2.1.2植物细胞工程的应用课件(共32张PPT)-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 2.1.2植物细胞工程的应用课件(共32张PPT)-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-31 13:13:03 | ||
图片预览
文档简介
(共32张PPT)
第1节 植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
植物细胞工程的实际应用
（一）、植物繁殖的新途径
（二）、作物新品种的培育
（三）、细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
2.作物脱毒
1.微型繁殖
石斛：驱解虚热，观赏价值
连翘：清热解毒、消肿散结、消炎
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？
铁皮石斛的工厂化生产
一、植物繁殖的新途径
1.快速繁殖
（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）生殖方式：
（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。
一般为无性生殖
（3）优点：
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
③可实现产业化生产
运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自单一的个体，可以保持优良品种的遗传特性。例如一株葡萄一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到400万株。
1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。
无子西瓜
杨树
生菜
兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。
实际问题：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，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。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。
2.作物脱毒
（1）作物脱毒的原因：
（2）作物脱毒的材料： 。选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是 。
（3）脱毒过程：
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
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。
在植物分生区附近，细胞分裂十分迅速，形成大量新细胞，病毒来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。
（4）脱毒产品
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
脱毒草莓
普通草莓
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
香蕉
菠萝
甘蔗
优点：提高作物的产量和品质
树木需生长数年才能结出种子。
优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。
受季节、气候和地域的限制。
制种时需要占用大量土地。
如何克服缺陷？
常规种子植物生产的不足
资料3
人工种子的结构
人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
技术：植物组织培养。
特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。
优点
后代无性状分离，保持优良特性
不受季节、气候和地域的限制
易于储藏和运输
人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
人工种子应用
花椰菜
桉树
水稻
芹菜
(1)快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性( )
(2)作物脱毒后不再感染病毒( )
(3)脱毒草莓能明显提高产量，但品质没有发生变化( )
(4)作物脱毒所培养材料常选自顶端分生组织( )
(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖( )
判断正误
√
×
×
√
√
探讨点 快速繁殖和作物脱毒
1.快速繁殖得到的产品会不会出现性状分离？原因是什么？
核心探讨
突破重难 强化素养
提示 不会；快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。
2.经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？
提示 不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。
1.某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
典题应用
及时反馈 知识落实
√
2.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是
A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交
C.利用芽尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变
√
解析 芽尖分生能力旺盛，几乎不含病毒，可以通过芽尖组织培养获得脱毒苗。
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
第4年
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋水 仙素
第2年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
第1年
单倍体育种
选择矮秆抗病即为新品种
1.单倍体育种
二、作物新品种的培育
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
（1）过程
（2）原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
单倍体植株矮小，且多为不育
花药离体培养实质是植物组织培养
二、作物新品种的培育
在细胞分裂 期过程中，抑制 的形成，使细胞不能正常分裂，从而使染色体加倍。
作用的时期和机理是什么？
前
纺锤体
1.单倍体育种
诱变染色体加倍
秋水仙素
（3）优点：
①极大地缩短了育种的年限，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。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
②后代都是纯合子，能稳定遗传。
③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
（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
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。
探讨点 单倍体育种和突变体的应用
1.回答与单倍体育种有关的问题：
(1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。
核心探讨
突破重难 强化素养
(2)单倍体育种具有什么优点？
提示 子代是能稳定遗传的纯合子，极大地缩短了育种年限。
(3)单倍体育种为什么能为体细胞诱变育种和研究遗传突变提供理想材料？
提示 由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2.突变体的利用
（1）原理：
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：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
（3）原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
（4）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。
（5）缺点：
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。
（6）实例：
白三叶草（抗病、抗盐、
含高蛋白、高产）
2.如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
(1)突变体育种的原理是什么？
提示 基因突变和植物细胞的全能性。
(2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
提示 愈伤组织细胞分裂旺盛，一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。
(3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
提示 大都不可以。因为基因突变具有多害少利性，即得到的突变体大多是有害的。
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：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：
①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。
②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
③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。
④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。
2.细胞产物的工厂化生产的概念：
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。
3.特点：
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。
4.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
植物细胞培养：是指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。（原理：细胞增殖）
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
5.细胞产物的工厂化生产的过程
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞产物
培养、提取
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可，无需得到完整植株。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
3.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是
典题应用
及时反馈 知识落实
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期
B.通过过程①②得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激
素或植物生长调节剂
D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限
√
4.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是
A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例
C.经过程①细胞的形态和结构未发生变化
