2.1.2 植物细胞工程的应用（共22张PPT）-高二生物学（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（共22张PPT）-高二生物学（人教版2019选择性必修3） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-24 12:04:36 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
兰花
红豆杉
第2章 细胞工程
2.1 植物细胞工程 第2课时
——植物细胞工程的应用
举例说明植物细胞工程的应用有效提
高了生产效率。
物
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用植物组织
培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已发展 成举世闻名的兰花产业。
我国组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的
规模化繁殖，使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百 姓也能购买和观赏。
一、植物繁殖的新途径—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，称为快速繁殖
技术 ，也叫微型繁殖技术。
用快速繁殖技术来提供苗木。
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试
管苗的产生已形成一定规模。
思考： 快速繁殖中能否用花粉作为外植体？
不能，因为用花粉作外植体会出现性状分离。
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可实现产业化生产。
一、植物繁殖的新途径—快速繁殖
3.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都实现了利
铁皮石斛
2.优点：
u可以通过引进优良品种或培育脱毒苗来避免这些 情况发生。
马铃薯、 草莓和香蕉等通常是用无性繁殖
的方式进行繁殖的 ， 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。 采取怎样的措施能 避免这些情况发生
一、植物繁殖的新途径—作物脱毒
脱毒马铃薯田和被病毒感
染的未脱毒的马铃薯叶片
（左上）
1.选用材料： 植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）
选材原因： 该部位的病毒极少，甚至无病毒
2.脱毒过程：
脱分化 再分化
≠
一、植物繁殖的新途径—作物脱毒
抗毒苗，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。
3.实例： 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
愈伤组织
脱毒苗
芽、根
茎尖
脱毒苗
第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年
AASS
紫色非甜玉米
AaSs
↓ ×
A_S_ A_ss aaS_ aass
甜 ×
A_ss
生长
选育出需要
传统的育种方法： 杂交育种
原理： 通过杂交把两亲本的优良性状组合在
同一后代中(基因重组)
缺点： 多年纯化和选择， 才得到符合理想要
求的新品种
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色 甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜 玉米（基因型AAss）？
二、作物新品种的培育
传统方法： 杂交育种
P： 紫色非甜玉米 × 白色甜玉米
如何解决育种时间过长的问题？
的纯种
紫
F3
F2
F1
aass
↓
单倍体育种
1.过程：
花药 脱分化 愈伤组织
花药离体培养
二、作物新品种的培育—单倍体育种
再分化 单倍体 幼苗
秋水仙素
染色体
（植物细胞的全能性） （染色体数目变异）
2.原理： 植物细胞的全能性、染色体数目变异
纯合二倍 体植株
秋水仙素处理
优良 品种
选择
数目加倍
二、作物新品种的培育—突变体的利用
AS As aS as
花药离体培养
AS As aS as
AASS AAss aaSS aass
选择紫甜玉米即为新品种
现有紫色非甜玉米（AASS）和白色甜玉米（aass），如何短时间获得纯种的紫色甜玉米AAss？
A_ss
生长
选育出紫甜的纯种
A_S_ A_ss aaS_ aass
紫甜
单倍体 幼苗：
纯合体:
P： 紫色非甜玉米 × 白色甜玉米
P： 紫色非甜玉米 AASS
第 1 年
第 2 年
第 3 年
第 4 年
传统方法： 杂交育种
紫色非甜玉米 AaSs
紫色非甜玉米 AaSs
白色甜玉米
aass
单倍体育种
F1
F2
F3
配子：
×
AASS
×
×
↓
aass
单倍体育种
3.优点：
① 子代是能稳定遗传的纯合子。
② 极大地缩短了育种的年限。
③ 是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
因为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。
二、作物新品种的培育—单倍体育种
单倍体育种
4.实例：
我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个
单倍体作物新品种——单育1号烟草。
后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，培育
成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
二、作物新品种的培育—单倍体育种
彩色马铃薯不仅营养成分高，且含多酚
类化合物，有较强的保健功能和药用价值。
我国通过品种引进等方式获得的彩色马铃薯
品种数量有限，且多为晚熟品种，产量和品 质较低。所以通过诱变途径获得新的彩色马 铃薯品种可以丰富马铃薯市场，满足人们的
需要。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
1. 突变体育种的原理是什么？ 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？
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基
