2.1.1+植物细胞工程(第2课时)+课件+2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。第1节植物细胞工程2第2章细胞工程蚕丝情境导入铁皮石斛的工厂化生产经济苗木、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……如何解决？思考石斛：驱解虚热，养胃生津、提高免疫力、延年益寿等疗效、观赏价值。

快速繁殖用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，被称为快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。外植体愈伤组织人工胚状体(或根/芽)幼苗脱分化再分化完整植株一般为无性生殖植物细胞的全能性（2)生殖方式：（3)原理：一

植物繁殖的新途径(1)

概念：

快速繁殖1注意：扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术。（4)特点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。②还可保持优良品种的遗传特性快速繁殖得到的产物会不会出现性状分离？为什么？再分化脱毒苗马铃薯草莓香蕉脱分化愈伤组织顶端分生区（如茎尖）：病毒极少，甚至无毒注：脱毒苗≠抗毒苗。（3）优点：明显提高农作物的产量和品质感染的病毒很容易传给后代无性繁殖病毒在作物体内积累作物产量降低品质变差（1）脱毒原因（2）脱毒方法

作物脱毒2

经水浴处理后，再组织培养效果更好：

因水浴处理可延缓病毒增殖和扩散速度。一

植物繁殖的新途径（4）原理：植物细胞的全能性茎尖组织培养技术脱毒苗不等于抗毒苗。

脱毒苗是选择植物的茎尖进行组织培养而获得的，只是体内不含病毒，不能抵抗病毒侵染，属于细胞工程的范畴；抗毒苗是把某抗病基因导入植物细胞，属于基因工程的范畴；（4）脱毒产品（适用范围）甘蔗香蕉马铃薯菠萝脱毒草莓

作物脱毒2一

植物繁殖的新途径无性繁殖的作物1.葡萄的扦插、桃树的嫁接、石榴的压条繁殖方式都属于微型繁殖。(

)2.脱毒苗培育所选的组织培养材料可以来自植株的任何部位。(

)3.取茎尖分生组织进行组织培养，可获得抗毒苗。(

)4.作物脱毒与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。（

）5.从植物体上获取任何细胞，经组织培养得到的植株与亲本性状一定都完全一致。（

）××××√[注意]

脱毒苗≠抗毒苗体细胞VS花粉（生殖细胞）没有经过组织培养顶端分生区附近（如茎尖）当以花粉为外植体进行植物组织培养时，得到的植株与亲本性状还一致吗？及时巩固一

植物繁殖的新途径实际问题：传统的育种方法：原理：缺点：传统方法：杂交育种P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生长A_ssF3第4年通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)杂交育种多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？

二

作物新品种的培育选育出需要的纯种现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss），你可以想到几种育种方法？（2）过程:（3）原理：（其中花药离体培养利用了植物细胞的全能性）染色体数目变异花药离体培养诱导染色体加倍二倍体植株单倍体植株二倍体植株（纯合子）（秋水仙素处理）（1）单倍体：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。

单倍体育种1二

作物新品种的培育体细胞中的染色体数目与________染色体数目相同本物种配子单倍体植株一般长得_______，而且_____________。弱小高度不育注:花药离体培养从生殖方式看为特殊的有性生殖，从技术层面看属于植物组织培养（5）实例：

单倍体育种1二

作物新品种的培育P

紫色非甜

白色甜AASS

aass紫色非甜AaSsAASS

AAss

aaSS

aass紫色甜配子F1第一年第二年纯合二倍体AS

As

aS

asAS

As

aS

as单倍体幼苗×①②③减数分裂单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。花药离体培养秋水仙素处理（4）优点：①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。

杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，

常需5～6年。而单倍体育种最多两年就能培育出所需纯合体。②后代都是纯合子，能稳定遗传。③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。

原因：大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。我国培育的单育1号烟草是世界上第一个单倍体作物新品种愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，更易发生突变。（1）产生原因：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。（2）过程：外植体脱分化愈伤组织再分化突变体筛选培育新品种诱变处理诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？不一定，因为突变是不定向的。

突变体的利用2二

作物新品种的培育（5）实例：（3）原理：突变(基因突变和染色体变异）和植物细胞的全能性。已筛选出抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。（4）优点：提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。抗花叶病毒的甘蔗抗盐碱的烟草

突变体的利用2二

作物新品种的培育突变具有不定向性和低频性，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。缺点：①是生物生长和生存所必需的代谢活动；②在整个生命过程中一直进行；③初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。①概念：植物代谢产生的，不是植物基本生命活动所必需的产物。

一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）②用途：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料

和色素等的重要来源。三

细胞产物的工厂化生产红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁（1）初生代谢：（2）次生代谢物：

植物的代谢产物1三细胞产物的工厂化生产植物代谢初生代谢：次生代谢：

生物生长生存所必需的代谢活动，整个生命过程一直进行。不是植物基本的生命活动所必需的产物，一般在特定的组织或器官中，并在一定的环境和时间条件下才进行。产物如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物应用一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）①植物次生代谢物含量很低；②从植物组织提取会大量破坏植物资源；③有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。缺点a、在植物抗病、抗虫方面发挥作用b、也是很多药物、香料和色素等的重要来源。应用多、产量低3.过程：外植体脱分化愈伤组织振荡分散细胞悬液细胞悬浮培养提取细胞产物5.结果：只培养到愈伤组织阶段该过程不能体现植物细胞的全能性植物细胞培养2.技术:植物细胞培养：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术1.概念:

利用植物细胞培养来获得目标产物。

细胞产物的工厂化生产2三

细胞产物的工厂化生产4.原理：细胞增殖不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。6.优势：保证细胞培养的物质供应和气体需求三细胞产物的工厂化生产紫草宁紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素，具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物，具有高抗癌活性,现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。生产紫杉醇的传统方法是从红豆杉的树皮和树叶中提取,但野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。紫杉醇7.细胞产物工厂化生产实例三细胞产物的工厂化生产我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织；后来又实现了利用人参细胞培养来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。7.细胞产物工厂化生产实例外植体脱分化愈伤组织细胞产物培养、提取注意：①一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。

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7.细胞产物工厂化生产实例

细胞产物的工厂化生产2三

细胞产物的工厂化生产三细胞产物的工厂化生产归纳：植物组织培养和植物细胞培养的比较比较项目植物组织培养植物细胞培养目的

原理

过程应用植物细胞的全能性细胞增殖获得植物体获得细胞产物快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种等细胞产物的工厂化生产，如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等四种育种方法的比较育种方法原理过程优点快速繁殖

脱分化、再分化保持优良品种的遗传特性突变体的利用基因突变、细胞的

;

对愈伤组织进行诱变处理后再筛选提高

，获得优良性状单倍体育种细胞的

、

;

、

诱导染色体数目加倍

明显缩短

植物体细胞杂交细胞膜的

、细胞的

;

融合、杂种细胞组织培养打破

，实现

。

细胞的全能性全能性突变率全能性染色体数目变异先花药离体培养再秋水仙素育种年限流动性全能性植物细胞生殖隔离远缘杂交外植体愈伤组织试管苗脱分化再分化植株作物脱毒选择顶端分生组织快速繁殖单倍体育种选择花药进行诱变突变体的利用分散后悬浮培养3.细胞产物的工厂化生产2.植物新品质的培育1.植物繁殖的新途径筛选课堂小结“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。1)概念用人工种皮包装胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等得到的种子附人工种子2)过程外植体愈伤组织脱分化胚