D.过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖
√
第1节 植物细胞工程
二 植物细胞工程的应用
植物细胞工程的实际应用
（一）、植物繁殖的新途径
（二）、作物新品种的培育
（三）、细胞产物的工厂化生产
1.单倍体育种
2.突变体的利用
2.作物脱毒
1.微型繁殖
石斛：驱解虚热，观赏价值
连翘：清热解毒、消肿散结、消炎
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？
铁皮石斛的工厂化生产
一、植物繁殖的新途径
1.快速繁殖
（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）生殖方式：
（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。
一般为无性生殖
（3）优点：
①可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
②可以保持优良品种的遗传特性。
③可实现产业化生产
运用组织培养的途径，一个单株一年可以繁殖几万到几百万个植株，而且均来自单一的个体，可以保持优良品种的遗传特性。例如一株葡萄一年繁殖到3万多株，一株兰花一年繁殖到400万株。
1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。
无子西瓜
杨树
生菜
兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。
实际问题：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，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。 病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。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。
2.作物脱毒
（1）作物脱毒的原因：
（2）作物脱毒的材料： 。选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由是 。
（3）脱毒过程：
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
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。
在植物分生区附近，细胞分裂十分迅速，形成大量新细胞，病毒来不及侵入，因此就成为植物体相对无病毒的特殊区域。
（4）脱毒产品
马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
脱毒草莓
普通草莓
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
香蕉
菠萝
甘蔗
优点：提高作物的产量和品质
树木需生长数年才能结出种子。
优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。
受季节、气候和地域的限制。
制种时需要占用大量土地。
如何克服缺陷？
常规种子植物生产的不足
资料3
人工种子的结构
人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
技术：植物组织培养。
特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。
优点
后代无性状分离，保持优良特性
不受季节、气候和地域的限制
易于储藏和运输
人工种子
通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。
人工种子应用
花椰菜
桉树
水稻
芹菜
(1)快速繁殖不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性( )
(2)作物脱毒后不再感染病毒( )
(3)脱毒草莓能明显提高产量，但品质没有发生变化( )
(4)作物脱毒所培养材料常选自顶端分生组织( )
(5)快速繁殖本质上是一种无性繁殖( )
判断正误
√
×
×
√
√
探讨点 快速繁殖和作物脱毒
1.快速繁殖得到的产品会不会出现性状分离？原因是什么？
核心探讨
突破重难 强化素养
提示 不会；快速繁殖利用了植物组织培养技术，属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。
2.经植物组织培养技术培育出的脱毒苗抗病毒吗？为什么？
提示 不抗病毒。“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。
1.某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可利用该植株的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
典题应用
及时反馈 知识落实
√
2.利用马铃薯的块茎进行无性繁殖，种植的世代多了以后往往会感染病毒而减产，为此农户都希望得到无病毒的幼苗进行种植。获得无病毒幼苗的最佳方法是
A.选择优良品种进行杂交 B.进行远缘植物体细胞杂交
C.利用芽尖进行组织培养 D.人工诱导基因突变
√
解析 芽尖分生能力旺盛，几乎不含病毒，可以通过芽尖组织培养获得脱毒苗。
实际问题：传统的育种方法是通过杂交把两亲本的优良性状组合在同一后代中。但缺点是：要不断进行(多年)纯化和选择，才得到一种符合理想要求的新品种。如何解决育种时间过长的问题？
P：
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
第1年
↓
×
选育出需要
的矮抗纯种
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
矮抗
传统方法： 杂交育种
第2年
第3年
×
生长
ddTT
F3
第4年
配子：
DT
Dt
dT
dt
单倍体幼苗：
DT
Dt
dT
dt
花药离体培养
秋水 仙素
第2年
DDtt
ddTT
ddtt
纯合体:
DDTT
矮抗
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
第1年
单倍体育种
选择矮秆抗病即为新品种
1.单倍体育种
二、作物新品种的培育
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
（1）过程
（2）原理：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
单倍体植株矮小，且多为不育
花药离体培养实质是植物组织培养
二、作物新品种的培育
在细胞分裂 期过程中，抑制 的形成，使细胞不能正常分裂，从而使染色体加倍。
作用的时期和机理是什么？
前
纺锤体
1.单倍体育种
诱变染色体加倍
秋水仙素
（3）优点：
①极大地缩短了育种的年限，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。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
②后代都是纯合子，能稳定遗传。
③可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
（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
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。
探讨点 单倍体育种和突变体的应用
1.回答与单倍体育种有关的问题：
(1)以流程图的形式表示单倍体育种过程。
核心探讨
突破重难 强化素养
(2)单倍体育种具有什么优点？
提示 子代是能稳定遗传的纯合子，极大地缩短了育种年限。
(3)单倍体育种为什么能为体细胞诱变育种和研究遗传突变提供理想材料？
提示 由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2.突变体的利用
（1）原理：
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：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选培育
新品种
诱变处理
（3）原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
（4）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。
（5）缺点：
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。
（6）实例：
白三叶草（抗病、抗盐、
含高蛋白、高产）
2.如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
(1)突变体育种的原理是什么？
提示 基因突变和植物细胞的全能性。
(2)在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
提示 愈伤组织细胞分裂旺盛，一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。
(3)诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
提示 大都不可以。因为基因突变具有多害少利性，即得到的突变体大多是有害的。
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：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：
①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。
②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
③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。
④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。
2.细胞产物的工厂化生产的概念：
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。
3.特点：
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。
4.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
植物细胞培养：是指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。（原理：细胞增殖）
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞
细胞增殖 提取人参皂甙干粉
5.细胞产物的工厂化生产的过程
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞产物
培养、提取
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可，无需得到完整植株。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
3.如图是利用某种植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图。据图判断，下列叙述错误的是
典题应用
及时反馈 知识落实
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素，作用时期为细胞有丝分裂前期
B.通过过程①②得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物的组织培养，在此过程中必须使用一定量的植物激
素或植物生长调节剂
D.与杂交育种相比，该育种方法的优点是能明显缩短育种的年限
√
4.如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述正确的是
A.该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B.过程①需控制好培养基中植物激素的比例
C.经过程①细胞的形态和结构未发生变化
D.过程③需使用固体培养基，有利于细胞增殖
√