植物细胞工程的实际应用课件

1、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程？2、思考利用这项技术能做哪些工作？ 再分化脱分化愈伤组织外植体 试管苗 植株资料 1 科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。资料 2 病毒引起的植物病害有 500多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。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。资料 3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广 ;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。一 植物繁殖的新途径 1.概念概念 :快速繁殖优良品种的植物组织培养技术快速繁殖优良品种的植物组织培养技术2.优点优点 :3.成就成就 :1）保持优良品种的遗传特性）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）高效快速地实现种苗的大量繁殖例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出 400万株兰花苗。 微型繁殖技术（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 讨论 P38利用了植物利用了植物 “微型微型 ”繁殖技术的：繁殖技术的：1）保持优良品种的遗传特性）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）高效快速地实现种苗的大量繁殖在短时间中获得大量的优质种苗在短时间中获得大量的优质种苗生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜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%。病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？ 一 植物繁殖的新途径 （二） 作物脱毒1.作物脱毒的原因作物脱毒的原因 :2.作物脱毒的材料作物脱毒的材料 :3.作物脱毒的方法作物脱毒的方法 :4.作物脱毒的结果作物脱毒的结果 :长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养进行组织培养获得脱毒苗获得脱毒苗5.成就成就 :种 子 的 结 构自然种子胚种皮胚乳（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 1.天然种子的局限天然种子的局限1）培育周期长2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性3）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 2.人工种子人工种子胚状体（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的 胚状体、不定芽、胚状体、不定芽、顶芽和腋芽顶芽和腋芽 等为材料，经过等为材料，经过 人工薄膜人工薄膜 包装包装得到的种子。得到的种子。（ 1）人工种子概念）人工种子概念（ 2）人工种子组成）人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽） +人工种皮人工种皮 （三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包裹贮藏或种植思考 设计人工种子制备技术的主要流程图（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 讨论 P40 培植周期短培植周期短 后代无性状分离后代无性状分离 不受气候不受气候 ,季节和地域限制季节和地域限制 可以很方便地贮藏和运输可以很方便地贮藏和运输 加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药 、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等抗生素、有益菌、植物生长调节剂等1）优点）优点 ：2）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分二 .作物的新品种培育复习 :1传统方法(杂 交 ) 杂交育种依据的原理是 :基因的自由组合定律，优良的基因自由组合。结果 :通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中 缺点 :要不断进行 (多年 )纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种 （一）单倍体育种二 作物新品种的培育 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体1.单倍体定义：单倍体定义：2.单倍体形成：单倍体形成：3.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点：由配子不经过受精作用而直接发育成的个由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂体。例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且高度不育长得弱小，而且高度不育（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种接种 脱分化脱分化 愈伤愈伤组织组织 分化出分化出小植物小植物再分化再分化单倍体单倍体植株植株移栽移栽正常正常植株植株染色体加倍染色体加倍（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 后代都是纯合子，明显缩短育种年限后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.优点：优点：6.成就成就（二） 突变体的利用二 作物新品种的培育 植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，易受到培养条件和外界于不断的分生状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变压力的影响而产生突变1.产生产生 ：筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体 ,进而培育新品种进而培育新品种2.利用：利用：3.成就： 20世纪 70年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。蛋白质蛋白质 ,脂肪脂肪 ,糖类糖类 ,药物药物 ,香料香料 ,生物碱等生物碱等1.细胞产物种类：细胞产物种类：三 细胞产物的工厂化生产植物的组织培养植物的组织培养2.技术：技术：3.成就：成就：工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？ v 第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。v 第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。v 第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？讨论 作业思考： 1、高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以 “我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉 ”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。可以利用 植物组织培养技术 来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的 11种植物现都在进行组织培养。 ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的 2 5倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作