精选植物细胞工程的实际应用一人一课讲义

（优选）植物细胞工程的实际应用一人一课当前第1页\共有32页\编于星期三\12点

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……当前第2页\共有32页\编于星期三\12点植物细胞工程的基本技术包括

植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术。

原理？过程？当前第3页\共有32页\编于星期三\12点植物组织培养车间（一）植物繁殖新途径：当前第4页\共有32页\编于星期三\12点讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何特点？——愈伤组织可以传代培养，获得大量愈伤组织，所以繁殖快速；（繁殖速度快）——全过程中细胞进行有丝分裂，不涉及减数分裂和受精作用，可以保持亲本优良特性；（高保真-无性繁殖）——在室内生产，不受自然环境条件限制。概念:是快速高效实现种苗繁植培育优良植物品种的植物组织培养技术植物微型繁殖技术（快速繁殖技术）当前第5页\共有32页\编于星期三\12点微型繁殖的应用的实例：兰花杨树生菜无籽西瓜当前第6页\共有32页\编于星期三\12点工业化生产作物栽培荷兰花卉当前第7页\共有32页\编于星期三\12点

优点：①快速高效地实现种苗的大量繁殖；②保持优良品种的遗传特性；③繁殖速度快，周期短；④不受自然生长季节的限制;⑤可以有效挽救珍稀濒危的植物⑥可以进行工厂化生产当前第8页\共有32页\编于星期三\12点兰州晨报讯：有人戏称“洋芋、土豆、马铃薯”是甘肃三宝，现在这“三宝”又要为咱甘肃扬名了。甘肃省专家成功培育出的黑色土豆，一改土豆白色、灰色、紫色的“老面孔”，成为了土豆家族中的新贵。这种黑色土豆将在7月10日开幕的兰州高原夏菜贸洽会上首次亮相。

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但是，薯类同大蒜一样，由于同属营养体繁殖，在每年的繁殖过程中，病毒侵染并逐代累积，致使种薯退化严重，造成马铃薯植株变矮小，叶片翻卷或花叶、皱缩，产量低而不稳。

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？当前第10页\共有32页\编于星期三\12点材料:分生区（如茎尖）的细胞脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得当前第11页\共有32页\编于星期三\12点

资料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。实际问题：但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。当前第12页\共有32页\编于星期三\12点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。能否找到天然种子的替代品？

当前第13页\共有32页\编于星期三\12点种子的结构自然种子胚种皮胚乳当前第14页\共有32页\编于星期三\12点产生途径：

外植体→愈伤组织→胚状体人工种子的结构

通过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。概念当前第15页\共有32页\编于星期三\12点区别１：人工种子的形成属无性生殖，不发生性状分离。天然种子的形成属有性生殖，发生性状分离。区别２：人工种子的生产不受季节、气候和地域的限制。天然种子的生产受季节、气候和地域的限制。当前第16页\共有32页\编于星期三\12点3.神奇的人工种子胚胚乳种皮特点:①后代无性状分离，保留优良特性；②不受气候,季节和地域限制。③贮藏运输方便当前第17页\共有32页\编于星期三\12点人工种皮中的有效成分：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。当前第18页\共有32页\编于星期三\12点小结：上述应用采用的都是植物组织培养技术，都属于无性生殖，得到的个体都能保持亲代的优良性状（性状与亲代相同，即不发生性状分离）。只涉及到有丝分裂，不涉及减数分裂。当前第19页\共有32页\编于星期三\12点小结：只利用植物组织培养，只能得到与亲代一样的个体，即进行植物的繁殖。如何才能得到新品种呢？分析：在植物组织培养的基础上，再额外增加一些手段。二、作物新品种的培育当前第20页\共有32页\编于星期三\12点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矮抗传统方法：杂交育种第2年第3年×生长ddTTF3第4年复习:

原理:基因重组结果:

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

当前第21页\共有32页\编于星期三\12点配子：DTDtdTdt单倍体幼苗：DTDtdTdt花药离体培养秋水仙素第2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单倍体的概念:是指由配子发育成的个体

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优点：明显缩短育种年限当前第22页\共有32页\编于星期三\12点１、单倍体育种过程：在利用植物组织培养的基础上，再额外增加一些手段－－加秋水仙素。当前第23页\共有32页\编于星期三\12点（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。产生的突变属于什么？为什么不断分生的细胞容易突变？（2）利用：

筛选对人们有利突变体,进而培育新品种2.突变体的利用在利用植物组织培养的基础上，再额外增加一些手段－－辐射等。当前第24页\共有32页\编于星期三\12点比较：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当前第25页\共有32页\编于星期三\12点蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等1.细胞产物种类：三细胞产物的工厂化生产植物的组织培养2.技术：3.成就：当前第26页\共有32页\编于星期三\12点

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当前第27页\共有32页\编于星期三\12点当前第28页\共有32页\编于星期三\12点

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，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。当前第29页\共有32页\编于星期三\12点植物细胞工程的实际应用繁殖植物的新途径微型育种作物脱毒人工种子育种新方法单倍体育种诱导突变体细胞产物的工厂化生产小结当前第30页\共有32页\编于星期三\12点1、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2、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．都是纯合子课堂演练当前第31页\共有32页\编于星期三\12点3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（

）

A．食品添加