選修3-2-2植物細胞工程的實際應(yīng)用

1、 （一）、（一）、 1.1.微型繁殖微型繁殖 2.2.作物脫毒作物脫毒 3.3.神奇的人工種子神奇的人工種子 1.1.單倍體育種單倍體育種 2.2.突變體的利用突變體的利用1.微型繁殖微型繁殖 (1)微型繁殖技術(shù)微型繁殖技術(shù)：也稱快速繁殖技術(shù)：也稱快速繁殖技術(shù) 快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù). (2)特點特點: A、保持優(yōu)良品種的遺傳特性、保持優(yōu)良品種的遺傳特性; B、高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖、高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖. （3）優(yōu)點：）優(yōu)點： 從植物體上取材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率從植物體上取材少，培養(yǎng)周期短，繁殖率高，便于自動化管理。高，便于自動化

2、管理。 例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內(nèi)生產(chǎn)出出400萬株蘭花苗。萬株蘭花苗。 正文中討論題正文中討論題 1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進行工廠化育人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？ 提示：植物提示：植物“微型微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型微型”繁殖技術(shù)的這繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢。利用植物兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型微型”

3、繁殖技術(shù)我們可繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。2作物脫毒作物脫毒 物脫毒的原因物脫毒的原因: 長期進行無性繁殖的作物，易積累感染的長期進行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會感染病毒，用分生區(qū)的的分生區(qū)一般不會感染病毒，用分生區(qū)的細胞進行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒細胞進行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗苗。 作物脫毒材料作物脫毒材料:分生區(qū)的細胞（如莖尖）分生區(qū)的細胞（如莖尖）作物脫毒方法作物脫毒方法:進行組織培養(yǎng)進行組織培養(yǎng)結(jié)果結(jié)果:脫毒苗脫毒苗3.3.神奇的人工種子

4、神奇的人工種子（1）人工種子是指通過）人工種子是指通過植物組織培養(yǎng)的方法得植物組織培養(yǎng)的方法得到的胚狀體、不定芽、到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子的種子 2 2、優(yōu)點：、優(yōu)點： 培植周期短；培植周期短； 后代無性狀分離；后代無性狀分離； 不受氣候不受氣候, ,季節(jié)和地域限制季節(jié)和地域限制 可以很方便地貯藏和運輸可以很方便地貯藏和運輸 3 3、技術(shù)：植物組織培養(yǎng)、技術(shù)：植物組織培養(yǎng). . 4 4、結(jié)構(gòu)：人工薄膜包裹胚狀體或不定芽或頂、結(jié)構(gòu)：人工薄膜包裹胚狀體或不定芽或頂芽或腋芽芽或腋芽人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生

5、長成人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長成小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有小植株的關(guān)鍵部分，請?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育，的有效成分是什么？為了促進胚狀體的生長發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？討論討論針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包針對植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進胚狀體的生長發(fā)育，還可以向人工種皮中加入胚狀體的生長發(fā)育，還可

6、以向人工種皮中加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。一些植物生長調(diào)節(jié)劑。 二、作物的新品種培育二、作物的新品種培育 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí): 1傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法 (雜雜 交交) 雜交育種依據(jù)的原理是雜交育種依據(jù)的原理是: 基因的自由組合定律，優(yōu)良的基因自由組合?；虻淖杂山M合定律，優(yōu)良的基因自由組合。P A A R R a a r r有 芒 抗 病 無 芒 不 抗 病配 子 A R a rF 1 A a R r有 芒 抗 病F 2 A _ R _ : A _ r r : a a R _ : a a r r有 抗 : 有 不 抗 : 無 抗 : 無 不 抗9 : 3 : 3 : 1自 交 并 選 育 多 代a a R R

7、結(jié)果結(jié)果: 通過基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合通過基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中在同一后代中 缺點缺點:要不斷進行要不斷進行(多年多年)純化和選擇，才得純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種到一種符合理想要求的新品種 1.1.單倍體育種單倍體育種 （1 1）單倍體定義）單倍體定義 體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體。體細胞染色體數(shù)目比正常個體減個體。體細胞染色體數(shù)目比正常個體減少了一半。少了一半。 （2 2）單倍體形成：）單倍體形成： 由配子不經(jīng)過受精作用而直接發(fā)育成的由配子不經(jīng)過受精作用而直接發(fā)育成的個體。例蜜蜂中的雄蜂。個體。例蜜蜂

