2.1.2植物細(xì)胞工程的應(yīng)用（課件）-高二生物學(xué)與練（人教版2019選擇性必修3）

第2章

細(xì)胞工程2.1植物細(xì)胞工程

第2課時(shí)——植物細(xì)胞工程的應(yīng)用

蘭花

紅豆杉學(xué)習(xí)目標(biāo)舉例說明植物細(xì)胞工程的應(yīng)用有效提高了生產(chǎn)效率。一、植物繁殖的新途徑—快速繁殖

20世紀(jì)60年代，荷蘭科學(xué)家成功地利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來培育蘭花。目前，荷蘭的蘭花生產(chǎn)已發(fā)展成舉世聞名的蘭花產(chǎn)業(yè)。用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，稱為快速繁殖技術(shù)，也叫微型繁殖技術(shù)。

我國組織培養(yǎng)技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于蘭花種苗的規(guī)?；敝?，使得名貴蘭花的價(jià)格大幅下降，普通百姓也能購買和觀賞。1.概念：一、植物繁殖的新途徑—快速繁殖一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟(jì)林木、無性繁殖作物和瀕危植物等都實(shí)現(xiàn)了利用快速繁殖技術(shù)來提供苗木。2.優(yōu)點(diǎn)：①高效、快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；②無性繁殖，保持優(yōu)良品種的遺傳特性；③可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。3.實(shí)例：鐵皮石斛甘蔗、桉樹和鐵皮石斛等試管苗的產(chǎn)生已形成一定規(guī)模。思考：快速繁殖中能否用花粉作為外植體？不能，因?yàn)橛没ǚ圩魍庵搀w會(huì)出現(xiàn)性狀分離。一、植物繁殖的新途徑—作物脫毒

馬鈴薯、草莓和香蕉等通常是用無性繁殖的方式進(jìn)行繁殖的，它們感染的病毒很容易傳給后代。病毒在作物體內(nèi)逐年積累，就會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。采取怎樣的措施能避免這些情況發(fā)生?可以通過引進(jìn)優(yōu)良品種或培育脫毒苗來避免這些情況發(fā)生。

脫毒馬鈴薯田和被病毒感染的未脫毒的馬鈴薯葉片（左上）一、植物繁殖的新途徑—作物脫毒選材原因：_________________________________1.選用材料：___________________________________________該部位的病毒極少，甚至無病毒植物頂端分生區(qū)附近（如莖尖、芽尖、根尖）2.脫毒過程：莖尖脫分化愈傷組織再分化芽、根脫毒苗3.實(shí)例：馬鈴薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠蘿和香蕉等。脫毒苗≠抗毒苗，前者指的是本身病毒少，甚至無病毒，受病毒感染的機(jī)會(huì)少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。二、作物新品種的培育傳統(tǒng)的育種方法：原理：缺點(diǎn)：傳統(tǒng)方法：雜交育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs↓第1年↓×選育出需要的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長A_ssF3第4年

現(xiàn)有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何獲得純種的紫色甜玉米（基因型AAss）？通過雜交把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中(基因重組)雜交育種多年純化和選擇，才得到符合理想要求的新品種如何解決育種時(shí)間過長的問題？二、作物新品種的培育—單倍體育種1.過程：秋水仙素單倍體幼苗優(yōu)良品種愈傷組織純合二倍體植株花藥染色體數(shù)目加倍脫分化再分化秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)（植物細(xì)胞的全能性）（染色體數(shù)目變異）選擇2.原理：植物細(xì)胞的全能性、染色體數(shù)目變異單倍體育種二、作物新品種的培育—突變體的利用傳統(tǒng)方法：雜交育種單倍體育種P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aass紫色非甜玉米AaSs↓配子：ASAsaSas花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗：ASAsaSas純合體:AASSAAssaaSSaass選擇紫甜玉米即為新品種現(xiàn)有紫色非甜玉米（AASS）和白色甜玉米（aass），如何短時(shí)間獲得純種的紫色甜玉米AAss？

P：紫色非甜玉米

AASS×白色甜玉米

aassF1紫色非甜玉米AaSs第1年×選育出紫甜的純種F2A_S_A_ssaaS_aass紫甜第2年第3年×生長A_ssF3第4年二、作物新品種的培育—單倍體育種單倍體育種3.優(yōu)點(diǎn)：①

