2.1+植物細(xì)胞工程-植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 【知識(shí)精研】高二生物 課件（人教版2019選擇性必修3）

第1節(jié)

植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程的應(yīng)用賀老師第2章細(xì)胞工程石斛：驅(qū)解虛熱，益精強(qiáng)陰等療效、觀賞價(jià)值。連翹：清熱解毒、消腫散結(jié)、消炎蘭花：名貴花卉，具有極高的觀賞價(jià)值，能食用，入藥問(wèn)題：經(jīng)濟(jì)苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持……如何解決？問(wèn)題探討植物繁殖的新途徑：快速繁殖（2）生殖方式：一般為無(wú)性生殖（3）過(guò)程：外植體脫分化愈傷組織再分化芽、根完整植株試管苗（5）原理：植物細(xì)胞的全能性（4）細(xì)胞分裂方式：有絲分裂（1）概念：用于快速繁殖優(yōu)良品種的

，被人們形象稱為快速繁殖技術(shù)，也叫作微型繁殖。植物組織培養(yǎng)技術(shù)①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短；③選材少，繁殖率高，便于自動(dòng)化管理，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；（6）優(yōu)點(diǎn)：④無(wú)性繁殖，親、子代細(xì)胞DNA相同，所以可以

。（7）應(yīng)用：快速繁殖經(jīng)濟(jì)林木、名貴花卉、珍稀瀕危植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持的植物。鐵皮石斛紅豆杉君子蘭金花茶植物繁殖的新途徑：快速繁殖保持優(yōu)良的遺傳特性問(wèn)題1：植物組織培養(yǎng)可以進(jìn)行快速繁殖的原因是什么？①植物組織培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，一般不受季節(jié)、氣候等條件的限制。植物繁殖的新途徑：快速繁殖②植物組織培養(yǎng)到愈傷組織階段，細(xì)胞進(jìn)行旺盛、快速的有絲分裂，從而獲得大量的組織細(xì)胞。不斷地對(duì)愈傷組織進(jìn)行分割、移瓶、誘導(dǎo)再分化就可以形成大量的新植株。問(wèn)題2：多肉是如何繁殖的？是否屬于微型繁殖技術(shù)？壓條嫁接扦插、壓條、嫁接等過(guò)程屬于無(wú)性繁殖。植物繁殖的新途徑：快速繁殖但過(guò)程中未經(jīng)過(guò)脫分化、再分化等，不屬于植物組織培養(yǎng)，因此不屬于微型繁殖技術(shù)。植物繁殖的新途徑：作物脫毒視頻：種薯脫毒馬鈴薯香蕉草莓無(wú)性繁殖感染的病毒很容易傳給后代病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差(1)脫毒原因:植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖）的病毒極少，甚至無(wú)病毒。（植物分生區(qū)細(xì)胞繁殖較快，無(wú)維管束，病毒難以進(jìn)入）(2)選材部位:(3)原因:植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）植物繁殖的新途徑：作物脫毒辨析：脫毒苗=抗毒苗？(4)過(guò)程:作物脫毒與微型繁殖相比較，莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根試管苗脫毒苗移栽病毒極少，甚至無(wú)病毒脫毒苗：是選擇植物的莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)而獲得的，只是體內(nèi)不含病毒，但不能抵抗病毒侵染，屬于細(xì)胞工程的范疇；抗毒苗：是把某抗病基因?qū)胫参锛?xì)胞，屬于基因工程的范疇?？共』?qū)胫参锛?xì)胞植物組織培養(yǎng)抗毒苗植物繁殖的新途徑：作物脫毒二者無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。(6)實(shí)例:在馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等許多作物上獲得成功。(5)優(yōu)點(diǎn):脫毒作物的產(chǎn)量和品質(zhì)明顯優(yōu)于沒(méi)有脫毒的作物未脫毒草莓未脫毒馬鈴薯脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片脫毒草莓植物繁殖的新途徑：作物脫毒問(wèn)題探討缺點(diǎn)：要不斷進(jìn)行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種。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傳統(tǒng)方法：

第2年第3年選育出需要的紫色甜玉米（AAss）生長(zhǎng)紫甜（AAss、Aass）×A_ssF3第4年問(wèn)題：現(xiàn)有紫色非甜玉米（基因型AASS）、白色甜玉米（基因型aass），如何獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss）？如何解決育種時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題？雜交育種通過(guò)雜交，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種單倍體育種紫色非甜玉米×白色甜玉米P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×選育出紫甜的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長(zhǎng)A_ssF3第4年P(guān)：?jiǎn)栴}探討P：

AASS

×

aassF1AaSsAaSsASAsaSasASAsaSasAASSAAssaaSSaass（種子）第一年（植物體）

減數(shù)

分裂

（花粉）花藥離體培養(yǎng)

（單倍體幼苗）

秋水仙素處理

（二倍體純合植株）第二年播種作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種單倍體植株特點(diǎn)植株長(zhǎng)得弱小一般高度不育含偶數(shù)個(gè)染色體組：可育含奇數(shù)個(gè)染色體組：高度不育（聯(lián)會(huì)時(shí)紊亂）單倍體：?jiǎn)伪扼w生物的體細(xì)胞中一定只含有一個(gè)染色體組嗎？不一定，如四倍體（4N=48)馬鈴薯的配子中有2個(gè)染色體組，由其發(fā)育而來(lái)的單倍體植株含2個(gè)染色體組。（自然界中的單倍體生物）卵細(xì)胞→

