选修3.2.1.2植物细胞工程的实际应用

1、离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体） 愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽 植物体植物体 脱分化脱分化 再分化再分化 无菌无菌 营养：营养：有机物有机物 无机盐无机盐 水分水分 一定的外界条件一定的外界条件 植物激素：植物激素： 细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素 遮光遮光 一定的光照一定的光照 芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶 肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素 的合成需要光照的合成需要光照 排列疏松而无规排列疏松而无规 则，高度液泡化的则，高度液泡化的 呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄 壁细胞壁细胞 如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花 幼茎段、月季的花药幼

2、茎段、月季的花药 植物组织培养技术植物组织培养技术 融合的原生质体融合的原生质体 原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A 去壁去壁 去壁去壁 植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞 诱导诱导融合融合 再生出细胞壁再生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 脱分化脱分化 （细胞分裂）（细胞分裂） 愈伤组织愈伤组织 再分化再分化 杂种植株杂种植株 植物植物 组织组织 培养培养 植物植物 细胞细胞 融合融合 思考：思考： 利用这些技术能做哪些工作？利用这些技术能做哪些工作？ 2.1.2 2.1.2 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用 学习目标学习目标 1举例说明植物繁殖的新途径举例说明植物

3、繁殖的新途径的实例。的实例。 2作物新品种的培育方法。作物新品种的培育方法。 3. 细胞产物的工厂化生产的实例。细胞产物的工厂化生产的实例。 【重点】【重点】微型繁殖技术的概念、特点及意义。微型繁殖技术的概念、特点及意义。 【难点】【难点】人工种子的结构与获取。人工种子的结构与获取。 资料资料1 1 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根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：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用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广，不利于新品种的推广; ;用种子繁殖又用种子繁

4、殖又 很困难很困难，因为兰花的种子十分，因为兰花的种子十分 微小，胚很纤弱，种子几乎没微小，胚很纤弱，种子几乎没 有储藏营养物质，在发芽过程有储藏营养物质，在发芽过程 中很容易夭折。中很容易夭折。 资料资料2 2 科学家应用多倍体育种的方法，培育出的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、口感好等特点三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。 但因其但因其不结种子不结种子，每年必须每年必须 用四倍体和二倍体西瓜杂交培育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，也种子，不仅增加了生产成本，也 给无籽西瓜的普及带来困难。给无籽西瓜的普及带来困难。

5、 资料资料3 3 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。 受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，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、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，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损 失。失。 病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼 嫩的器官和未成熟的组织中较少，在嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几分生区几 乎不含病毒乎不含病

6、毒。 1.微型繁殖微型繁殖（也叫快速繁殖技术）（也叫快速繁殖技术） （1）概念：）概念： 应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物 （2）特点）特点: 保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性 周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的周期短，不受季节、气候、自然灾害等因素的 影响影响 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例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株万株兰花苗。兰花苗。 植物组织植物组织 培养车间培养车间 兰花 杨树 生菜 无籽西瓜 (3)微型繁殖微型繁殖 的应用：的应用： (

7、1)材料材料: 植物的分生区植物的分生区(茎尖茎尖)-无病毒或极少无病毒或极少 (2)脱毒苗脱毒苗: 切取切取茎尖茎尖进行进行组织培养，再生的组织培养，再生的 植株就有可能不带病毒，从而植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗获得脱毒苗 （3）优点：）优点： 使农作物不会或极少感染病毒使农作物不会或极少感染病毒 为什么需进行作物脱毒？为什么需进行作物脱毒？ 2.作物脱毒作物脱毒（培养无病毒植株）（培养无病毒植株） 作物脱毒的原因作物脱毒的原因: 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，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导致产量降低，品质变差

8、，而植物的分生区一般不会 感染病毒，用感染病毒，用分生区的细胞分生区的细胞进行组织培养，就能得到进行组织培养，就能得到 大量的脱毒苗。大量的脱毒苗。 脱毒产品脱毒产品 甘蔗甘蔗 香蕉香蕉 马铃薯马铃薯 菠菠 萝萝 3、神奇的人工种子、神奇的人工种子 树木需生长数年树木需生长数年 才能结出种子。才能结出种子。 优良杂交种后代优良杂交种后代 会因发生性状分会因发生性状分 离而丧失优良特离而丧失优良特 性性。 受季节、气候受季节、气候 和地域的限制和地域的限制。 制种时需要占用制种时需要占用 大量土地。大量土地。 如何克服缺陷？如何克服缺陷？ 常规种子植物生产的不足常规种子植物生产的不足 技术：技术

