【高中生物】植物细胞工程的应用 高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修3）.pptx

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1、 教学目标：教学目标：1、概述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的原理和过程。2、举例说明植物细胞工程的应用有效提高了生产效率。3、尝试进行植物组织培养。教学重点：教学重点：1、植物组织培养的原理和过程。2、植物体细胞杂交技术的原理。3、植物细胞工程应用的实例。教学难点：教学难点：植物组织培养的实验。高中生物学选择性必修3第第2 2章章 细胞工程细胞工程第第1 1节节 植物细胞工程植物细胞工程 铁皮石斛的工厂化生产铁皮石斛的工厂化生产请阅读课本P39，回答以下问题：1.什么是快速繁殖技术？2.快速繁殖的核心技术是？3.快速繁殖技术有什么优点？有哪些应用实例？二、植物细胞工程的应用二、植物细胞工程

2、的应用 1、快速繁殖、快速繁殖（1）概念：）概念：（2）原理：）原理：（3）优点：）优点：也叫也叫微型繁殖微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术植物细胞的植物细胞的全能性全能性高效快速高效快速地实现种苗的地实现种苗的大量繁殖大量繁殖保持保持优良品种的遗传特性优良品种的遗传特性*扦插、压条、嫁接等不属于微型繁殖技术愈伤组织（一）植物繁殖的新途径（一）植物繁殖的新途径无性繁殖；有丝分裂无性繁殖；有丝分裂 亲、子代亲、子代DNA相同相同（4）实例：）实例：马铃薯病毒苗原因马铃薯病毒苗原因 马铃薯马铃薯(1)原因：原因：草莓草莓香蕉香蕉感染的病毒很

3、感染的病毒很容易传给后代容易传给后代无性无性繁殖繁殖病毒在作物病毒在作物体内体内积累积累作物产量降低作物产量降低品质变差品质变差2、作物脱毒、作物脱毒 （2）脱毒方法：）脱毒方法：取材：取材：顶端分生区顶端分生区（如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒如茎尖、根尖：病毒极少，甚至无毒）组培组培脱毒苗脱毒苗（3）优点：）优点：明显提高农作物的产量和品质明显提高农作物的产量和品质（4）实例：）实例：在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。作物上获得成功。注：脱毒苗不等于抗毒苗注：脱毒苗不等于抗毒苗 脱毒产品脱毒产品香蕉脱毒草莓普通草莓甘蔗菠

4、萝 实际问题：传统的育种方法：原理：缺点：传统方法：杂交育种P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年选育出需要的纯种F2A_S_A_ss aaS_aass紫甜第2年第3年生长A_ssF3第4年现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中(基因重组)杂交育种多年纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种如何解决育种时间过长的问题？1、单倍体育种单倍体育种（1）过程过程：（2）原理原理：细胞学细胞学植物细胞的全能性植物细胞的全能性遗传学遗传学染色体数目变异染色

5、体数目变异；花药离体培养花药离体培养诱导染色体加倍诱导染色体加倍二倍体植株二倍体植株单倍体植株单倍体植株二倍体植株二倍体植株（纯合子纯合子）（秋水仙素处理）（秋水仙素处理）（二）作物新品种的培育（二）作物新品种的培育 传统方法：杂交育种单倍体育种P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aass紫色非甜玉米AaSs配子：ASAsaSas花药离体培养单倍体幼苗ASAsaSas纯合体:AASS AAssaaSSaass选择紫甜玉米即为新品种现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何短时间获得纯种的紫色 甜玉米（基因型AAss）？P：紫色非甜玉米 AASS白色甜玉米 aass

6、F1紫色非甜玉米AaSs第1年选育出紫甜的纯种F2A_S_ A_ss aaS_aass紫甜第2年第3年生长A_ssF3第4年 （3）优点：优点：极大地缩短了育种的年限。极大地缩短了育种的年限。大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现，的隐性性状容易显现，进而能明显缩短育种年限。进而能明显缩短育种年限。可作为进行可作为进行体细胞诱变体细胞诱变育种育种和和研究遗传突变研究遗传突变的理想材料。的理想材料。（4）实例：）实例：单育单育1 1号烟草号烟草；水水稻稻、玉玉米米、油油菜菜、甘甘蓝蓝和和甜椒等

