植物細胞工程的實際應用

植物細胞工程的實際應用1、回憶植物組織培養(yǎng)技術的基本原理和過程？2、思考利用這項技術能做哪些工作？

再分化脫分化愈傷組織外植體試管苗植株第2頁,共37頁，星期六，2024年，5月

資料1科學家應用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、含糖高、口感好等特點。但因其不結種子，每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無籽西瓜的普及帶來困難。第3頁,共37頁，星期六，2024年，5月

資料2病毒引起的植物病害有500多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟損失。病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。第4頁,共37頁，星期六，2024年，5月

資料3蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于新品種的推廣;用種子繁殖又很困難，因為蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質，在發(fā)芽過程中很容易夭折。第5頁,共37頁，星期六，2024年，5月一植物繁殖的新途徑1.概念:快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術2.優(yōu)點:3.成就:1）保持優(yōu)良品種的遺傳特性2）高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖

例：用一個蘭花莖尖就可以在一年內生產(chǎn)出400萬株蘭花苗。

微型繁殖技術第6頁,共37頁，星期六，2024年，5月第7頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）微型繁殖技術（也稱快速繁殖技術）一植物繁殖的新途徑討論P38利用了植物“微型”繁殖技術的：1）保持優(yōu)良品種的遺傳特性2）高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖在短時間中獲得大量的優(yōu)質種苗第8頁,共37頁，星期六，2024年，5月

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。第9頁,共37頁，星期六，2024年，5月

病毒容易沿植物體的維管組織傳播，而分生組織區(qū)中缺乏維管系統(tǒng)，因此不含病毒。用做組織培養(yǎng)的植物材料可以是植物體任何類型的組織細胞。怎樣利用植物組織培養(yǎng)技術解決？第10頁,共37頁，星期六，2024年，5月一植物繁殖的新途徑（二）作物脫毒1.作物脫毒的原因:2.作物脫毒的材料:3.作物脫毒的方法:4.作物脫毒的結果:長期進行無性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導致產(chǎn)量降低，品質變差分生區(qū)（如莖尖）的細胞進行組織培養(yǎng)獲得脫毒苗5.成就:第11頁,共37頁，星期六，2024年，5月種子的結構自然種子胚種皮胚乳第12頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）神奇的人工種子一植物繁殖的新途徑1.天然種子的局限

1）培育周期長

2）優(yōu)良雜種的后代會發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性

3）生產(chǎn)會受到季節(jié)、氣候和地域的限制，并且需要占用大量的土地實現(xiàn)制種第13頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）神奇的人工種子一植物繁殖的新途徑2.人工種子

胚狀體第14頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）神奇的人工種子一植物繁殖的新途徑通過植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。（1）人工種子概念（2）人工種子組成胚狀體（或不定芽、頂芽和腋芽）+人工種皮