8、中的雄蜂。 （3 3）單倍體植株的特點：）單倍體植株的特點： 長得弱小，而且高度不育。長得弱小，而且高度不育。 （4 4）、方法：）、方法： I I、采用花藥離體培養(yǎng)的方法，使花粉粒發(fā)、采用花藥離體培養(yǎng)的方法，使花粉粒發(fā)育為單倍體植株；育為單倍體植株； IIII、采用人工誘導(dǎo)的方法（常用秋水仙素處、采用人工誘導(dǎo)的方法（常用秋水仙素處理），使單倍體植株體細胞染色體數(shù)目加倍，理），使單倍體植株體細胞染色體數(shù)目加倍，重新恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。重新恢復(fù)到正常植株的染色體數(shù)目。 花粉花粉 單倍體植株單倍體植株 正常植株正常植株 (5)(5)優(yōu)點：優(yōu)點： I I、后代穩(wěn)定遺傳、后代穩(wěn)定遺傳, ,都是

9、純合體都是純合體; ; II II、明顯縮短育種年限、明顯縮短育種年限. . （6 6）單倍體育種的實驗流程。）單倍體育種的實驗流程。花花藥藥花粉細花粉細胞培養(yǎng)胞培養(yǎng)愈傷愈傷組織組織分化出分化出小植物小植物單倍體單倍體植株植株正常正常植株植株接種接種脫分化脫分化再分化再分化移栽移栽染色體加倍染色體加倍2.2.突變體的利用突變體的利用 (1)(1)產(chǎn)生產(chǎn)生: :植物組織培養(yǎng)過程中，由于培植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)養(yǎng)細胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變。條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變。 (2)(2)利用利用: :篩選對人們有利

10、突變體篩選對人們有利突變體, ,進而進而培育新品種培育新品種 （3 3）成就：）成就：2020世紀世紀7070年代以來，各國的年代以來，各國的科學(xué)家用這種方法已經(jīng)篩選到抗病、抗鹽、含科學(xué)家用這種方法已經(jīng)篩選到抗病、抗鹽、含高蛋白，以及高產(chǎn)的突變體，有的已用于生產(chǎn)。高蛋白，以及高產(chǎn)的突變體，有的已用于生產(chǎn)。 1.1.細胞產(chǎn)物種類：蛋白質(zhì)細胞產(chǎn)物種類：蛋白質(zhì), ,脂肪脂肪, ,糖類糖類, ,藥物藥物, ,香料香料, ,生物堿等生物堿等. . 2.2.技術(shù)：植物的組織培養(yǎng)技術(shù)：植物的組織培養(yǎng). .工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過程是什么？工廠化生產(chǎn)人參皂甙的基本過程是什么？ 第一步，選擇人參根作為外植體進

11、行培養(yǎng)，第一步，選擇人參根作為外植體進行培養(yǎng)，產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖速度產(chǎn)生愈傷組織，經(jīng)過培養(yǎng)選擇找到增殖速度快而且細胞內(nèi)人參皂甙含量高的細胞株作為快而且細胞內(nèi)人參皂甙含量高的細胞株作為種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次種質(zhì)，其中一部分作為保存用，以備下一次生產(chǎn)用，一部分進行發(fā)酵生產(chǎn)。生產(chǎn)用，一部分進行發(fā)酵生產(chǎn)。 第二步，將第一步選擇到的細胞株在發(fā)酵罐第二步，將第一步選擇到的細胞株在發(fā)酵罐中的適合培養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng)，增加細胞中的適合培養(yǎng)液中進行液體培養(yǎng)，增加細胞數(shù)量。數(shù)量。 第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細胞進行破碎，第三步，將發(fā)酵罐中培養(yǎng)的細胞進行破碎，從中提取人參皂甙。從中提取

12、人參皂甙。 高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展為題，與同學(xué)展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護環(huán)境方面的重要意義。保護環(huán)境方面的重要意義。P41P41 提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細利用植物細胞培養(yǎng)技術(shù)來大量培育紅豆杉細胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。胞，希望利用這種方法來大量生產(chǎn)紫杉醇。有的公司宣稱他們用細胞培養(yǎng)法所得紫杉醇有的公司宣稱他們用細胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的的含量是樹皮的2 25 5倍。現(xiàn)在工藝條件已基倍?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實本摸清，正研究反應(yīng)的