子代是能穩(wěn)定遺傳的純合子。②

極大地縮短了育種的年限。③

是進(jìn)行體細(xì)胞誘變育種和研究遺傳突變的理想材料。因?yàn)榇蠖鄶?shù)單倍體植株的細(xì)胞中只含有一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。二、作物新品種的培育—單倍體育種單倍體育種

我國科學(xué)家在1974年成功培育出世界上第一個(gè)單倍體作物新品種——單育1號(hào)煙草。4.實(shí)例：

后來，把單倍體育種與常規(guī)育種結(jié)合起來，培育成了水稻、玉米、油菜、甘藍(lán)和甜椒等作物的新品種。二、作物新品種的培育—突變體的利用

彩色馬鈴薯不僅營養(yǎng)成分高，且含多酚類化合物，有較強(qiáng)的保健功能和藥用價(jià)值。我國通過品種引進(jìn)等方式獲得的彩色馬鈴薯品種數(shù)量有限，且多為晚熟品種，產(chǎn)量和品質(zhì)較低。所以通過誘變途徑獲得新的彩色馬鈴薯品種可以豐富馬鈴薯市場(chǎng)，滿足人們的需要。二、作物新品種的培育—突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：1.

突變體育種的原理是什么？2.在培養(yǎng)至愈傷組織時(shí)進(jìn)行誘變處理的原因是什么？3.誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？基因突變和植物細(xì)胞的全能性。二、作物新品種的培育—突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：2.在培養(yǎng)至愈傷組織時(shí)進(jìn)行誘變處理的原因是什么？愈傷組織細(xì)胞分裂旺盛，且一直處于不斷增殖的狀態(tài)，此時(shí)易發(fā)生基因突變。二、作物新品種的培育—突變體的利用如圖表示突變體的利用過程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：3.誘導(dǎo)分化得到的突變體都可以利用嗎？為什么？大多數(shù)都不可以。因?yàn)榛蛲蛔兛赡芷茐纳矬w與現(xiàn)有環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系，進(jìn)而對(duì)生物體有害；還有些基因突變既無害也無益，是中性的。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

紅豆杉，又名紫杉。1971年，科學(xué)家從紅豆杉樹皮中分離出了紫杉醇，發(fā)現(xiàn)它具有獨(dú)特的抗腫瘤作用。據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》2001年10月17日第5版報(bào)道，2000年國際市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)紫杉醇的售價(jià)已高達(dá)每千克18萬美元。1994一1996年，在紅豆杉分布最多、最集中的云南，紅豆杉遭受了一場(chǎng)浩劫。盜伐者大量砍伐紅豆杉，使大大小小的山溝里，躺滿了被剝光樹皮的裸樹，溪河里浸出鮮血般的紅色樹汁……野生紅豆杉是瀕危植物，直接從它的樹皮和樹葉中提取紫杉醇的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，不僅產(chǎn)量低，還會(huì)對(duì)野生紅豆杉資源造成嚴(yán)重破壞，而紫杉醇的化學(xué)全合成法尚不具備生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。能不能運(yùn)用植物細(xì)胞工程技術(shù)來生產(chǎn)紫杉醇？三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(1)初生代謝物：初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動(dòng)。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。(2)次生代謝物：植物代謝會(huì)產(chǎn)生一些一般認(rèn)為不是植物基本的生命活動(dòng)所必需的產(chǎn)物。小分子有機(jī)化合物(如酚類、萜類和含氮化合物等)②本質(zhì)：③作用：在植物抗病、抗蟲等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。①概念：1.植物的代謝產(chǎn)物三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)指在離體條件下對(duì)單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞團(tuán)進(jìn)行培養(yǎng)使其增殖的技術(shù)。過程：概念：優(yōu)點(diǎn)：不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對(duì)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)具有重要意義。原理：細(xì)胞增殖細(xì)胞懸液細(xì)胞培養(yǎng)外植體

脫分化提取細(xì)胞產(chǎn)物愈傷組織紫草寧、紫杉醇、人參皂苷等。實(shí)例：2.植物細(xì)胞培養(yǎng)三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物細(xì)胞培養(yǎng)：外植體脫分化愈傷組織細(xì)胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取注意：①一般培養(yǎng)到愈傷組織即可。因?yàn)榇藭r(shí)細(xì)胞分裂旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成。②液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細(xì)胞與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸。

工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：人參根

愈傷組織

增長速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞

細(xì)胞增殖

提取人參皂苷脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