7、作物。甜椒等作物。我我国国培培育育的的单单育育1号号烟烟草草是是世世界界上上第第一一个个单倍体作物新品种单倍体作物新品种为什么为什么？愈伤组织细胞愈伤组织细胞不断分裂不断分裂，细胞要进行，细胞要进行DNADNA分子复制分子复制，因此，因此更易发生突变更易发生突变。2 2、突变体的利用突变体的利用（1 1）产生原因产生原因：在在植植物物组组织织培培养养过过程程中中，由由于于培培养养细细胞胞一一直直处处于于不不断断增增殖殖的的状状态态，因因此此容容易易受受到到培培养养条条件件和和诱诱变变因因素素（如如射射线线、化化学学物物质等）的影响而产生突变。质等）的影响而产生突变。（2 2）过程过程：外植体外

8、植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化突变体突变体筛选培育筛选培育新品种新品种诱变处理诱变处理诱变处理的对象？为什么？产生的变异一定符合需要吗？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。不一定，因为突变是不定向的。（5 5）实例：）实例：（3 3）原理原理：遗传学遗传学突变突变(基因突变和染色体变异）基因突变和染色体变异）细胞学细胞学植物细胞的全能性植物细胞的全能性。已筛选出已筛选出抗病、抗盐、高产以抗病、抗盐、高产以及及蛋白质含量高蛋白质含量高的突变体，如抗花的突变体，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草。（4 4）优点优点：

9、提高变异的频率，加速育种进程；提高变异的频率，加速育种进程；大幅度地改良某些性状。大幅度地改良某些性状。生物生长生存所必需的代谢活动，如糖类、脂质、蛋白质、核酸等生物生长生存所必需的代谢活动，如糖类、脂质、蛋白质、核酸等应用多、产量低应用多、产量低 非生物生长所必需，在特定条件下进行非生物生长所必需，在特定条件下进行一类小分子有机化合物一类小分子有机化合物（如（如酚类、萜类和含氮化合物酚类、萜类和含氮化合物等）等）1 1、植物的代谢产物、植物的代谢产物初生代谢物：初生代谢物：次生代谢物：次生代谢物：红豆杉红豆杉紫杉醇紫杉醇紫草紫草紫草宁紫草宁（三）细胞产物的工厂化生产（三）细胞产物的工厂化生产

10、 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。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。外植体愈伤组织细胞悬液脱分化脱分化振荡分散振荡分散细胞悬浮培养细胞产物提取提取（3 3）优点：）优点：不占用耕地、不受季节、天气的限制，不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。对社会、经济、环保具有重要意义。2 2、细胞产物的工厂化生产、细胞产物的工厂化生产植物细胞培养植物细胞培养（1 1）定义：）定义：（2 2）过程：）过程：外植体外植体脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织细胞产物细胞产物培养、提取培养、提取注意：注意：一般组织培养到愈伤组织即可。一般组织培

11、养到愈伤组织即可。因为此时因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成生成。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。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。工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人人参参根根 愈愈伤伤组组织织 增增长长速速度度快快而而且且细细胞胞内内人人参参皂皂甙甙干干粉粉含含量量高高的的细细胞胞 细细胞增殖胞增殖 提取人参皂甙干粉提取人参皂甙干粉 脱分化脱分化培养选择培养选择破碎细胞破碎细胞放入发酵罐放入发酵罐（4 4）实例：）实例：外植体愈伤组织胚状体试管苗植株再分化保持优

12、良性状快速大量繁殖快速繁殖作物脱毒选择根尖茎尖、芽尖脱分化选择花粉培养单倍体纯合体加倍单倍体育种化学物理因素诱导筛选突变体利用培养、提取代谢产物 育种方法育种方法原理原理过程过程优点优点快速繁殖快速繁殖突变体突变体的利用的利用单倍体单倍体育种育种 植物体细植物体细胞杂交胞杂交四种育种方法的比较四种育种方法的比较 四种育种方法的比较四种育种方法的比较育种方法育种方法原理原理过程过程优点优点快速繁殖快速繁殖植物细胞的全能性植物细胞的全能性 脱分化、再分化脱分化、再分化保持优良品种遗传特性保持优良品种遗传特性突变体突变体的利用的利用突变；突变；植物细胞的全能性植物细胞的全能性对愈伤组织进行诱变处理对愈伤组织进行诱变处理后再筛选后再筛选提高提高突变频率，突变频率，获得优获得优良性状良性状单倍体单倍体育种育种植物细胞的全能性；植物细胞的全能性；染色体变异染色体变异 先花药离体培养，再用秋先花药离体培养，再用秋水仙素处理，染色体加倍水仙素处理，染色体加倍明显缩短明显缩短育种年限育种年限 植物体细植物体细胞杂交胞杂交细胞膜的流动性；细胞膜的流动性；植物细胞全能性植物细胞全能性植物细胞融合植物细胞融合、杂杂种细胞组织培养种细胞组织培养打打破生殖隔离，破生殖隔离，实现实现远源杂交远源杂交