因突变。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关
系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
三、细胞产物的工厂化生产
红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树
皮中分离出了紫杉醇 ，发现它具有独特的抗肿瘤作 用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000 年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美 元。1994一1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云 南 ，红豆杉遭受了一场浩劫 。盗伐者大量砍伐红豆 杉 ，使大大小小的山沟里 ，躺满了被剥光树皮的裸 树，溪河里浸出鲜血般的红色树汁 ……野生红豆杉是 濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传 统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造 成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产
能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？
应用价值。
(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概念： 植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活
动所必需的产物。
②本质：小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色
素等的重要来源。
三、细胞产物的工厂化生产
1.植物的代谢产物
u概念： 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。
u过程： 外植体 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物
u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。
u实例： 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等。
三、细胞产物的工厂化生产
脱分化 细胞培养 提取
2.植物细胞培养
原理：细胞增殖
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根脱分化 愈伤组织培养选择 增长速度快而且细
胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 放入发酵罐 细胞
增殖 破碎细胞 提取人参皂苷
① 一般培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂旺盛，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。
三、细胞产物的工厂化生产
培养、提取
细胞产物
2.植物细胞培养：
脱分化
外植体
愈伤组织
注意：
比较项目 植物组织培养
植物细胞培养
目的 获得植物体
获得细胞产物
原理 植物细胞的全能性
细胞增殖
过程
应用 快速繁殖、作物脱毒、 单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，
如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
三、细胞产物的工厂化生产
植物组织培养和植物细胞培养的比较
■ 课堂小结
练一练 P42 【练习与应用】
兰花
红豆杉
第2章 细胞工程
2.1 植物细胞工程 第2课时
——植物细胞工程的应用
举例说明植物细胞工程的应用有效提
高了生产效率。
物
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用植物组织
培养技术来培育兰花。目前，荷兰的兰花生产已发展 成举世闻名的兰花产业。
我国组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的
规模化繁殖，使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百 姓也能购买和观赏。
一、植物繁殖的新途径—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，称为快速繁殖
技术 ，也叫微型繁殖技术。
用快速繁殖技术来提供苗木。
甘蔗、桉树和铁皮石斛等试
管苗的产生已形成一定规模。
思考： 快速繁殖中能否用花粉作为外植体？
不能，因为用花粉作外植体会出现性状分离。
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可实现产业化生产。
一、植物繁殖的新途径—快速繁殖
3.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都实现了利
铁皮石斛
2.优点：
u可以通过引进优良品种或培育脱毒苗来避免这些 情况发生。
马铃薯、 草莓和香蕉等通常是用无性繁殖
的方式进行繁殖的 ， 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。 采取怎样的措施能 避免这些情况发生
一、植物繁殖的新途径—作物脱毒
脱毒马铃薯田和被病毒感
染的未脱毒的马铃薯叶片
（左上）
1.选用材料： 植物顶端分生区附近（如茎尖、芽尖、根尖）
选材原因： 该部位的病毒极少，甚至无病毒
2.脱毒过程：
脱分化 再分化
≠
一、植物繁殖的新途径—作物脱毒
抗毒苗，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。
3.实例： 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
愈伤组织
脱毒苗
芽、根
茎尖
脱毒苗
第 1 年 第 2 年 第 3 年 第 4 年
AASS
紫色非甜玉米
AaSs
↓ ×
A_S_ A_ss aaS_ aass
甜 ×
A_ss
生长
选育出需要
传统的育种方法： 杂交育种
原理： 通过杂交把两亲本的优良性状组合在
同一后代中(基因重组)