9、： 原理：原理： 结构：结构： 特性：特性： 优点：优点： 胚状体（不定芽、顶芽、腋芽胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） 人工薄膜：人工薄膜： 加入适量无机盐、有机碳源等养分，农加入适量无机盐、有机碳源等养分，农 药、抗生素、有益菌及生长调节剂等药、抗生素、有益菌及生长调节剂等 组织培养组织培养 细胞全能性细胞全能性 与天然种子比与天然种子比： 解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题 保持优良品种遗传特性保持优良品种遗传特性 不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少 与试管苗比：与试管苗比：有人工薄膜保护，

10、方便地贮藏和运输有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输 在适宜条件下可以萌发长成幼苗。在适宜条件下可以萌发长成幼苗。 相当天然种相当天然种 子的胚子的胚(由外由外 植体或愈伤植体或愈伤 组织产生）组织产生） 提供营养提供营养 保护作用保护作用 胚芽胚芽 胚根胚根 人工胚乳或子叶人工胚乳或子叶 人工种皮人工种皮 胚状体胚状体 人工种子应用人工种子应用 花椰菜花椰菜 桉树桉树 水稻水稻 芹菜芹菜 明显缩短育种年限明显缩短育种年限( (相对常规选育相对常规选育) ) 后代稳定遗传后代稳定遗传, ,都是纯合体都是纯合体 正常正常 植物植物 花药花药 愈伤愈伤 组织组织 单倍体单倍体 幼苗幼苗 脱分化脱分化

11、再分化再分化 染色体加倍染色体加倍 秋水仙素处理秋水仙素处理 1.单倍体育种单倍体育种 (1)(1)方法方法: : (2)优点优点: 花药的离体培养获得花药的离体培养获得单倍体植株单倍体植株， 染色体加倍染色体加倍, ,选择稳定遗传的优选择稳定遗传的优 良品种。良品种。 种子种子 纯合体纯合体 选优选优 自交自交 P： 高杆抗病高杆抗病 DDTT 矮杆感病矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病高杆抗病 DdTt 第第1年年 选育出需要选育出需要 的矮抗纯种的矮抗纯种 F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt 矮抗矮抗 杂交育种杂交育种 第第2年年 第第3年年 生长生长 ddTT F3 配子：配子

12、：DTDt dTdt 单倍体单倍体 幼苗幼苗： DTDtdTdt 花药离体培养花药离体培养 秋水秋水 仙素仙素 第第2年年 第第4年年 DDttddTT ddtt 纯合体纯合体:DDTT 矮抗矮抗 P 高杆抗病高杆抗病 DDTT 矮杆感病矮杆感病 ddtt F1 高杆抗病高杆抗病 DdTt 单倍体育种单倍体育种 第第1年年 选择矮秆抗病选择矮秆抗病 即为新品种即为新品种 二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育 应用：应用： 柏树柏树 小麦小麦 烟草烟草 水稻水稻 2.突变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得对植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变 处理处理，促其发生，促

13、其发生突变突变，诱导分化成植株，诱导分化成植株，筛选筛选对对 人们有利突变体人们有利突变体,进而培育进而培育新品种新品种 新新 品种品种 外植体外植体愈伤组织愈伤组织 多种多种 突变体突变体 筛选筛选 培育培育 脱分化脱分化诱导分化诱导分化 诱变处理诱变处理 白三叶草白三叶草 抗病、抗盐、抗病、抗盐、 含高蛋白、高产。含高蛋白、高产。 三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产 (1)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.实例：实例： 利用组织培养技术来大量生产利用组织培养技术来大量生产人参皂苷干粉人参皂苷干粉 注意注意: 一般培一般培 养到

14、愈伤组织养到愈伤组织 阶段，从愈伤阶段，从愈伤 组织的细胞中组织的细胞中 获得细胞产物获得细胞产物! 转基因细胞转基因细胞 杂种细胞杂种细胞 茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区 花药（花粉）花药（花粉） 外植体外植体 脱分化脱分化 愈伤愈伤 组织组织 再分化再分化丛芽或 丛芽或 胚状体胚状体 工厂化工厂化 生产药物生产药物 人工种子人工种子 转基因植物转基因植物 杂种植物杂种植物 作物脱毒作物脱毒 单倍体育种单倍体育种 微型繁殖微型繁殖 植物体植物体 诱变处理诱变处理 突变细胞突变细胞 总结总结: : 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用 突变体的利用突变体的利用 + 人工薄膜人工薄

15、膜 培养培养 1 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（ ） A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将 单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植 株，这些植株的特点是株，这些植株的特点是（ ） A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子 课堂演练 3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（ ）

16、A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C. C. 人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是 4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ） A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后 往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到

17、无病毒的幼苗进往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进 行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是 A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利用芽尖进行组织培养利用芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变 6.6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采 用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证 该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种 苗的过程不涉及细胞的苗的过程不涉及细胞的 A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性 7.7.下列关于植物