212_植物细胞工程的实际应用（讲课）yan(教育精品).ppt

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1、专题2 细胞工程2.1.2 植物细胞工程的实际应用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、植物繁殖的新途径1 1 1 1）微型繁殖）微型繁殖）微型繁殖）微型繁殖2 2 2 2）作物脱毒）作物脱毒）作物脱毒）作物脱毒3 3 3 3）神奇的人工种子）神奇的人工种子）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 1 1）单倍体育种）单倍体育种）单倍体育种）单倍体育种2 2 2 2）突变体的利用）突变体的利用）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 1、微型繁殖微型繁殖一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖

2、的新途径植物组织植物组织培养车间培养车间1、微型繁殖、微型繁殖一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径（1）概念：）概念：应用应用组织培养技术组织培养技术，快速繁殖植物技术，快速繁殖植物技术 （也叫快速繁殖技术）（也叫快速繁殖技术）1、微型繁殖、微型繁殖1 1、植物繁殖的新途径、植物繁殖的新途径 繁殖速度快，繁殖率高，可繁殖速度快，繁殖率高，可大批量大批量生产生产因为是无性繁殖，能保持亲本的优良性状，因为是无性繁殖，能保持亲本的优良性状，没有基因重组没有基因重组 不受自然生长季节的限制（因为在具有一不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。定人工设施的室内生产）。取材少，培养

3、周期短，便于自动化管理。取材少，培养周期短，便于自动化管理。（2）优点：）优点：组培的兰花组培的兰花 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、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。但是生姜在生产上价格高等特点，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，容易感染多种病毒病，使生姜品质变长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。2 2、作物脱毒无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。植物分生区（如茎尖）

4、病毒极少。切取茎尖进行组织培养，可获得脱毒苗。脱毒草莓一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径材料材料:方法方法:结果结果:优点：优点：实例：实例：2、作物脱毒、作物脱毒一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径分生区的细胞分生区的细胞进行组织培养进行组织培养脱毒苗脱毒苗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马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等3、人工种子、人工种子一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径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

5、节、气受季节、气候和地域的候和地域的限制。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？种种 子子 的的 结结 构构自然种子自然种子胚胚种皮种皮胚乳胚乳胚芽胚芽胚根胚根胚乳胚乳种皮种皮外植体外植体愈伤组织愈伤组织长芽长芽生根生根幼苗幼苗/胚状体胚状体脱分化脱分化再分化再分化体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟机械包装机械包装 以植物组织培养得到的以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，经过人工薄膜包装等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子得到的种子 3、人工种子、人工种子一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径（1）人工种子的

6、概念：）人工种子的概念：3、人工种子、人工种子（2）组成：）组成：（3）优点：）优点：保留优良性状保留优良性状时间短，占地少时间短，占地少不受气候、季节、地域的限制不受气候、季节、地域的限制一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径（或不定芽、顶芽、腋芽）（或不定芽、顶芽、腋芽）由已脱分化的外植体由已脱分化的外植体或愈伤组织分化产生或愈伤组织分化产生 人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发

7、育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？问题问题 针对植物种类和土壤等条件，在人工种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子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可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物生长调节剂以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂植物激素。植物激素。例：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 （）A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B胚状体

8、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C同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型D胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成DP：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 DD

9、TT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常规选育优良品种需常规选育优良品种需56年。年。花药离花药离体培养体培养单倍体单倍体 幼苗幼苗AABBAAbbaaBBaabb原理：原理：染色体组成倍减少，再经秋水仙素染色体组成倍减少，再经秋水仙素 加倍后得到纯种。加倍后得到纯种。AABB AaBbaabb ABAbaBAb基基因因型型单倍体育种单倍体育种ABAbaBab亲本杂交亲本杂交秋水仙秋水仙素处理素处理F1P配子配子单倍体单倍体幼苗幼苗纯纯合体合体秋秋水仙水仙素素性状稳定的性状稳定的纯合体植株纯合体植株

10、花药离体培养花药离体培养染色体加倍染色体加倍过程：过程：1 1、单、单倍体育种倍体育种方法：方法：花药离体培养花药离体培养 秋水仙素处理秋水仙素处理原理：原理：染色体变异染色体变异 植物细胞的全能性植物细胞的全能性技术：技术：组织培养获得单倍体组织培养获得单倍体秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍优点：优点：明显缩短了育种年限明显缩短了育种年限后代稳定遗传后代稳定遗传（都为纯合子）（都为纯合子）二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育（1 1）产生原因产生原因:植物组织培养过程中，由于培养细植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的胞一直处于不断的分生状

11、态分生状态，易受到，易受到培养条件和外培养条件和外界压力界压力（射线、化学物质射线、化学物质）的影响而产生突变的影响而产生突变（2 2）利用）利用:筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体,进而培育新品进而培育新品种种（3 3）原理：）原理：基因突变和植物细胞的全能性基因突变和植物细胞的全能性 2、突变体的利用、突变体的利用（体细胞诱变育种）（体细胞诱变育种）二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育组织培组织培养过程养过程受外界影响受外界影响突变体突变体筛选有利筛选有利突变体突变体培育新培育新品种品种抗病、抗盐、抗病、抗盐、含高蛋白、高产。含高蛋白、高产。白三叶草白三叶草愈伤组织愈伤组织（4）

