&选修三2.1.2 植物细胞工程的实际应用 课件（共33张PPT）
文档属性
| 名称 | &选修三2.1.2 植物细胞工程的实际应用 课件（共33张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 10.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-06-07 21:50:49 | ||
图片预览
文档简介
2.1.2 植物细胞工程的实际应用
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：有机物 无机盐 水分
③一定的外界条件
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规
则，高度液泡化的
呈无定形状态的薄
壁细胞
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
植物组织培养技术
①
②
③
④
⑤
融合的原生质体
原生质体B
原生质体A
去壁
去壁
植物A细胞
植物B细胞
诱导融合
再生出细胞壁
杂种细胞
脱分化 （细胞分裂）
愈伤组织
再分化
杂种植株
植物
组织
培养
植物
细胞
融合
植
物
体
细
胞
杂
交
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
药物，香料，蛋白质等
2.作物脱毒
1.微型繁殖
3.神奇的人工种子
概念：
1.微型繁殖
植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物
（也叫快速繁殖技术）
植物细胞的全能性
原理：
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬浮
细胞增殖
（更多的）愈伤组织
再分化
胚状体
（更多的）植物体
酶解法
去壁
再分化
概念：
1.微型繁殖
植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物
（也叫快速繁殖技术）
植物细胞的全能性
原理：
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬浮
细胞增殖
（更多的）愈伤组织
再分化
胚状体
（更多的）植物体
酶解法
去壁
再分化
①保持亲本的优良遗传特性
②高效快速实现种苗大量繁殖
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
⑤取材少
优点：
有性生殖：通过精子和卵细胞相结合，发育成受精卵，成为新个体。
无性生殖：不经过两性生殖，由母体一部分直接产生新个体。
如：细菌的分裂生殖、酵母菌的出芽生殖、植物的扦插，嫁接
1.微型繁殖
无性生殖
教材P38讨论：
人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
植物“微型”繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势。利用植物“微型”繁殖技术使我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。
微型繁殖的应用
杨树
无籽西瓜
荷兰花卉
作物栽培
工业化生产
蝴蝶兰
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致作物产量降低，品质变差。
植物的茎尖、根尖的分生区
病毒在植株上的分布是不均一的，老叶、老的组织和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟组织和器官病毒含量较低，生长点几乎不含病毒或病毒较少。因此，作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖）。
得到大量的脱毒苗。
①原因:
②材料:
③过程:
④结果：
2.作物脱毒
无病毒的茎尖分生区等
脱毒苗
植物组织培养
无性生殖
脱毒苗：
抗毒苗：
选择植物茎尖、不含病毒的细胞
植物组织培养
细胞工程范畴
基因工程范畴
抗病基因
导入
植物细胞
植物组织培养
完整植株
完整植株
花药离体培养、植物组织培养
基因工程、蛋白质工程
2.作物脱毒
2.作物脱毒
脱毒草莓、马铃薯
常规种子植物生产的不足：
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？
种 子 的 结 构：
自然种子
种皮
胚乳
胚
概念：
用人工种皮包装胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等得到的种子
3.神奇的人工种子
胚状体
人工胚乳
人工种皮
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
胚状体
再分化
完整植物体
制成人工种子
种下去
包裹人工种皮
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
人工薄膜：
加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等
结构：
组成：胚状体＋人工种皮＋人工胚乳
来自有性生殖？无性生殖？
无性生殖
人工薄膜，透气透水
种皮
胚状体（不定芽、顶芽和腋芽）
胚
营养物质+
抗生素、农药+
有益菌+
植物生长调节剂
胚乳
人工种子组成：胚状体＋人工种皮＋人工胚乳
胚状体
人工胚乳
人工种皮
后代无性状分离，保持优良品种的遗传特性
易于储藏和运输
不受季节、气候和地域的限制
解决某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
避免占用大量土地制种，节约粮食
优点：
3.神奇的人工种子
人工种子应用
花椰菜
桉树
水稻
芹菜
资料
资料
资料
资料
正常
植物
花药
花药离体培养实质是植物组织培养
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
1.单倍体育种
(1)方法:
(2)优点:
花药的离体培养获得单倍体植株
染色体加倍，选择优良品种
纯合体
明显缩短育种年限
后代稳定遗传,一般都是纯合体
结合已学知识和新学知识，构建单倍体育种的流程图：
资料
