植物细胞工程的应用高二生物人教版选择性必修3

第1节：植物细胞工程

1.2植物细胞工程的应用

授课教师：第二章：细胞工程植物繁殖的新途径01020304目录CONTENT作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产练一练01植物繁殖的新途径01植物繁殖的新途径作物脱毒快速繁殖1.快速繁殖也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术（1）概念（2）原理植物细胞的全能性（3）特点①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。③可实现工厂化生产01植物繁殖的新途径作物脱毒快速繁殖1.快速繁殖也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术（1）概念（2）原理植物细胞的全能性（3）特点①无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。②高效、快速地实现种苗的大量繁殖。③可实现工厂化生产（4）过程外植体脱分化愈伤组织再分化芽、根试管苗植株移栽（5）举例甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模01植物繁殖的新途径作物脱毒快速繁殖（5）举例甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模【思考与讨论】植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。01植物繁殖的新途径作物脱毒快速繁殖2.作物脱毒无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。（1）培育脱毒苗的原因：（2）选材部位：植物

。顶端分生区附近（如茎尖）选材原因：

的病毒极少，甚至

。分生区附近无病毒（3）方法：植物分生区病毒极少，切取茎尖进行组织培养获得脱毒苗。（即：茎尖组织培养技术）（4）优点：脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。01植物繁殖的新途径作物脱毒快速繁殖2.作物脱毒目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。人们用组织培养技术培育出的脱毒马铃薯，要比未脱毒的马铃薯增产50%以上。（5）成果：01植物繁殖的新途径1．重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值，但自然状态下几乎高度不育。目前可采用微型繁殖技术推广种植。下列相关叙述错误的是()A．微型繁殖技术的原理是植物细胞具有全能性B．微型繁殖技术常采用花粉作为外植体，可以保持亲本的优良性状C．微型繁殖技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖D．微型繁殖技术属于无性繁殖A01植物繁殖的新途径-练一练2．某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是()A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B．诱导单倍体幼苗，获得染色体加倍的植株C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D．可以采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养B02植物繁殖的新途径-练一练3．研究发现甘蔗茎尖经适当温度处理后组织培养获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是()A．甘蔗茎尖与其他成熟组织相比病毒含量更低B．推测②过程的温度导致部分病毒失去活性C．过程③、④均属于再分化，培养基A和B的激素比例不同D．获得的脱毒苗与原甘蔗苗相比细胞核遗传物质发生了改变D02作物新品种的培育02作物新品种的培育突变体利用单倍体育种作物新品种的培育1.单倍体育种必修2P89第5章第2节知识回顾：02作物新品种的培育突变体利用单倍体育种（1）过程（2）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）单倍体育种包括哪些主要步骤？1.单倍体育种杂交育种第1年第2年第3~8年矮秆抗病P高杆抗病

DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTtF2D__T__D__ttddT__ddtt从F2中选择矮秆抗病品种，并连续多年自交、筛选，直至不发生性状分离为止。符合要求的矮抗品种ddTT现有高杆（D）抗病（T）、矮杆（d）易染病（t）两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。杂交育种第1年第2年第3~8年矮秆抗病P高杆抗病

DDTT×矮杆感病ddttF1高杆抗病DdTtF2D__T__D__ttddT__ddtt从F2中选择矮秆抗病品种，并连续多年自交、筛选，直至不发生性状分离为止。符合要求的矮抗品种ddTT现有高杆（D）抗病（T）、矮杆（d）易染病（t）两纯系品种。要求用单倍体育种的方法培育出具有优良性状的新品种。（高杆，抗病）（抗倒伏抗病）花药（粉）：单倍体幼苗：DTDtdTdt正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品种：ddTT方法：花药离体培养秋水仙素处理DDTT（♀）×ddtt（♂）筛选DdTt（高杆，抗病）（矮杆，感病）DdTt植株DTDtdTdt单倍体育种02作物新品种的培育突变体利用单倍体育种（3）优点：①极大地缩短了育种的年限。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。（4）实例：单育1号烟草；水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物。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②后代大都是纯合子，能稳定遗传。1.单倍体育种由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现02作物新品种的培育突变体利用单倍体育种2.突变体的利用（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愈伤组织细胞不断分裂，细胞要进行DNA分子复制，因此更易发生突变。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。02作物新品种的培育突变体利用单倍体育种（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。02作物新品种的培育-练一练突变体利用单倍体育种1．下图是对基因型为Aabb的玉米所作的处理，据图分析下列叙述不正确的是()A．过程a所采取的技术手段是花药离体培养B．经过过程a和过程b培养得到的植物能稳定遗传C．过程b用秋水仙素处理后可以得到4种基因型的玉米D．d过程需要适当光照C02作物新品种的培育-练一练突变体利用单倍体育种2．研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。下列叙述错误的是()A．要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的遗传物质是否发生了变化B．若该变异株是个别基因的突变体，可采用连续自交的方法，使早熟基因逐渐纯化，培育出新品种C．若欲加快育种进程，可采集变异株的花药进行离体培养，即可获得高度纯合的新品种D．若该变异株是染色体变异株，减数分裂时染色体配对紊乱，可采用植物组织培养方法获得新品种C03细胞产物的工厂化生产03细胞产物的工厂化生产初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。次生代谢不是生物生长所必需的，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。1.植物的代谢及代谢产物初生代谢次生代谢产物产物初生代谢物次生代谢物初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等），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。03细胞产物的工厂化生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱(紫草素、人参皂苷、紫杉醇)等。（1）细胞产物种类2.细胞产物工厂化生产利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。植物细胞培养是指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。例如，紫杉醇是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物，它是迄今为止发现的最好的天然抗癌药物之一。红豆杉属植物树皮中紫杉醇的含量极低，而且树种生长缓慢。通过剥树皮来提取紫杉醇，会导致红豆杉大量死亡。所以，紫杉醇的产量受到很大限制。03细胞产物的工厂化生产植物组织培养技术、植物细胞培养（3）生产过程（2）技术蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱(紫草素、人参皂苷、紫杉醇)等。（1）细胞产物种类2.细胞产物工厂化生产03细胞产物的工厂化生产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。

工厂化生产人参皂苷干粉的基本流程：人参根

愈伤组织

增长速度快而且细胞内人参皂苷干粉含量高的细胞

细胞增殖

提取人参皂苷干粉脱分化培养选择破碎细胞放入发酵罐3.细胞产物工厂化生产实例四种利用植物组织培养的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03细胞产物的工厂化生产-练一练1、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，下图是利用植物细胞工程技术获得紫杉醇的工厂化途径。下列相关叙述错误的是()A．③过程细胞进行的是有丝分裂B．紫杉醇不是红豆杉生长和生存所必需的代谢物C．①、③过程所用的培养基物理性质不同D．可将高产细胞群直接置于低渗溶液中，使其涨破后提取紫杉醇D03细胞产物的工厂化生产-练一练2．甲品种青花菜具有由核基因控制的多种优良性状，但属于胞质雄性不育品种。通过植物体细胞杂交，可成功将乙品种青花菜细胞质中的可育基因引入甲品种细胞中。下列相关叙述错误的是()A．植物体细胞杂交是指将不同来源植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，进而培育成新植物体的技术B．在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞C．用纤维素酶和果胶酶去除甲、乙品种青花菜的细胞壁，以制备原生质体D．筛选出的杂种植株含有控制甲品种青花菜优良性状的基因，能通过父本进行传递B03细胞产物的工厂化生产-练一练3．请回答下列问题：(1)植物的微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持优良品种的遗传特性，繁殖种苗的速度

。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部

。(2)把