2.1.2　植物细胞工程的实际应用 (4).pptx

汕头市东厦中学 赵金阳植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用l植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径l微型繁殖微型繁殖l作物脱毒作物脱毒l人工种子人工种子l作物新品种的培育作物新品种的培育l单倍体育种单倍体育种l突变体的利用突变体的利用l细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 资料资料 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的常规繁殖中，遇到的常规繁殖中，遇到的难题是：难题是：用分根法繁用分根法繁殖速度缓慢殖速度缓慢，不利于，不利于新品种的推广新品种的推广;用种子用种子繁殖又很困难繁殖又很困难，因为，因为兰花的种子十分微小，兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。在发芽过程中很容易夭折。（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 1.概念概念:应用植物组织培养技术，快速应用植物组织培养技术，快速繁殖优良繁殖优良品种品种2.优点优点:3.成就成就:1 1）保持优良品种的遗传特性）保持优良品种的遗传特性2 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖）高效快速地实现种苗的大量繁殖兰花兰花兰花兰花、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管、生菜、杨树以及无籽西瓜的试管苗，都已形成一定规模的产业化生产。苗，都已形成一定规模的产业化生产。苗，都已形成一定规模的产业化生产。苗，都已形成一定规模的产业化生产。植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用兰花杨树生菜无籽西瓜微型繁殖微型繁殖的应用：的应用：（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P38利用了植物利用了植物“微型微型”繁殖技术的特点：繁殖技术的特点：1）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 在短时间中获得大量的优质种苗用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株万株兰花苗兰花苗 资料资料 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几分生区几乎不含病毒乎不含病毒。一 植物繁殖的新途径（二）（二）作物脱毒作物脱毒1.作物脱毒的原因作物脱毒的原因:2.作物脱毒的材料作物脱毒的材料:3.作物脱毒的方法作物脱毒的方法:4.作物脱毒的结果作物脱毒的结果:长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞进行组织培养获得脱毒苗5.成就成就:在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝等在马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝等作物上已获得成功作物上已获得成功（培育脱毒苗）切取茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗脱毒产品脱毒产品甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃薯马铃薯菠菠萝萝（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 1.天然种子的局限天然种子的局限 1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生）优良杂种的后代会发生性状分离性状分离而丧失而丧失其优良特性其优良特性 3 3）生产会受到）生产会受到季节、气候和地域季节、气候和地域的限制，的限制，并且需要并且需要占用大量的土地占用大量的土地实现制种实现制种人工胚乳人工胚乳相当天然种子的胚相当天然种子的胚提供营养提供营养起保护作用起保护作用2.2.人工种子人工种子（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 通过通过植物组织培养植物组织培养得到的得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋胚状体、不定芽、顶芽和腋芽芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装得到的种子。包装得到的种子。（1 1）人工种子概念）人工种子概念（2 2）人工种子组成）人工种子组成胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）胚状体（或不定芽、顶芽和腋芽）+人工种皮人工种皮+人工胚乳人工胚乳 在组织培养过程中，在组织培养过程中，在组织培养过程中，在组织培养过程中，由愈伤组织再分化形由愈伤组织再分化形由愈伤组织再分化形由愈伤组织再分化形成的类似于胚的结构。成的类似于胚的结构。成的类似于胚的结构。成的类似于胚的结构。（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 思考思考 设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图离体的植物细胞离体的植物细胞(组织、器官组织、器官)诱导产生愈伤组织诱导产生愈伤组织诱导形成诱导形成胚状体胚状体胚状体机械化胚状体机械化包裹人工种皮包裹人工种皮贮藏或种植贮藏或种植（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子一 植物繁殖的新途径 讨论讨论 P40培植周期短 后代无性状分离不受气候,季节和地域限制可以很方便地贮藏和运输 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1 1）优点）优点：2 2）人工种皮的有效成分）人工种皮的有效成分二、作物新品种的培育应用：应用：柏树柏树小麦小麦烟草烟草水稻水稻（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体1.