12、过程：）过程：二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育 2、突变体的利用、突变体的利用常见育种方式比较常见育种方式比较方法方法原理原理原因原因实例实例优点优点杂交育种杂交育种基因基因重组重组非同源染色体上的非同源染色体上的非等位基因自由组非等位基因自由组合合抗倒伏抗抗倒伏抗锈病小麦锈病小麦集中优良性状集中优良性状诱变育种诱变育种基因基因突变突变人工方法使人工方法使DNADNA复复制过程发生差错制过程发生差错青霉素高青霉素高产菌株产菌株提高变异频率，提高变异频率，出现新性状出现新性状单倍体育单倍体育种种染色体染色体变异变异秋水仙素处理单倍秋水仙素处理单倍体使其染色体加倍体使其染色体加倍小麦新品小

13、麦新品种种缩短育种年限缩短育种年限,得到纯合体得到纯合体多倍体育多倍体育种种染色体染色体变异变异秋水仙素处理使染秋水仙素处理使染色体加倍色体加倍无籽西瓜无籽西瓜器官大，营养成器官大，营养成分含量高分含量高细胞工程细胞工程育种育种染色体染色体变异变异实现不同种植物之实现不同种植物之间的核质融合间的核质融合白菜白菜-甘蓝甘蓝克服克服远缘杂远缘杂交不交不亲和的障碍亲和的障碍基因工程基因工程育种育种基因基因重组重组将不同生物的基因将不同生物的基因拼接在一起拼接在一起抗虫棉抗虫棉目的性强，打破目的性强，打破物种界限物种界限细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物

14、碱等。香料、生物碱等。67年年人人参参皂皂甙甙干干粉粉2030天天发酵罐发酵罐三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产红豆杉与紫杉醇植植植植物物物物繁繁繁繁殖殖殖殖的的的的新新新新途径途径途径途径作作作作物物物物新新新新品品品品种种种种的的的的培育培育培育培育微型繁殖微型繁殖微型繁殖微型繁殖作物脱毒作物脱毒作物脱毒作物脱毒人工种子人工种子人工种子人工种子植植植植 物物物物细细细细 胞胞胞胞工工工工 程程程程的的的的 实实实实际际际际 应应应应用用用用单倍体育种单倍体育种单倍体育种单倍体育种突变体的利用突变体的利用突变体的利用突变体的利用细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产细胞产物的

15、工厂化生产细胞产物的工厂化生产1马铃薯利用它的块茎进行无性繁殖，种植的世代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进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是法是（）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利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D人工诱导基因突变人工诱导基因突变c2.人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得 （）A杂交育种杂交育种 B植物细胞培养植

16、物细胞培养 C多倍体育种多倍体育种 D单倍体育种单倍体育种B3将花粉细胞单倍体技术培养成幼苗时，下列条件将花粉细胞单倍体技术培养成幼苗时，下列条件不需要的是不需要的是（）A具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞 B一定营养化物质和植物激素一定营养化物质和植物激素C离体培养离体培养 D导入目的基因导入目的基因D4.下列属于植物的微型繁殖技术的是下列属于植物的微型繁殖技术的是 （）A兰花芽尖组织培养成兰花幼苗兰花芽尖组织培养成兰花幼苗B水稻种子萌发并长成新个体水稻种子萌发并长成新个体 C扦插的葡萄枝长成新个体扦插的葡萄枝长成新个体D柳条芽发育成枝条柳条芽发育成枝条A5 5、植物的微型繁殖技术是指

17、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植物组织培养植物组织培养6 6、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，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，获得了许多将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特完整的植株，这些植株的特点是（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7 7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

18、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8 8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 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9.9.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。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，以保证该品种的品质和快

19、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得种产量水平。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（）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.全全能性能性10.植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，植物组织培养是克隆植物的一种方法，过程如图所示，回答相应的回答相应的 问题：问题：(1)为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因芽等处的分生组织，其原因_。(2)培养皿中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植培养皿

20、中的培养基除添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体物激素，其目的是诱导外植体_。(3)在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可在生产实践中为获得大量的细胞产物如：紫杉醇，可将将_放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过胞，制备成细胞悬浮液，再经过_ _即可获得大量细胞。即可获得大量细胞。(1)这些部位病毒极少这些部位病毒极少(2)脱分化和再分化脱分化和再分化(3)愈伤组织细胞分裂愈伤组织细胞分裂(4)植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大植物组织培养技术不仅应用于花卉、果树的快速、大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛用于_、_、_等育种过程中。等育种过程中。(4)植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种 基因工程育种基因工程育种 单倍体育种单倍体育种子房壁子房壁果皮果皮珠被珠被种皮种皮胚乳胚乳胚胚受精极核受精极核受精卵受精卵种种子子果果实实 果实和种子的形成果实和种子的形成种种 子子 的的 结结 构构自然种子自然种子胚胚种皮种皮胚乳胚乳