(完整)2.1.2植物细胞工程的实际应用.ppt
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1、2.1.2 植物细胞工程的实际应用离体的植物器官、组织或细胞(外植体)离体的植物器官、组织或细胞(外植体)愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化无菌无菌营养:营养:有机物有机物 无机盐无机盐 水分水分一定的外界条件一定的外界条件植物激素:植物激素:细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素遮光遮光一定的光照一定的光照芽发育成叶,叶芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素的合成需要光照的合成需要光照排列疏松而无规排列疏松而无规则,高度液泡化的则,高度液泡化的呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄壁细胞壁细胞如:胡萝卜的形成层、菊花如:胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药幼茎段、月
2、季的花药植物组织培养技术植物组织培养技术融合的原生质体融合的原生质体原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞诱导诱导融合融合再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化 (细胞分裂)(细胞分裂)愈伤组织愈伤组织再分化再分化杂种植株杂种植株植物植物组织组织培养培养植物植物细胞细胞融合融合植植物物体体细细胞胞杂杂交交2 2、思考利用这些技术能做哪些工作?、思考利用这些技术能做哪些工作?资料资料1 1 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。
3、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。资料资料2 2 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。但因其但因其不结种子不结种子,每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和二
4、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3 3 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
5、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。一一、植物繁殖的新途径、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3 3)周期短,不受季节、气候、自然灾)周期短,不受季节、气候、自然灾害等因素的影响害等因素的影响 例:用一个兰花茎尖就可以在一年内生产例:用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出出400400万株兰花苗。
6、万株兰花苗。(一)微型繁殖技术(一)微型繁殖技术兰花杨树生菜无籽西瓜(3)微型繁殖微型繁殖的应用:的应用:植物组织培植物组织培养车间及组养车间及组培植物培植物(一)微型繁殖(一)微型繁殖繁殖技术(也称快速繁殖技术)繁殖技术(也称快速繁殖技术)讨论讨论 P38 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
7、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含病毒。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。怎样利是植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?用植物组织培养技术解决?(1)材料材料:植物的分生区植物的分生区(茎尖茎尖)-无病毒或极少无病毒或极少 (2)脱毒苗脱毒苗:切取切取茎尖茎尖进行进行组织培养,再生的植组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗获得脱毒苗 (3)优
8、点:)优点:使农作物不会或极少感染病毒使农作物不会或极少感染病毒为什么需进行作物脱毒?为什么需进行作物脱毒?2.作物脱毒作物脱毒(培养无病毒植株)(培养无病毒植株)作物脱毒的原因作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物,易积累感染的病毒,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,而植物的分生区一般不会导致产量降低,品质变差,而植物的分生区一般不会感染病毒,用感染病毒,用分生区的细胞分生区的细胞进行组织培养,就能得到进行组织培养,就能得到大量的脱毒苗。大量的脱毒苗。说明:病毒在植株上的分布是不均一的,说明:病毒在植株上的分布是不均一的,老叶、老的组织和器官病毒含量高,幼嫩老
9、叶、老的组织和器官病毒含量高,幼嫩的未成熟组织和器官病毒含量较低,生长的未成熟组织和器官病毒含量较低,生长点几乎不含病毒或病毒较少。因此,作物点几乎不含病毒或病毒较少。因此,作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒(的如茎尖、根尖)毒(的如茎尖、根尖)脱毒草莓脱毒草莓没有脱毒的草莓没有脱毒的草莓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 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品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,以保体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗,以保证该
