突变是不定向的 因此更易发生突变； 愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制 二、作物新品种的培育 2. 突变体的利用 (1)过程： 脱分化 再分化 外植体 愈伤组织 试管苗 完整植株 芽、根 有用的突变体 筛选 诱变处理（射线、化学物质） (2)原理： 突变（基因突变+染色体变异）和植物细胞的全能性 (3)优点： 提高愈伤组织的突变率，加快育种进程，大幅度地改良某些性状 (4)缺点： 突变具有不定向性和低频性，需要处理并筛选大量突变材料 二、作物新品种的培育 2. 突变体的利用 (5)实例： 抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的烟草 抗除草剂白三叶草 筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的新品种 课堂小测 3、自农耕文化发展以来，人们一直尝试各种育种操作，尤其是随着生物技术的进步，育种方式的选择越来越多，下列关于某水稻品种育种过程叙述不正确的是（ ） A. 过程①④⑤的原理是基因重组，过程②③的原理是染色体变异 B. 过程②还需用到植物组织培养，过程③不能用秋水仙素处理正在萌发的种子 C. 过程④得到的矮秆抗病纯合子占全部后代的1/3 D. 过程②③的优点是明显缩短了育种的年限 C 次生代谢物 不是植物基本的生命活动所必需的代谢活动，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。 生物生长和生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。 三、细胞产物的工厂化生产 1. 植物的代谢 植物代谢 初生代谢 次生代谢 概念： 产物： 如糖类、脂质、蛋白质、核酸等 概念： 产物： 三、细胞产物的工厂化生产 2. 次生代谢物 (1)含义： (2)化学本质： (3)作用： (4)缺点： 植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。 是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等） ①在植物抗病、抗虫等方面发挥作用 ②很多药物、香料和色素等的重要来源 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 23 三、细胞产物的工厂化生产 3. 概念 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 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 用于植物细胞培养的反应器 4. 过程 三、细胞产物的工厂化生产 脱分化 振荡 分散 外植体 愈伤组织 细胞悬浮培养 细胞产物 细胞悬液 提取 Q 7. 提取细胞产物是否需要培养到获得相应个体？ 不需要，培养到愈伤组织 5. 原理 细胞增殖 6. 培养基 液体培养基 （有利于培养的细胞与营养物质充分接触） 7. 优点 不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。 8. 实例 三、细胞产物的工厂化生产 红豆杉 → 紫杉醇 具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗。 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 人参 → 人参皂苷 具有抗肿瘤、神经系统保护、心脑血管保护和免疫调节等作用 植物细胞培养 VS 植物组织培养 比较项目 植物组织培养 植物细胞培养 目的 原理     过程 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 快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种和突变体的应用 细胞产物的工厂化生产 外植体 愈伤组织 试管苗 完整 植株 脱分化 再 分化 芽、根 脱分化 振荡 分散 外植体 愈伤组织 细胞悬浮培养 细胞产物 细胞悬液 提取 课堂小测 4、生物碱是存在于自然界中(主要存在于植物中，但有的也存在于动物中)的一类含氮的碱性有机化合物，有显著的生物活性，是中草药中重要的有效成分之一。如图为获得生物碱的两种方式，下列叙述错误的是（ ） A. 用酶解法将愈伤组织分离成单细胞 B. 图中①和②分别表示植物组织培养中细胞的脱分化和再分化过程 C. ②过程中需用适宜配比的植物激素处理 D. 图中愈伤组织、脱毒苗和高产细胞系的获得都体现了植物细胞的全能性 D 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或营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。 $