植物细胞工程的实际应用讲课

植物细胞工程的实际应用1、植物繁殖的新途径1）微型繁殖2）作物脱毒3）神奇的人工种子2、作物新品种的培育1）单倍体育种2）突变体的利用3、细胞产物的工厂化生产第1页/共36页第一页，共37页。1、微型繁殖一、植物繁殖的新途径第2页/共36页第二页，共37页。植物组织培养车间1、微型繁殖一、植物繁殖的新途径第3页/共36页第三页，共37页。（1）概念：

应用组织培养技术，快速繁殖植物技术（也叫快速繁殖技术）

1、微型繁殖1、植物繁殖的新途径①繁殖速度快，繁殖率高，可大批量生产②因为是无性繁殖，能保持亲本的优良性状，没有基因重组③不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。④取材少，培养周期短，便于自动化管理。（2）优点：第4页/共36页第四页，共37页。组培的兰花第5页/共36页第五页，共37页。

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%。第6页/共36页第六页，共37页。2、作物脱毒无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。植物分生区（如茎尖）病毒极少。切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。脱毒草莓一、植物繁殖的新途径第7页/共36页第七页，共37页。材料:方法:结果:优点：实例：2、作物脱毒一、植物繁殖的新途径分生区的细胞进行组织培养脱毒苗使农作物不会或极少感染病毒马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等第8页/共36页第八页，共37页。3、人工种子一、植物繁殖的新途径树木需生长数年才能结出种子。优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。受季节、气候和地域的限制。制种时需要占用大量土地。如何克服缺陷？第9页/共36页第九页，共37页。种子的结构自然种子胚种皮胚乳第10页/共36页第十页，共37页。胚芽胚根胚乳种皮外植体愈伤组织长芽生根幼苗/胚状体脱分化再分化体细胞胚的成熟机械包装第11页/共36页第十一页，共37页。

以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子

3、人工种子一、植物繁殖的新途径（1）人工种子的概念：第12页/共36页第十二页，共37页。3、人工种子（2）组成：（3）优点：保留优良性状时间短，占地少不受气候、季节、地域的限制一、植物繁殖的新途径（或不定芽、顶芽、腋芽）由已脱分化的外植体或愈伤组织分化产生第13页/共36页第十三页，共37页。

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—植物激素。第14页/共36页第十四页，共37页。例：下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是（）A．人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得B．胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性C．同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型D．胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成D第15页/共36页第十五页，共37页。P：高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTt↓第1年↓×选育出需要的矮抗纯种F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗杂交育种第2年第3年×生长ddTTF3配子：DTDtdTdt单倍体幼苗：DTDtdTdt花药离体培养秋水仙素第2年第4年DDttddTTddtt纯合体:DDTT矮抗P高杆抗病

DDTT×矮杆感病

ddttF1高杆抗病

DdTt单倍体育种第1年选择矮秆抗病即为新品种常规选育优良品种需5～6年。第16页/共36页第十六页，共37页。花药离体培养单倍体幼苗AABBAAbbaaBBaabb原理：染色体组成倍减少，再经秋水仙素加倍后得到纯种。AABB×AaBbaabb

ABAbaBAb基因型单倍体育种ABAbaBab亲本杂交秋水仙素处理F1P配子单倍体幼苗纯合体秋水仙素性状稳定的纯合体植株花药离体培养染色体加倍过程：第17页/共36页第十七页，共37页。1、单倍体育种方法：花药离体培养

秋水仙素处理原理：

染色体变异植物细胞的全能性技术：组织培养获得单倍体秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍优点：明显缩短了育种年限后代稳定遗传（都为纯合子）二、作物新品种的培育第18页/共36页第十八页，共37页。（1）产生原因: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压力（射线、化学物质）的影响而产生突变（2）利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种（3）原理：基因突变和植物细胞的全能性2、突变体的利用（体细胞诱变育种）二、作物新品种的培育第19页/共36页第十九页，共37页。组织培养过程受外界影响突变体筛选有利突变体培育新品种抗病、抗盐、含高蛋白、高产。白三叶草愈伤组织（4）过程：二、作物新品种的培育2、突变体的利用第20页/共36页第二十页，共37页。常见育种方式比较方法原理原因实例优点杂交育种基因重组非同源染色体上的非等位基因自由组合抗倒伏抗锈病小麦集中优良性状诱变育种基因突变人工方法使DNA复制过程发生差错青霉素高产菌株提高变异频率，出现新性状单倍体育种染色体变异秋水仙素处理单倍体使其染色体加倍小麦新品种缩短育种年限,得到纯合体多倍体育种染色体变异秋水仙素处理使染色体加倍无籽西瓜器官大，营养成分含量高细胞工程育种染色体变异实现不同种植物之间的核质融合白菜-甘蓝克服远缘杂交不亲和的障碍基因工程育种基因重组将不同生物的基因拼接在一起抗虫棉目的性强，打破物种界限第21页/共36页第二十一页，共37页。细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。6～7年人参皂甙干粉20～30天发酵罐三、细胞产物的工厂化生产第22页/共36页第二十二页，共37页。红豆杉与紫杉醇第23页/共36页第二十三页，共37页。植物繁殖的新途径作物新品种的培育微型繁殖作物脱毒人工种子植物细胞工程的实际应用单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产本节课内容小结第24页/共36页第二十四页，共37页。1．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无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A．选择优良品种进行杂交B．进行远缘植物体细胞杂交C．利有芽尖进行组织培养D．人工诱导基因突变c2.人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得（）A．杂交育种B．植物细胞培养C．多倍体育种D．单倍体育种B巩固练习第25页/共36页第二十五页，共37页。3．将花粉细胞单倍体技术培养成幼苗时，下列条件不需要的是（）A．具有完整细胞核的细胞B．一定营养化物质和植物激素C．离体培养D．导入目的基因D4.下列属于植物的微型繁殖技术的是（）A．兰花芽尖组织培养成兰花幼苗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．柳条芽发育成枝条A巩固练习第26页/共36页第二十六页，共37页。5、植物的微型繁殖技术是指 （）

A．植物体细胞杂交技术

B．嫁接

C．营养繁殖

D．植物组织培养6、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株，这些植株的特点是（

）

A．彼此性状相似B．变异频率较高

C．单倍体D．都是纯合子第27页/共36页第二十七页，共37页。7．用植物组织培养技术，可以培养或生产（

）

A．食品添加剂

B．无病毒植物

C.人工种子

D．前三项都是8．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （

）

A．花药离体培养得到单倍体植株

B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株

C．人工种子的培育

D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程第28页/共36页第二十八页，共37页。9.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（）

A.有丝分裂 B.分化

C.减数分裂 D.全能性第29页/共36页第二十九页，共37页。10.植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，回答相应的问题：(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因_______________________。(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体________________。(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可将①_____放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过___即可获得大量细胞。(1)这些部位病毒极少(2)脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂第30页/共36页第三十页，共37页。(4)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于___________、_______________、_______________等育种过程中。(4)植物体细胞杂交育种

基因工程育种

单倍体育种第31页/共36页第三十一页，共37页。子房壁果皮珠被种皮胚乳胚受精极核受精卵种子果实

果实和种子的形成第32页/共36页第三十二页，共37页。第33页/共36页第三十三页，共37页。第34页/共36页第三十四页，共37页。种子的结构自然种子胚种皮胚乳第35页/共36页