缺点： 多年纯化和选择， 才得到符合理想要
求的新品种
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色 甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜 玉米（基因型AAss）？
二、作物新品种的培育
传统方法： 杂交育种
P： 紫色非甜玉米 × 白色甜玉米
如何解决育种时间过长的问题？
的纯种
紫
F3
F2
F1
aass
↓
单倍体育种
1.过程：
花药 脱分化 愈伤组织
花药离体培养
二、作物新品种的培育—单倍体育种
再分化 单倍体 幼苗
秋水仙素
染色体
（植物细胞的全能性） （染色体数目变异）
2.原理： 植物细胞的全能性、染色体数目变异
纯合二倍 体植株
秋水仙素处理
优良 品种
选择
数目加倍
二、作物新品种的培育—突变体的利用
AS As aS as
花药离体培养
AS As aS as
AASS AAss aaSS aass
选择紫甜玉米即为新品种
现有紫色非甜玉米（AASS）和白色甜玉米（aass），如何短时间获得纯种的紫色甜玉米AAss？
A_ss
生长
选育出紫甜的纯种
A_S_ A_ss aaS_ aass
紫甜
单倍体 幼苗：
纯合体:
P： 紫色非甜玉米 × 白色甜玉米
P： 紫色非甜玉米 AASS
第 1 年
第 2 年
第 3 年
第 4 年
传统方法： 杂交育种
紫色非甜玉米 AaSs
紫色非甜玉米 AaSs
白色甜玉米
aass
单倍体育种
F1
F2
F3
配子：
×
AASS
×
×
↓
aass
单倍体育种
3.优点：
① 子代是能稳定遗传的纯合子。
② 极大地缩短了育种的年限。
③ 是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
因为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。
二、作物新品种的培育—单倍体育种
单倍体育种
4.实例：
我国科学家在1974年成功培育出世界上第一个
单倍体作物新品种——单育1号烟草。
后来，把单倍体育种与常规育种结合起来，培育
成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
二、作物新品种的培育—单倍体育种
彩色马铃薯不仅营养成分高，且含多酚
类化合物，有较强的保健功能和药用价值。
我国通过品种引进等方式获得的彩色马铃薯
品种数量有限，且多为晚熟品种，产量和品 质较低。所以通过诱变途径获得新的彩色马 铃薯品种可以丰富马铃薯市场，满足人们的
需要。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
1. 突变体育种的原理是什么？ 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？
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
2.在培养至愈伤组织时进行诱变处理的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基
因突变。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
3.诱导分化得到的突变体都可以利用吗？为什么？
大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关
系，进而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
二、作物新品种的培育—突变体的利用
如图表示突变体的利用过程，请据图分析回答下列问题：
三、细胞产物的工厂化生产
红豆杉，又名紫杉。1971年，科学家从红豆杉树
皮中分离出了紫杉醇 ，发现它具有独特的抗肿瘤作 用。据《人民日报》2001年10月17日第5版报道，2000 年国际市场上优质紫杉醇的售价已高达每千克18万美 元。1994一1996年，在红豆杉分布最多、最集中的云 南 ，红豆杉遭受了一场浩劫 。盗伐者大量砍伐红豆 杉 ，使大大小小的山沟里 ，躺满了被剥光树皮的裸 树，溪河里浸出鲜血般的红色树汁 ……野生红豆杉是 濒危植物，直接从它的树皮和树叶中提取紫杉醇的传 统生产方式，不仅产量低，还会对野生红豆杉资源造 成严重破坏，而紫杉醇的化学全合成法尚不具备生产
能不能运用植物细胞工程技术来生产紫杉醇？
应用价值。
(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概念： 植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活
动所必需的产物。
②本质：小分子有机化合物(如酚类、萜类和含氮化合物等)
③作用：在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色
素等的重要来源。
三、细胞产物的工厂化生产
1.植物的代谢产物
u概念： 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。
u过程： 外植体 愈伤组织 细胞悬液 细胞产物
u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。
u实例： 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷等。
三、细胞产物的工厂化生产
脱分化 细胞培养 提取
2.植物细胞培养
原理：细胞增殖
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根脱分化 愈伤组织培养选择 增长速度快而且细
胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 放入发酵罐 细胞
增殖 破碎细胞 提取人参皂苷
① 一般培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂旺盛，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。
三、细胞产物的工厂化生产
培养、提取
细胞产物
2.植物细胞培养：
脱分化
外植体
愈伤组织
注意：
比较项目 植物组织培养
植物细胞培养
目的 获得植物体
获得细胞产物
原理 植物细胞的全能性
细胞增殖
过程
应用 快速繁殖、作物脱毒、 单倍体育种等
细胞产物的工厂化生产，
如紫草宁、人参皂苷、紫杉醇等
三、细胞产物的工厂化生产
植物组织培养和植物细胞培养的比较
■ 课堂小结
练一练 P42 【练习与应用】