2-1-2 植物细胞工程的应用 课件（22张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三
文档属性
| 名称 | 2-1-2 植物细胞工程的应用 课件（22张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修三 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 14.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-01-17 20:18:47 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
§2-1 植物细胞工程（2）
细胞工程
二、植物细胞工程的应用
植物细胞工程的应用
应用
植物繁殖的新途径
快速繁殖
作物脱毒
作物新品种的培育
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
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，每年为荷兰创造了巨额的外汇收入。
在我国，组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，这使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。
快速繁殖
含 义
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。
优 点
高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
保持优良品种的遗传特性。
快速繁殖
成 果
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用快速繁殖技术来提供苗木。
甘蔗、按树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
铁皮石斛的产业化育苗
相关信息——
铁皮石斛
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。
作物脱毒
产生原因
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。
作物脱毒
材 料
植物顶端分生区附近（如茎尖）
原 因
病毒极少，甚至无病毒。
方 法
切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
作物脱毒
成 果
目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。
优 点
人们用组织培养技术培育出的脱毒马铃薯，要比未脱毒的马铃薯增产50%以上；
脱毒草莓的产量和品质也明显优于没有脱毒的草莓。
脱毒的马铃薯田和被病毒感染的未脱毒的马铃薯叶片(左上)
常规育种的局限
常规选育出一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5~6年的连续筛选。
单倍体育种
方 法
通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株。
经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
花药
花粉
单倍体
纯合二倍体
优良品种
离体培养
人工诱导
染色体加倍
玉米单倍体育种流程示意图
选择
单倍体育种
优 点
极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
意 义
已成为作物育种的一条有效途径。
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，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
单倍体育种
成 果
在单倍体育种领域，我国科学家作出了突出贡献：
早在1974年就成功地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，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
突变体的利用
突变体产生的原因
在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们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。
方 法
从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，培育成新品种。
成 果
20世纪70年代以来，世界各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，有些品种已经用于生产，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
【相关信息】初生代谢和次生代谢
初生代谢：
特点：
是生物生长和生存所必需的代谢活动；
在整个生命过程中它一直进行着。
产物——初生代谢物：糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
次生代谢：
特点：
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。
产物——次生代谢物
细胞产物的工厂化生产
次生代谢物
含义：
植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
化学本质：
是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
作用：
在植物抗病、抗虫等方面发挥作用
很多药物、香料和色素等的重要来源。
细胞产物的工厂化生产
生产方法
从植物组织提取：
缺点：
植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源；
有些产物不能或难以通过化学合成途径得到。
工厂化生产：
含义：利用植物细胞培养（是指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）来获得目标产物的过程。
优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
一种用于植物细胞培养的反应器
细胞产物的工厂化生产
举 例
紫草宁的生产：
本质：是从紫草细胞中提取的一种药物和色素。
作用：具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
生产：20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。
紫草
细胞产物的工厂化生产
举 例
紫杉醇的生产：
本质：存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物。
作用：具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。
生产：
传统方法：从红豆杉的树皮和树叶中提取，缺点是野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。
成就：我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。
红豆杉
细胞产物的工厂化生产
研究方向
目前，我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。以人参为例：
我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织；
后来又实现了利用人参细胞培养来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。
预习：动物细胞培养
本课学习结束
§2-1 植物细胞工程（2）
细胞工程
二、植物细胞工程的应用
植物细胞工程的应用
应用
植物繁殖的新途径
快速繁殖
作物脱毒
作物新品种的培育
单倍体育种
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
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，每年为荷兰创造了巨额的外汇收入。
在我国，组织培养技术也已经广泛应用于兰花种苗的规模化繁殖，这使得名贵兰花的价格大幅下降，普通百姓也能购买和观赏。
快速繁殖
含 义
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，称为植物的快速繁殖技术，也叫作微型繁殖技术。
优 点
高效、快速地实现种苗的大量繁殖。
保持优良品种的遗传特性。
快速繁殖
成 果
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用快速繁殖技术来提供苗木。
甘蔗、按树和铁皮石斛等试管苗的生产，已形成一定规模。
铁皮石斛的产业化育苗
相关信息——
铁皮石斛
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。
作物脱毒
产生原因
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。
作物脱毒
材 料
植物顶端分生区附近（如茎尖）
原 因
病毒极少，甚至无病毒。
方 法
切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
作物脱毒
成 果
目前采用茎尖组织培养技术脱去病毒，已在马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等许多作物上获得成功。
优 点
人们用组织培养技术培育出的脱毒马铃薯，要比未脱毒的马铃薯增产50%以上；
脱毒草莓的产量和品质也明显优于没有脱毒的草莓。
脱毒的马铃薯田和被病毒感染的未脱毒的马铃薯叶片(左上)
常规育种的局限
常规选育出一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般要经过5~6年的连续筛选。
单倍体育种
方 法
通过花药（或花粉）培养获得单倍体植株。
经过诱导染色体加倍，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株。
花药
花粉
单倍体
纯合二倍体
优良品种
离体培养
人工诱导
染色体加倍
玉米单倍体育种流程示意图
选择
单倍体育种
优 点
极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
意 义
已成为作物育种的一条有效途径。
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，因此它也是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
单倍体育种
成 果
在单倍体育种领域，我国科学家作出了突出贡献：
早在1974年就成功地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，育成了水稻、玉米、油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
突变体的利用
突变体产生的原因
在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们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。
方 法
从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，培育成新品种。
成 果
20世纪70年代以来，世界各国的科学家用这种方法已经筛选到抗病、抗盐、高产以及蛋白质含量高的突变体，有些品种已经用于生产，如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等。
【相关信息】初生代谢和次生代谢
初生代谢：
特点：
是生物生长和生存所必需的代谢活动；
在整个生命过程中它一直进行着。
产物——初生代谢物：糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
次生代谢：
特点：
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。
产物——次生代谢物
细胞产物的工厂化生产
次生代谢物
含义：
植物代谢产生的一些一般认为不是植物基本的生命活动所必需的产物。
化学本质：
是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）
作用：
在植物抗病、抗虫等方面发挥作用
很多药物、香料和色素等的重要来源。
细胞产物的工厂化生产
生产方法
从植物组织提取：
缺点：
植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源；
有些产物不能或难以通过化学合成途径得到。
工厂化生产：
含义：利用植物细胞培养（是指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）来获得目标产物的过程。
优点：不占用耕地，几乎不受季节、天气等限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
一种用于植物细胞培养的反应器
细胞产物的工厂化生产
举 例
紫草宁的生产：
本质：是从紫草细胞中提取的一种药物和色素。
作用：具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。
生产：20世纪80年代，利用植物细胞培养生产的紫草宁投入市场，成为世界上首例药用植物细胞工程产品。
紫草
细胞产物的工厂化生产
举 例
紫杉醇的生产：
本质：存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物。
作用：具有高抗癌活性，现在已被广泛用于乳腺癌等癌症的治疗。
生产：
传统方法：从红豆杉的树皮和树叶中提取，缺点是野生红豆杉是濒危植物，这种方法不利于对它们的保护。
成就：我国科学家经过多年研究，筛选出了高产紫杉醇的细胞。
红豆杉
细胞产物的工厂化生产
研究方向
目前，我国在人参、三七等植物细胞的大规模培养领域也取得了很大的进展。以人参为例：
我国科学家早在1963年就成功地培育了人参的组织；
后来又实现了利用人参细胞培养来生产人参中重要的活性成分——人参皂苷。
预习：动物细胞培养
本课学习结束