【高中生物】植物细胞工程的应用教学课件 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

-第2章 细胞工程第1节 植物细胞工程-植物细胞工程的应用30120世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。蝴蝶兰铁皮石斛用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。1.快速繁殖一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。优点：高效、快速地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性；不受自然生长季节的限制，培养周期短；选材少，繁殖率高，便于自动化管理。实例：铁皮石斛的工厂化生产生姜是药食两用的经济作物，在生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，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。病毒引起的植物病害有500多种。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，在分生区几乎不含病毒。你有什么启发？生活情境601马铃薯草莓香蕉组培脱毒苗顶端分生区（如茎尖）：该部位病毒极少，甚至无毒注：脱毒苗不等于抗毒苗。2.作物脱毒（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（3）过程：（4）实例：马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。与微型繁殖相比，二者无本质区别，只是取材部位不同。茎尖脱分化愈伤组织再分化芽、根 脱毒苗脱毒草莓普通草莓脱毒马铃薯田与被病毒感染的未脱毒马铃薯叶片 2.作物脱毒902（1）单倍体：枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。特点：由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。（2）单倍体育种原理：植物细胞的全能性、染色体（数目）变异。1.单倍体育种1.单倍体育种（1）过程花药花粉单倍体离体培养纯合二倍体人工诱导多倍体优良品种选择1.单倍体育种（1）过程秋水仙素单倍体 单倍体幼苗 幼苗优良 优良品种 品种愈伤组织 愈伤组织纯合二 纯合二倍体植 倍体植株 株花 花药 药染色体数目加倍脱分化 再分化选择秋水仙素处理 花药离体培养（植物细胞的全能性）（染色体数目变异）（2）原理：植物细胞的全能性、染色体数目变异12（3）优点秋水 仙素花药离体培养极大地缩短了育种的年限。后代都是纯合子，能稳定遗传。可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。（常需56年）（12年）技术相当复杂(4)缺点：1.单倍体育种13 我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个单倍体作物新品种单育1号烟草。(5)实例 我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。1、单倍体育种1.单倍体育种2.突变体的利用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，因此它们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。从产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。新品种外植体 愈伤组织 多种突变体筛选培育脱分化 诱导分化诱变处理抗病、抗盐、含高蛋白、高产抗盐碱的烟草（1）原理15（2）优点：提高变异的频率，加速育种进程。难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。（3）缺点：白三叶草（4）实例：抗除草剂的白三叶草抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的野生烟草2.突变体的利用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1.初生代谢物：初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。2.次生代谢物：植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物次生代谢物。指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。1.过程：植物细胞培养：2.优点：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。原理：细胞增殖大量细胞细胞培养外植体 脱分化提取细胞产物愈伤组织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!紫草宁具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性 紫杉醇具有高抗癌活性已用于乳腺癌等癌症的治疗红豆杉(濒危植物）（世界上首例药用植物细胞工程产品）紫草宁、紫杉醇、人参皂苷（n）等。3.实例 人参皂苷用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上。含紫草宁，量极少人参皂苷概念植物细胞融合原生质体制备过程变异类型植物组织培养原生质体融合原理育种类型原理过程花药离体培养细胞全能性操作步骤脱分化 再分化外植体根、芽、胚状体愈伤组织外植体消毒接种 切块 形成愈伤组织诱导生芽生根植物体细胞杂交植物组织培养植物细胞工程优缺点思维导图一、概念检测1.运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（）（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（）2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是（）A.人工诱导基因突变 B.选择优良品种进行杂交 C.进行远缘植物体细胞杂交 D.取茎尖分生组织进行组织培养D练习与应用P42思考：若植株A和植株B细胞结构如图所思，A有X条染色体，B有Y条染色体，通过植物细胞融合技术获得杂种细胞AB，则：杂种细胞的染色体数为_杂种细胞的基因型为_杂种细胞中染色体组数为_得到的杂种植株为_倍体理论上该植株可育吗？_X+YDdYyRr4四可育，有同源染色体，同源染色体能联会，可形成配子*异源四倍体一、概念检测1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。下列相关叙述错误的是()A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境中2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？【答案】纤维素酶和果胶酶。A二、拓展应用“番茄-马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么？【提示】1978年，梅尔彻斯(G.Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种植株。他们将培育的二倍体马铃薯和番茄的叶片细胞原生质体进行融合，产生了杂种植株一一“番茄-马铃薯”，它同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了“类似块茎的生殖根”，但是并没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到目前为止“番茄-马铃薯”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值不可忽视。“番茄-马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯,主要原因是：生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以“番茄-马铃薯”杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。1.(2021合肥检测)植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及诱导的植物激素分别包括植物细胞的全能性离体的植物器官、组织或细胞根、芽生长素和细胞分裂素生长素和乙烯愈伤组织再分化脱分化完整植株A.、B.、C.、D.、2.下列有关植物组织培养过程中形成的愈伤组织的说法，错误的是A.愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化和再分化形成的B.培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同C.愈伤组织为一团不定形的薄壁细胞D.愈伤组织在一定条件下培养可以形成完整的植株解析愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化形成的，A 错误。3.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是A.实验中试管中细胞全能性最高B.试管中培育出的个体都是纯合子C.过程需要光照D.过程培养基保持不变解析试管中培育出的个体不一定是纯合子，如果外植体取自纯合子，培育出的个体一定是纯合子，如果外植体取自杂合子，培育出的个体一定是杂合子，B错误；过程为脱分化的过程，一般不需要光照，C错误；过程为脱分化的过程，过程为再分化过程，脱分化和再分化过程中所用的培养基成分不同，D错误。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 14 18下图为“番茄马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述正确的是A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化