2.1.2　植物细胞工程的实际应用

2.1.2植物细胞工程的实际应用,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,一、植物繁殖的新途径,、微型繁殖,概念:是快速繁植优良品种的植物组织培养技术。,讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何优点？,保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。,正文中讨论题,1.人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？,植物“微型”繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势，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%。,2、作物脱毒,作物脱毒的原因: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，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。,作物脱毒材料:分生区的细胞作物脱毒方法:进行组织培养结果:脱毒苗优点：使作物增产,脱毒草莓,种子的结构,自然种子,常规种子植物生产的不足,不少植物需要生长数年才能结出种子优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性种子的生产受季节、气候和地域的限制制种需要占用大量土地,3.神奇的人工种子,通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以萌发成幼苗的种子。,技术：植物组织培养。优点：后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制易于储藏和运输,产生途径：外植体愈伤组织胚状体,人工种子的结构,人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？,问题,针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。,二.作物新品种的培育,复习:传统方法：杂交育种依据的原理是:基因重组（即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,1.单倍体育种,复习单倍体的概念:是指由配子发育成的个体单倍体的例子:蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍体,选择亲本,杂交,F1代,花粉离体培养,单倍体植株,诱导染色体加倍,可育纯合子,选择所需类型,过程,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,（1）突变体的产生在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。（2）利用：筛选对人们有用的突变体,进而培育新品种,2.突变体的利用,比较：,单倍体育种：,突变体的利用：,植物体细胞杂交育种,优点：育种原理：,优点：育种原理：,优点：育种原理：,明显缩短育种年限,染色体变异,能够产生新性状,基因突变,克服远缘杂交不亲和障碍,染色体变异,(1)产物种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等。(2)技术:植物的组织培养。,3.细胞产物的工厂化生产,工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人参根愈伤组织增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞细胞增殖提取人参皂甙干粉,脱分化,培养选择,破碎细胞,放入发酵罐,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。,提示：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。ESCAgenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的25倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。,思考与探究,1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。,提示：a.拯救濒危植物；b.提供食品制作的原料；c.利用愈伤组织进行转基因操作。,2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。,提示：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,3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。提示：花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株,接种,脱分化,再分化,移栽,染色体加倍,甘