雄蜂由

直接發(fā)育而成的個(gè)體。配子（如卵細(xì)胞、花粉等）如何解決單倍體植株高度不育的問(wèn)題？1、低溫等極端環(huán)境2、秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞的兩極，從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍。秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)植物細(xì)胞的全能性染色體數(shù)目變異（1）過(guò)程：花藥中的花粉單倍體幼苗秋水仙素染色體加倍純合體二倍體篩選優(yōu)良性狀純合體愈傷組織離體培養(yǎng)脫分化再分化（2）原理：作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種單倍體育種的目的是不是獲得單倍體植株？作物新品種的培育：?jiǎn)伪扼w育種（3）優(yōu)勢(shì)：①極大地縮短了育種的年限，節(jié)約了大量的人力和物力。②后代一般都是純合子，能穩(wěn)定遺傳。③可作為進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。（4）實(shí)例：?jiǎn)斡?號(hào)煙草、水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物。我國(guó)培育的單育1號(hào)煙草是世界上第一個(gè)單倍體作物新品種

大多數(shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。資料1：在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，由于培養(yǎng)細(xì)胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此它們?nèi)菀资艿脚囵B(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。作物新品種的培育：突變體的利用從產(chǎn)生突變的個(gè)體中可以篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。問(wèn)題1：這對(duì)你有什么啟發(fā)？愈傷組織細(xì)胞不斷分裂，細(xì)胞要進(jìn)行DNA分子復(fù)制，因此更易發(fā)生突變。不一定，因?yàn)橥蛔兪遣欢ㄏ虻摹?wèn)題2：誘變處理的對(duì)象？為什么？產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？作物新品種的培育：突變體的利用（1）過(guò)程：突變(基因突變+染色體變異）植物細(xì)胞的全能性外植體脫分化愈傷組織再分化試管苗植株篩選有用的突變體誘變處理（紫外線，輻射）（2）原理：提高愈傷組織的突變率，加快育種進(jìn)程，大幅度地改良某些性狀。突變具有不定向性和低頻性，需要處理并篩選大量突變材料。已篩選出抗病、抗鹽、高產(chǎn)以及蛋白質(zhì)含量高的新品種?？钩輨┌兹~草抗花葉病毒的甘蔗抗鹽堿的煙草（3）優(yōu)點(diǎn)：（4）缺點(diǎn)：（5）實(shí)例：育種方法原理主要過(guò)程優(yōu)點(diǎn)快速繁殖突變體的利用單倍體育種植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性脫分化、再分化保持優(yōu)良品種的遺傳特性基因突變、植物細(xì)胞的全能性對(duì)愈傷組織進(jìn)行誘變處理后再篩選提高突變率，獲得優(yōu)良性狀染色體變異、植物細(xì)胞的全能性花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍明顯縮短育種年限細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性原生質(zhì)體融合、雜種細(xì)胞組織培養(yǎng)打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交四種育種方法的比較能不能運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)來(lái)工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇？你的思路是？細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)1、植物的代謝產(chǎn)物植物代謝初生代謝：次生代謝：

生物生長(zhǎng)生存所必需的代謝活動(dòng)，整個(gè)生命過(guò)程一直進(jìn)行。不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時(shí)間條件下才進(jìn)行。產(chǎn)物如糖類(lèi)、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等產(chǎn)物應(yīng)用一類(lèi)小分子有機(jī)化合物（如酚類(lèi)、萜類(lèi)和含氮化合物等）①植物次生代謝物含量很低；②從植物組織提取會(huì)大量破壞植物資源；③有些產(chǎn)物又不能或難以通過(guò)化學(xué)合成途徑得到。缺點(diǎn)a.在植物抗病、抗蟲(chóng)方面發(fā)揮作用b.也是很多藥物、香料和色素等的重要來(lái)源。應(yīng)用多、產(chǎn)量低細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)【任務(wù)一】請(qǐng)寫(xiě)出一條獲得次生代謝物的有效途徑。細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)一種用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的發(fā)生器2、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)利用植物細(xì)胞培養(yǎng)來(lái)獲得

，這個(gè)過(guò)程就是細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。目標(biāo)產(chǎn)物3、植物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)在

條件下對(duì)

或

進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。離體單個(gè)植物細(xì)胞細(xì)胞團(tuán)6、過(guò)程5、培養(yǎng)基：4、選材：一般培養(yǎng)到

即可。液體培養(yǎng)液（有利于培養(yǎng)的細(xì)胞與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸）愈傷組織此時(shí)細(xì)胞分裂旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成。7、原理：細(xì)胞增殖外植體愈傷組織細(xì)胞懸液脫分化振蕩分散細(xì)胞懸浮培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)物提取細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)9、實(shí)例具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌癥的治療。紅豆杉→紫杉醇紫草→紫草寧抗菌、消炎和抗腫瘤，世界首例藥用植物細(xì)胞工程產(chǎn)品人參→人參皂苷用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)的人參，生長(zhǎng)速度比栽培人參約快100倍以上用于植物細(xì)胞培養(yǎng)的反應(yīng)器工廠化生產(chǎn)人參皂苷干粉過(guò)程：

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐細(xì)胞增殖人參根

愈傷組織增長(zhǎng)速度快、細(xì)胞內(nèi)人參皂苷干粉含量高的細(xì)胞大量細(xì)胞提取人參皂苷干粉細(xì)胞產(chǎn)物的工業(yè)化生產(chǎn)10、優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制。比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞培養(yǎng)目的

原理

過(guò)程應(yīng)用植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞增殖獲得植物體獲得細(xì)胞產(chǎn)物快速繁殖、作物脫毒、單倍體育種等細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，如紫草寧、人參皂苷、紫杉醇