植物细胞工程的实际应用课件上课讲义.ppt

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1、植物细胞工程的实际应用课件 资料资料1 1 科学家应用多倍体育种的方法，科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，但因其不结种子，每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。瓜的普及带来困难。资料资料2 2 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

2、、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，在分生区几嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。资料资料3 3 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

3、难题是：用分根法繁难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于殖速度缓慢，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，因为繁殖又很困难，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 植物繁殖的新途径 1.概念概念:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术快速繁殖优良品种的植物组织培养技术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 例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产例：

4、用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出出400万株兰花苗。万株兰花苗。微型繁殖技术（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：繁殖技术的：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 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产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，近年在各地发展很快。但是量高、价格高等特点，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，容易感染多种病生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒

5、病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产般减产30%30%50%50%。病毒容易沿植物体的维管组织传播，病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？组织培养技术解决？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

6、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:种种 子子 的的 结结 构构自然种子胚胚种皮种皮胚乳胚乳（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性状分离而丧）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种并且需要占用大量的土地实现制种（三）神奇的人工种子（三）神奇的

7、人工种子一 植物繁殖的新途径 2.2.人工种子人工种子 胚状体（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 通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、胚状体、不定芽、顶芽和腋芽顶芽和腋芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装包装得到的种子。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（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 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟

8、 体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植思考思考 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（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二二.作物的新品种培育作物的新品种培育复习复习:1 1传统方法传统方法(杂杂 交交)杂交育种依据的原理是杂交育种依据的原理是:基因的自由组合定律，优良的基因自基因的自由组

9、合定律，优良的基因自由组合。由组合。结果:通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中 缺点:要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种（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

10、。植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 接种脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织 分化出分化出分化出分化出小植物小植物小植物小植物再分化再分化单倍体单倍体单倍体单倍体植株植株植株植株移栽移栽正常正常植株植株染色体加倍染色体加倍（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 后代都是纯合子，明显缩短育种年限5.优点：优点：6.成就成就（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：3.3.成

11、就：成就：2020世纪世纪7070年代以来，各国的科学家用年代以来，各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有的已用于生产。以及高产的突变体，有的已用于生产。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：工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？v第一步，选择人参根作为外植体进行培养，第一步，选择人参根作为外植体进行培养，产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度快

12、而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质，其中一部分作为保存用，以备下一次种质，其中一部分作为保存用，以备下一次生产用，一部分进行发酵生产。生产用，一部分进行发酵生产。v第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞数量。数量。v第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎，从中提取人参皂甙。从中提取人参皂甙。怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？讨论讨论 作业作业思考：思考：1、高效抗癌的药

13、物紫杉醇，虽然能造福人类，但、高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。以“我们能否利用我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。保护环境方面的重要意义。可以利用可以利用植物组织培养技术植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细科学家们正在研究利用

14、植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的11种植物种植物现都在进行组织培养。现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的养法所得紫杉醇的含量是树皮的25倍。国内外在分化细胞株倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生

15、成的影响。现在工艺条件基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。养进行工业化生产紫杉醇的目标。v植物组织培养技术在我们生活中的另植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用外一些应用 ：v a.a.拯救濒危植物；拯救濒危植物；v b.b.提供食品制作的原料；提供食品制作的原料；v c.c.转基因植物的培育转基因植物的培育,也要用到植物也要用到植物组织培养的方法组织培养的方法.植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1 1、植物繁殖的新途径、植物

16、繁殖的新途径1 1）微型繁殖）微型繁殖2 2）作物脱毒）作物脱毒3 3）神奇的人工种子）神奇的人工种子2 2、作物新品种的培育、作物新品种的培育1 1）单倍体育种）单倍体育种2 2）突变体的利用）突变体的利用3 3、细胞产物的工厂化生产、细胞产物的工厂化生产例例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，下列叙述错误的是下列叙述错误的是A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的B.该愈伤组织的细胞没有全能性该愈伤组织的细胞没有全能性C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁

17、细胞组成该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构胚状结构典例精析典例精析例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）步骤）步骤）步骤）步骤是是是是_最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是_._.2 2）步骤）步骤）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是_目的是目的是目的是目的是_._.3 3）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细

18、胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段是是是是_ _，其中步骤，其中步骤，其中步骤，其中步骤相相相相当于当于当于当于_，步骤，步骤，步骤，步骤相当于相当于相当于相当于_ 去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体 酶解法酶解法酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG）诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质体融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养脱分化脱

19、分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：4 4）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使新的杂种植株。使_ 能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，能够在新的植物体上有所表现，其根本原因其根本原因其根本原因其根本原因:5 5）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性_。若

20、运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质 可育可育

21、可育可育不能不能不能不能因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围1 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D D D植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养2 2、科学

22、工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子课堂演练课堂演练3 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4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

23、物组织培养技术的是（）A 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.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 C人工种子的培育人工种子的培育 D 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 5 5、马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后、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的幼苗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办法是（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B

24、B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变6.6.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苗，以保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。这种通过分生组织离体培养获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（）得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性

25、7.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通过条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_ _ 等营养物质。等营养物质。（2 2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机

26、物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_能利用光能制造有机物，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