第15頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）神奇的人工種子一植物繁殖的新途徑

誘導植物愈傷組織

↓體細胞胚的誘導

↓體細胞胚的成熟

↓

體細胞胚的機械化包裹

↓貯藏或種植思考設計人工種子制備技術的主要流程圖第16頁,共37頁，星期六，2024年，5月（三）神奇的人工種子一植物繁殖的新途徑討論P40①培植周期短②后代無性狀分離③不受氣候,季節(jié)和地域限制④可以很方便地貯藏和運輸加入適量的養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌、植物生長調節(jié)劑等1）優(yōu)點：2）人工種皮的有效成分第17頁,共37頁，星期六，2024年，5月二.作物的新品種培育復習:1傳統(tǒng)方法(雜交)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。第18頁,共37頁，星期六，2024年，5月第19頁,共37頁，星期六，2024年，5月結果:通過基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中缺點:要不斷進行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種第20頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）單倍體育種二作物新品種的培育體細胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個體1.單倍體定義：2.單倍體形成：3.單倍體植株的特點：由配子不經(jīng)過受精作用而直接發(fā)育成的個體。例：蜜蜂中的雄蜂長得弱小，而且高度不育第21頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）單倍體育種二作物新品種的培育4.回顧單倍體育種的一般過程并設計出一種通過植物花藥組織培養(yǎng)生成正常植株的實驗流程。第22頁,共37頁，星期六，2024年，5月花藥花粉細胞培養(yǎng)接種脫分化愈傷組織分化出小植物再分化單倍體植株移栽正常植株染色體加倍第23頁,共37頁，星期六，2024年，5月（一）單倍體育種二作物新品種的培育后代都是純合子，明顯縮短育種年限5.優(yōu)點：6.成就第24頁,共37頁，星期六，2024年，5月（二）突變體的利用二作物新品種的培育植物組織培養(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)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生突變1.產(chǎn)生：篩選對人們有利突變體,進而培育新品種2.利用：3.成就：20世紀70年代以來，各國的科學家用這種方法已經(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)。第25頁,共37頁，星期六，2024年，5月蛋白質,脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等1.細胞產(chǎn)物種類：三細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物的組織培養(yǎng)2.技術：3.成就：第26頁,共37頁，星期六，2024年，5月工廠化生產(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)選擇找到增殖速度快而且細胞內人參皂甙含量高的細胞株作為種質，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)。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)，增加細胞數(shù)量。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。第27頁,共37頁，星期六，2024年，5月怎樣拯救紅豆杉并且生產(chǎn)大量紫杉醇？討論∶作業(yè)第28頁,共37頁，星期六，2024年，5月思考：1、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。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學展開討論，說出植物組織培養(yǎng)技術在節(jié)約資源、保護環(huán)境方面的重要意義?？梢岳弥参锝M織培養(yǎng)技術來大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國內外的科學家們正在研究利用植物細胞培養(yǎng)技術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。國內外許多實驗室開展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹皮的2～5倍。國內外在分化細胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對細胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響?，F(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應的放大技術等，有望實現(xiàn)通過細胞培養(yǎng)進行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標。第29頁,共37頁，星期六，2024年，5月植物組織培養(yǎng)技術在我們生活中的另外一些應用：

a.拯救瀕危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.轉基因植物的培育,也要用到植物組織培養(yǎng)的方法.第30頁,共37頁，星期六，2024年，5月植物細胞工程的實際應用1、植物繁殖的新途徑1）微型繁殖2）作物脫毒3）神奇的人工種子2、作物新品種的培育1）單倍體育種2）突變體的利用3、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)第31頁,共37頁，星期六，2024年，5月例1：03江蘇用高度分化的植物細胞、組織和器官進行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是A.該愈傷組織是細胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的B.該愈傷組織的細胞沒有全能性C.該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細胞組成D.該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結構典例精析第32頁,共37頁，星期六，2024年，5月例2：右圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：1）步驟①是__________________________________________最常用的方法是_________.2）步驟②一般常用的化學試劑是______________目的是___________________.3）在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的技術手段是___________，其中步驟④相當于_____，步驟⑤相當于_____

去掉細胞壁分離出有活力的原生質體

酶解法

聚乙二醇（PEG）

誘導原生質體融合植物組織培養(yǎng)脫分化再分化第33頁,共37頁，星期六，2024年，5月例2：右圖為植物體細胞雜交過程示意圖。據(jù)圖回答：4）植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。使____________

能夠在新的植物體上有所表現(xiàn)，其根本原因:5）從理論上講，雜種植株的育性_____。若運用傳統(tǒng)有性雜交方法能否實現(xiàn)？_____。并說明理由：

因此，這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于：

.兩個親本的遺傳性狀

雜種植株獲得了雙親的遺傳物質

可育不能因為不同種生物之間存在生殖隔離克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍第34頁,共37頁，星期六，2024年，5月1、植物的微型繁殖技術是指 （）

A．植物體細胞雜交技術

B．嫁接

C．營養(yǎng)繁殖

D．植物組織培養(yǎng)2、科學工作者把胡蘿卜的韌皮部細胞分離出來，將單個細胞放入培養(yǎng)基中培養(yǎng)，獲得了許多完整的植株，這些植株的特點是 （

）

A．彼此性狀相似B．變異頻率較高

C．單倍體D．都是純合子課堂演練第35頁,共37頁，星期六，2024年，5月3．用