单倍体定义：单倍体定义：2.单倍体形成：单倍体形成：3.单倍体植株的特点：单倍体植株的特点：由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例：蜜蜂中的雄蜂长得弱小，而且高度不育（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。思考与探究思考与探究3花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种接种愈伤愈伤组织组织 分化出分化出小植物小植物再分化再分化单倍体单倍体植株植株正常正常植株植株染色体加倍染色体加倍花药离体培养花药离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理P：高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年选育出需要选育出需要的矮抗纯种的矮抗纯种F2D_T_ D_tt ddT_ ddtt矮抗矮抗杂交育种杂交育种第第2年年第第3年年生长生长ddTTF3配子：配子：DTDtdTdt单倍体单倍体幼苗幼苗：DTDtdTdt花药离体培养花药离体培养秋水秋水 仙素仙素第第2年年第第4年年DDttddTT ddtt纯合体纯合体:DDTT矮抗矮抗 P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt单倍体育种单倍体育种第第1年年选择矮秆抗病选择矮秆抗病即为新品种即为新品种举例：举例：举例：举例：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt品种培育品种培育品种培育品种培育矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTTddTTddTT品种品种品种品种（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 5.优点：优点：6.成就成就后代都是纯合子，明显缩短育种年限1 1号烟草品种、中花号烟草品种、中花号烟草品种、中花号烟草品种、中花8 8号、号、号、号、1111号水稻。号水稻。号水稻。号水稻。2.突变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得对植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变处理，处理，促其发生突变，诱导分化成植株，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选筛选对人们对人们有利突变有利突变体体,进而培育新品种进而培育新品种新新品种品种外植体外植体愈伤组织愈伤组织 多种多种突变体突变体筛选筛选培育培育脱分化脱分化诱导分化诱导分化诱变处理诱变处理白三叶草白三叶草抗病、抗盐、抗病、抗盐、含高蛋白、高产等含高蛋白、高产等（二）（二）突变体的利用突变体的利用二 作物新品种的培育 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的影响而产生突变1.产生产生：筛选对人们有利突变体,进而培育新品种2.利用：利用：3.成就：成就：已筛选到抗病、抗盐、含高蛋白及高产的突变体，如抗烟草花叶病毒的甘蔗。突变包括基因突变和染色体变异突变包括基因突变和染色体变异蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等1.细胞产物种类：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：技术：3.成就：成就：利用植物组织培养技术来大量生产人参皂甙干粉人参皂甘的生产人参皂甘的生产注意:一般培养到愈伤组织阶段，从愈伤组织的细胞中获得细胞产物!生姜是药食两用的经济作物，具有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，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，叶子皱种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。设计无毒生姜幼苗的培育方案。设计无毒生姜幼苗的培育方案。利用何利用何种应用种应用？案例应用案例应用比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体的利用：突变体的利用：植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种优点优点：优点优点：优点优点：明显缩短育种年限能够产生新性状克服远缘杂交不亲和障碍生物的育种方式及原理生物的育种方式及原理育种方式育种方式育种原理育种原理杂交育种杂交育种基因重组基因重组诱变育种诱变育种基因突变基因突变单倍体育种单倍体育种染色体变异染色体变异多倍体育种多倍体育种染色体变异染色体变异基因工程育种基因工程育种基因重组基因重组细胞工程育种细胞工程育种（细胞融合）（细胞融合）染色体变异染色体变异育种方式育种方式育种过程育种过程杂交育种杂交育种杂交杂交自交自交筛选出所需表现型筛选出所需表现型逐代自交至不逐代自交至不分离分离 诱变育种诱变育种物理或化学方法诱导突变物理或化学方法诱导突变人工筛选人工筛选 单倍体育种单倍体育种花药离体培养获得单倍体花药离体培养获得单倍体秋水仙素处理获得纯秋水仙素处理获得纯合子合子 多倍体育种多倍体育种秋水仙素处理体细胞得到多倍体秋水仙素处理体细胞得到多倍体 基因工程育基因工程育种种植物：目的基因导入受体细胞植物：目的基因导入受体细胞植物组织培养植物组织培养 细胞工程育细胞工程育种种植物：植物细胞融合植物：植物细胞融合植物组织培养植物组织培养育种的主要过程育种的主要过程萝卜萝卜和甘蓝杂交，能得到的种子一般和甘蓝杂交，能得到的种子一般不育，如果要得到可不育，如果要得到可育的种子，你认育的种子，你认为应该采取下列哪种措施（为应该采取下列哪种措施（）A A利用花药离体培养技术利用花药离体培养技术 B B利用染色体数目加倍技术利用染色体数目加倍技术 