10、品种的品质和产量水平。这种通过分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生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的(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 实际问题:但是微型繁殖试管苗的实际问题:但是微型繁殖试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。天然大量贮藏和运输也是相当困难的。天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象,因而会造成某些遗传性状的重组现象,因而会造成某些遗传性状的改变;天然种子在生产上受季节等自的改变;天然种子在生产上受季节等自然环境条件限制,一般每
11、年只繁殖然环境条件限制,一般每年只繁殖1 12 2次,有些甚至十几年才繁殖一次。能否次,有些甚至十几年才繁殖一次。能否找到天然种子的替代品?找到天然种子的替代品?种种 子子 的的 结结 构构自然种子自然种子胚乳胚乳子叶子叶胚芽胚芽胚轴胚轴胚根胚根胚胚3、神奇的人工种子、神奇的人工种子树木需生长数年树木需生长数年才能结出种子。才能结出种子。优良杂交种后代优良杂交种后代会因发生性状分会因发生性状分离而丧失优良特离而丧失优良特性性。受季节、气候受季节、气候和地域的限制和地域的限制。制种时需要占用制种时需要占用大量土地。大量土地。如何克服缺陷?如何克服缺陷?常规种子植物生产的不足常规种子植物生产的不足
12、 通过植物组织培养的方法获得通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜,芽等材料外面包被着人工薄膜,在适宜的条件下可以发芽成幼在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。苗的种子。3、神奇的人工种子、神奇的人工种子人工胚乳相当天然种子的胚相当天然种子的胚(由外植体或愈伤组织产生由外植体或愈伤组织产生)提供营养提供营养保护作用保护作用人工种子技术:技术:原理:原理:结构:结构:特性:特性:优点:优点:胚状体(不定芽、顶芽、腋芽胚状体(不定芽、顶芽、腋芽)人工薄膜:人工薄膜:加入适量无机盐、有机碳源等养分,农加入适量无机盐、有机碳源等养分,农药
13、、抗生素、有益菌及生长调节剂等药、抗生素、有益菌及生长调节剂等组织培养组织培养细胞全能性细胞全能性与天然种子比:与天然种子比:解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题 保持优良品种遗传特性保持优良品种遗传特性 不受气候、季节、地域的限制,时间短,占地少不受气候、季节、地域的限制,时间短,占地少与试管苗比:与试管苗比:有人工薄膜保护,方便地贮藏和运输有人工薄膜保护,方便地贮藏和运输在适宜条件下可以萌发长成幼苗。在适宜条件下可以萌发长成幼苗。人工种子自然种子胚胚 状状 体体人工种皮人工种皮人工胚乳人工胚乳胚胚种皮种皮胚乳胚乳人工种子应用人工种子应用花
14、椰菜花椰菜桉树桉树水稻水稻芹菜芹菜2人工种子与天然种子相比,突出的优点人工种子与天然种子相比,突出的优点(1)可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖。繁殖。(2)固定杂种优势。天然种子是有性繁殖,往往杂种固定杂种优势。天然种子是有性繁殖,往往杂种优势只能体现在第优势只能体现在第1代,第代,第2代便参差不齐了。而人代便参差不齐了。而人工种子在本质上属于无性繁殖,一旦获得优良品种工种子在本质上属于无性繁殖,一旦获得优良品种,即可保持杂种优势。即可保持杂种优势。(3)快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用快捷高效的繁殖方式。已有研究表明用1个体积个体积为
15、为12 L的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞的发酵罐在二十几天内生产的胡萝卜体细胞胚可制造胚可制造1000万粒人工种子,可供种植几百万粒人工种子,可供种植几百km2地地,这样也就节约了大量留种地。这样也就节约了大量留种地。(4)可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚乳可人为控制植物的生长发育与抗逆性。人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外,除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外,还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等,使其使其具备抗逆性和耐
16、贮性等优良特性,也可添加激素类具备抗逆性和耐贮性等优良特性,也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较,物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较,人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。移栽驯化过程和生产周期短等优点。下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是(关叙述中不正确的是()A A人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得养技术获得B B胚状体是由愈伤组织分化而成,离体细胞只有胚状
17、体是由愈伤组织分化而成,离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性形成愈伤组织才能表现出全能性C C同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型D D胚状体是由未分化的,具有分裂能力细胞构成胚状体是由未分化的,具有分裂能力细胞构成 针对植物种类和土壤等条件,在人针对植物种类和土壤等条件,在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育,还可以向人工种皮中加入一些植发育,还可以向人工种皮中加入一些植物
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- 完整 2.1 植物 细胞 工程 实际 应用
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