2.1.2植物细胞工程的应用课件(共20张PPT)2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共20张PPT)
2.1.2 植物细胞工程的应用
温故知新：植物细胞工程中科学家采用的基本技术是什么？
移栽成活
分化状态
未分化状态
脱分化
再分化
植物组织培养技术（请同学们呢把基本过程自己写出来）
资料1：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。在兰花的常规繁殖中，遇到的难题是：用分根法繁殖速度缓慢，不利于新品种的推广;用种子繁殖又很困难，因为兰花的种子十分微小，胚很纤弱，种子几乎没有储藏营养物质，在发芽过程中很容易夭折。
实际问题：经济苗木、名贵花卉、珍稀植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持……如何解决？
资料2：铁皮石斛,兰科石斛属植物，茎直立、圆柱形，花期3- 6月，生于海拔1600m左右的山地半阴湿的岩石上。铁皮石斛富含某些糖类和生物碱，可以用来提取药物。驱解虚热，益精强阴等疗效，同时具有观赏价值。
01一、植物繁殖的新途径（1）概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。1.快速繁殖外植体脱分化愈伤组织再分化根、芽试管苗（2）优点：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖。②无性繁殖，保持优良品种的遗传特性。③不受自然生长季节的限制，培养周期短。（3）应用：快速繁殖经济林木、名贵花卉、珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。
铁皮石斛的产业化育苗
观赏植物、经济林木、濒危植物等都实现了快速繁殖技术
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。我国组织培养技术已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，使得名贵的兰花价格大幅下降。
【资料4】种植草莓一般要每年换一-次苗，因为它的盛果期很短，只要一年时间，后期产会降低，所以想要保证产量，就要每年更换幼苗，特别是大规模种植时,每年换苗是必须的。在换苗时要选择相对健壮、无病害且根系完整的幼苗，它的生长能力强，存活率也就更高，以免种植幼苗后死亡。
【资料3】生姜是药食两用的经济作物，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，一般减产30%-50%。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
脱毒草莓
普通草莓
（2）选材部位：_________________________________
（3）过程：
顶端分生区附近（如茎尖）
（4）优点：
一、植物繁殖的新途径
2、作物脱毒：
选材原因：　　　　　的病毒极少，甚至　　　
分生区附近
无病毒
无性繁殖的方式进行繁殖的作物，感染的病毒很容易传给后代，并在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低、品质变差。
（1）培育脱毒苗的原因：
脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物
P40
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
（5）脱毒产品：
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
传统的育种方法： 。
缺点： 。
。
传统方法： 杂交育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
F1
紫色非甜玉米
AaSs
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的纯种
F2
A_S_
A_ss
aaS_
aass
紫甜
第2年
第3年
×
生长
A_ss
F3
第4年
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
杂交育种
多年自交纯化和选择，才得到符合理想要求的新品种
如何解决育种时间过长的问题？
实际问题（P42拓展应用）
传统方法： 杂交育种
单倍体育种
P：
紫色非甜玉米
AASS
×
白色甜玉米
aass
紫色非甜玉米
AaSs
↓
配子：
AS
As
aS
as
花药离体培养
单倍体幼苗：
AS
As
aS
as
纯合体:
秋水 仙素处理 染色体加倍
AASS
AAss
aaSS
aass
选择紫甜玉米即为新品种
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），
如何短时间获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss），思路？
选择
亲本
有性
杂交
F1代
花粉离
体培养
单倍体
植 株
诱 变
染色体加倍
可 育
纯合子
选择所
需类型
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
后代都是纯合子，能稳定遗传
明显缩短育种年限，加速育种进程
(1)方法:
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍,选择稳定遗传优良品种
(3)优点:
(2)过程:
(4)应用:
水稻
烟草
2.突变体的利用
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
外植体
新
品种
筛选
培育
愈伤组织
脱分化
多种
突变体　
诱导分化
白三叶草
优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
缺点：
原理：基因突变和染色体变异，细胞具有全能性
诱变处理
资料5：红豆杉（拉丁学名：Taxus chinensis (Pilger) Rehd.），是红豆杉属的植物的通称。红豆杉属于浅根植物，其主根不明显、侧根发达，可从其体内提取出抗癌物质紫杉醇，是世界上公认濒临灭绝的天然珍稀抗癌植物，由于在自然条件下红豆杉生长速度缓慢，再生能力差，所以很长时间以来，世界范围内还没有形成大规摸的红豆杉原料林基地。
思考我们如何获取大量的紫杉醇呢？
03三、细胞产物的工厂化生产植物代谢初生代谢：生物生长生存所必需的代谢活动，一直进行次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定组织或器官和特定条件下进行。次生代谢：缺点：①植物细胞的次生代谢物含量很低。②有些产物不能或难以通过化学途径得到。一类小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)产物：如糖类、脂质、蛋白质、核酸等产物：应用多、产量低031.概念：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。3.优势不占用耕地、不受季节、天气的限制，对社会、经济、环保具有重要意义。植物细胞培养三、细胞产物的工厂化生产外植体愈伤组织细胞悬液细胞产物脱分化分散开发酵、提取2.过程034.实例：具有高抗癌活性，已被用于乳腺癌等癌症的治疗。红豆杉→紫杉醇紫草→紫草宁抗菌、消炎和抗肿瘤，世界首例药用植物细胞工程产品人参→人参皂苷用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上10g左右三、细胞产物的工厂化生产课堂总结
外植体
愈伤组织
试管苗
脱分化
再分化
植株
作物脱毒
选择顶端分生组织
快速繁殖
单倍体育种
选择花药
进行诱变
突变体的利用
分散后
悬浮培养
3.细胞产物的工厂化生产
2.植物新品质的培育
1.植物繁殖的新途径
筛选
一、概念检测
1. 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体 植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断下列相关表述是否正确。
（1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ ）
（2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞中次生代谢物的含量。（ ）
2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是 （ ）
A.人工诱导基因突变
B.选择优良品种进行杂交
C.进行远缘植物体细胞杂交
D.取茎尖分生组织进行组织培养
√
×
D
1. 紫色非甜玉米（基因型为AASuSu ）和白色甜玉米（基因型为aasusu ）杂交（Su和su代表一对等位基因）,得到的F1（ AaSusu ）再进行自交，F2会有紫色甜玉米的表型产生。如果运用常规育种方法，应该如何筛选出纯合的紫色甜玉米？如果利用花药培养的技术，又应该怎样做呢？请你设计相关实验的思路。
F2中的紫色甜玉米的基因型可能为 Aasusu或 AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2中的紫色甜玉米与白色甜玉米( aasusu)进行测交，可以选择出基因型为 AAsusu的纯种紫色甜玉米。但这种方法比较烦琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。其实在F1产生的花粉中就可能有Asu的组合，如果利用花药培养的技术获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法可以大大缩短育种周期。
【提示】积极探索其他的繁育途径。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育甜叶菊，研究内容涉及植物组织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物组织培养技术繁育甜叶菊的标准技术体系，实现甜叶菊种苗的产业化生产。
2. 甜叶菊是一种菊科植物，植株中所含甜菊糖的甜度是蔗糖的300倍左右，而它的热量却很低，所以它逐渐成为一些用糖行业欢迎的新糖源。甜叶菊的种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；而扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，这些都会限制甜叶菊的生产。假如你是某甜叶菊生产公司的项目负责人，该公司当前运行状况良好，但一直未能解决种子发芽率低的问题，为了提高公司的甜叶菊繁育效率，你应该如何作出决策，并请说出理由。