C C利用诱变育种技术利用诱变育种技术D D以上技术都可以以上技术都可以B B相关练习：相关练习：植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用l繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径l微型育种微型育种l作物脱毒作物脱毒l人工种子人工种子l育种新方法育种新方法l单倍体育种单倍体育种l诱导突变体诱导突变体l细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产小小 结结1下列哪一项不是植物繁殖的新途径（下列哪一项不是植物繁殖的新途径（）A微型繁殖微型繁殖 B作物脱毒作物脱毒 C细胞核移植细胞核移植 D人工种子人工种子2某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离某名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，并快速繁殖，可以利用该植物的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的（发育出完整植株。进行离体培养时不应采用该植株的（）A、茎尖、茎尖 B、子房壁、子房壁 C、叶片、叶片 D、花粉粒、花粉粒 3下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（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秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C人工种子的培育人工种子的培育 D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程CDB4马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了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方法是（）的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是（）A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C利用芽体进行组织培养利用芽体进行组织培养 D人工诱导基因突变人工诱导基因突变5甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生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（）离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）A.有丝分裂有丝分裂 B.分化分化 C.减数分裂减数分裂 D.全能性全能性CC6下列属于单倍体的是下列属于单倍体的是二倍体玉米种子长成的幼苗二倍体玉米种子长成的幼苗四倍体水稻的杂交四倍体水稻的杂交后代后代由普通小麦的花药离体培养出的含三个染色体由普通小麦的花药离体培养出的含三个染色体组的幼苗组的幼苗体细胞中含有一个染色体组的植物体细胞中含有一个染色体组的植物含含两个染色体组的玉米植株两个染色体组的玉米植株 （）（）A、B、C、D、DD7如图所示水稻如图所示水稻(体细胞中有体细胞中有24条染色体条染色体)的花药通过无菌操作接入的花药通过无菌操作接入试管，在一定条件下形成试管苗的培养过程。已知水稻的基因型为试管，在一定条件下形成试管苗的培养过程。已知水稻的基因型为AaBb。(1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得组织形成过程中，必须从培养基中获得 、和小分子和小分子有机物等营养物质。有机物等营养物质。(2)要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有 和和两类激素。两类激素。(3)试管苗的细胞中含有试管苗的细胞中含有 条脱氧核苷酸链。条脱氧核苷酸链。(4)培育出的试管苗可能出现的基因型有培育出的试管苗可能出现的基因型有 。(5)这种利用花药离体培养成的试管苗属于这种利用花药离体培养成的试管苗属于 体，要使它繁殖后代体，要使它繁殖后代常采取的措施是常采取的措施是 。(6)从细胞工程角度看，这种育种方法叫从细胞工程角度看，这种育种方法叫 。水水无机盐无机盐生长素生长素细胞分裂素细胞分裂素24或或48AB、Ab、aB、ab单倍单倍用秋水仙素处理萌发的幼苗用秋水仙素处理萌发的幼苗单倍体育种单倍体育种(1)(1)取玉米幼苗的茎尖进行取玉米幼苗的茎尖进行_，如图，如图ACAC，发育成，发育成植株植株D D，取，取D D的花药进行离体培养成幼苗，如图的花药进行离体培养成幼苗，如图EFEF，经秋水仙素，经秋水仙素处理后发育成植株处理后发育成植株G G，属于，属于_；从生殖方式上分析，；从生殖方式上分析，ADAD属于属于_生殖；从细胞分裂方式上分析，生殖；从细胞分裂方式上分析，EFEF过程中进过程中进行了行了_分裂。分裂。(2)(2)取茎尖进行培养的原因是取茎尖进行培养的原因是_。(3)AC(3)AC的过程要严格控制的过程要严格控制_。分生区附近病毒极少，甚至无病毒分生区附近病毒极少，甚至无病毒无菌条件无菌条件组织培养组织培养单倍体育种单倍体育种无性无性有丝有丝(4)(4)用用ADAD过程获得的植株过程获得的植株D D，称为，称为_。若用。若用D D进行繁殖，种进行繁殖，种植的植株就植的植株就_或或_感染病毒。感染病毒。(5)(5)用用EGEG途径育种的优点是途径育种的优点是_。(6)(6)若想培育出一种新的玉米品种，可以采用若想培育出一种新的玉米品种，可以采用_育种方式；若育种方式；若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用_育种；育种；若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利若想培育出一种地上结玉米，地下结马铃薯的植株，可以利用用_技术。技术。不会不会 极少极少直接得到稳定遗传的优良品种，明显缩短育种年限直接得到稳定遗传的优良品种，明显缩短育种年限植物体细胞杂交植物体细胞杂交脱毒苗脱毒苗诱变诱变基因工程基因工程