2.1.2 植物细胞工程的应用 课件（21张ppt）-高二生物学（人教版2019选择性必修3）

(共21张PPT)
2.1植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
抗除草剂白三叶草
“手指植物”
铁皮石解
(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
(2)优点： ①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②无性繁殖，可以保持优良品种的遗传特性；
③可实现工厂化生产。
(3)过程：
外植体脱分化 再分化 根、芽 幼苗 移栽成活 完整植株
(4)实例：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
织
伤
组
愈
一、植物繁殖的新途径
1.快速繁殖
扦插、压条、嫁接等是营养繁殖， 不属于微型繁殖技术
铁皮石斛的产业化育苗
1.为什么植物组织培养可以进行快速繁殖？
植物组织培养到愈伤组织阶段，细胞进行有丝分裂，细
胞分裂速度较快，从而获得大量的组织细胞，然后不断地 分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。
并且，植物组织培养在实验室进行， 受季节、气候等条
件限制较小。
2.为什么快速繁殖技术可以保持优良品种的遗传特性
？ 因为植物的体细胞中含有相同的遗传物质，植物组织培养
过程中通过有丝分裂增加细胞数目，细胞分裂、分化过程中遗 传物质保持不变，所以植物的微型繁殖技术属于无性繁殖。
(1)原因：用无性繁殖的方式进行繁殖的作物，它们感染的病 毒很容易传给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作 物产量降低、品质变差。
(2)适用对象： 无性繁殖的作物。
(3)选材部位： 植物的分生区附近
(4)选材原因： 分生区附近 的病毒极少，甚至 无病毒 。
(6) 优点： 脱毒作物的产量和品质明显优于没有脱毒的作物。
(5) 实例： 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
2.作物脱毒 脱毒≠抗病毒
一、植物繁殖的新途径
2023/4/18
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱 毒马铃薯叶片(左上)
脱毒马铃薯
1.单倍体育种 的形成， 着丝粒分裂形成的子染色体不能分配
(1) 过程
花药离脱分化 愈伤 再分化 单倍体 秋水仙素处理， 正常纯合
体培养 组织 植株 染色体数加倍 体植株
二、作物新品种的培育 秋水仙素的作用： 抑制有丝分裂前期纺锤体
(2)原理：染色体(数目)变异、植物细胞的全能性。
到两极形成两个细胞，从而使染色体数目加倍。
二、作物新品种的培育
1.单倍体育种
(3) 优点： ①明显缩短育种年限，节约了大量的人力和物力：
杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优， 常需5 ~6年。而单倍体育种两年就能培育出所需纯合体。
②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突 变的理想材料：
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染 色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
③后代是纯合子，能稳定遗传。
(4) 实例：单育1号烟草、水稻、玉米、油菜、甘 蓝和甜椒等作物。
我国培育的单育1号烟草是世 界上第一个单倍体作物新品种
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
(1) 产生原因： 在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不
断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素 (如射线、 化学物质等) 的影响而产生突变。
(2) 过程：
诱变处理
外植体 脱分化 愈伤组织 再分化 突变体 新品种
(3)常用材料： 愈伤组织、单倍体育种获得的隐性纯合体。
(4)利用： 筛选对人们有用的突变体， 进而培育成新品种。
(5)原理： 基因突变和植物细胞的全能性。
育
选
培
筛
二、作物新品种的培育
2.突变体的利用
(6) 优点：
通过人工诱变提高愈伤组织的突变率，从而筛选获得抗病、抗 盐、高产、优质的新品种，加快育种进程
(7)缺点：
突变具有不定向性和低频性，因此需
大量处理实验材料
(8) 实例：
抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
抗除草剂白三叶草
三、细胞产物的工厂化生产
1.植物的代谢产物
(1)初生代谢物： 糖类、脂质、蛋白质、核酸等 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，
(2)次生代谢物： 一类小分子有机化合物 (如酚类、萜类和含 氮化合物等)。
次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官 中，并在一定的环境和时间条件下才进行。
人们为什么进行细胞产物的工业化生产？ 1.植物的次生代谢产物在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用， 也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
2.植物细胞的次生代谢产物含量很低，从植物组织中提取会大 量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径 得到。
增殖的技术。
(2)材料： 最好是愈伤组织
(3)培养基： 液体培养基(培养液)
有利于培养物与营养物质充分接触
(4) 优点： 不占用耕地，几乎不受季节、 天气等的限制，因此对于社会、经济、环 境保护具有重要意义。
三、细胞产物的工厂化生产
2.植物细胞培养：
(1)概念： 指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其
三、细胞产物的工厂化生产
3.细胞产物的工厂化生产的概念：
(1)概念： 利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细 胞产物的工厂化生产。
(2)依据的技术：植物细胞培养
(3) 过程：
外植体 脱分化 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物
(4) 实例： 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品
分散开 培养、提取
项目 植物组织培养
植物细胞培养
利用原理 细胞的全能性
细胞增殖
培养基 固体培养基
液体培养基
培养对象 离体的植物器官、组织、细胞或原生 质体
由愈伤组织分散得到的悬浮细胞
培养过程 外植体愈伤组织芽、根→植物幼苗
愈伤组织→分散成悬浮细胞→继 续培养→细胞次生代谢物
培养目的 植物幼苗
细胞的次生代谢物
二者关系 植物组织培养是植物细胞培养的基础；它们都属于植物细胞工程的范畴
植物组织培养与植物细胞培养的比较
到社会中去
“手指植物”通常培育在装有彩色固体培
养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适
宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，
它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程 中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加 入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适 量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。
植物 细胞工 程 的应 用
细胞产物的工厂化生产
作物新品种的培育
植物繁殖的新途径
突变体的利用
单倍体育种
快速繁殖
作物脱毒
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。 ( x )
一、概念检测 2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是( D )
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
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F(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。
提示 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
2023/4/18
大缩短育种周期。
二、拓展应用
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。
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。
2023/4/18
二、拓展应用