原理：染色体数目变异，遗传物质发生改变
例：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育矮杆抗病ddTT品种
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
↓
第1年
第2年
第3~6年
×
×
↑
矮抗品种
矮抗
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
矮抗品种
第1年
第2年
单倍体幼苗
杂交育种
单倍体育种
1.花药离体培养：
植物组织培养、花药离体培养、单倍体育种比较：
2.植物组织培养：
3.单倍体育种：
离体的花药
离体的器官、组织、细胞
花药离体培养+秋水仙素恢复育性
水稻
小麦
烟草
柏树
(3)应 用:
1.单倍体育种
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。
新
品种
外植体
愈伤组织
多种
突变体
筛选
脱分化
再分化
诱变处理（物化）
②过程：
③原理：
基因突变
和
植物细胞的全能性
①概念：
2.突变体的利用
遗传物质发生改变
2.突变体的利用
3、转基因植物的培育
4、植物体细胞杂交
正常
植物
花药
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
种子
纯合体
选优 自交
1.单倍体育种
新
品种
外植体
愈伤组织
多种
突变体
筛选
脱分化
再分化
诱变处理（物化）
转基因细胞
转基因植物
植物组织培养
转基因技术
植物细胞融合
杂种细胞
杂种植物
植物组织培养
染色体变异
基因突变和植物细胞的全能性
基因重组
细胞膜的流动性和植物细胞全能性
原理小结
分析生产实践中遇到的问题四：
人参为我国名贵药材，现今因野生资源短缺，多用人工栽培，但人工栽培生长缓慢，6年才能生成10克左右（干重）人参根。
解决办法：利用植物组培工厂化生成细胞产物
1.种类:
2.技术:
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
植物的组织培养----愈伤组织细胞培养
3.过程:
只培养到愈伤组织阶段
4.结果:
该过程不能体现植物细胞的全能性
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬液
培养、提取、破碎
分散开
去壁
细胞产物
（液体培养基）
5.实例:
利用组织培养技术来大量生产人参皂苷（干粉）、紫杉醇
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
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
阅读课本41页回答：高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来了一场灭顶之灾。能否用植物组织培养技术生产紫杉醇？
离体植物组织
脱分化
愈伤组织
从愈伤组织中提取紫杉醇
紫草
紫草素
愈伤组织
植物组织培养大量生产紫草素
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
丛芽或胚状体
工厂化
生产药物
人工种子
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
微型繁殖
、根
植物体
诱变处理
突变细胞
课堂小结：
突变体的利用
+
人工薄膜
培养
无菌、温度
营养条件：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等
植物激素：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体或丛芽
生长素、细胞分裂素比例
条件
光
工厂化
生产药物
人工种子
微型繁殖
突变体的利用
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
、根
植物体
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
诱变处理
突变细胞
过程
应用
原理（基础）
植物细胞全能性（概念、原因、表达条件、 ）
适宜（1）
增大
减小
植物
组织
培养
几种常见育种方法的比较:
育种
方法
杂交
育种
单倍体
育种
多倍体
育种
诱变
育种
基因工
程育种
基本
原理
方法
优点
缺点
实例
杂交→自交→选优→自交
基因重组
不同个体的优良性状可集中到同一个个体上
育种时间长，需及时发现优良性状
杂交水稻
中国荷斯坦牛
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
染色体变异
明显缩短育种年限，后代一般都为纯种
技术复杂，成本高
普通小麦花药离体培养
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
染色体变异
植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高
发育延迟，结实率低
无籽西瓜
物理或化学方法处理动植物
、微生物
基因突变
提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性
青霉菌高产菌株的培育
黑农五号大豆
基因重组
将一种生物特定基因转移到另一种生物体内
染色体变异定向地改造生物的遗传性状
可能引起生态危机，技术难度大
转基因抗虫棉
课后作业
1.同步完成
教材《同步作业》《东方思维》1.2
2.完成高考卷4（本周）
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
愈伤组织
根、芽
植物体
脱分化
再分化
①无菌
②营养：有机物 无机盐 水分
③一定的外界条件
④植物激素：
细胞分裂素 生长素
遮光
一定的光照
芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
排列疏松而无规
则，高度液泡化的
呈无定形状态的薄
壁细胞
如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药…
植物组织培养技术
①
②
③
④
⑤
融合的原生质体
原生质体B
原生质体A
去壁
去壁
植物A细胞
植物B细胞
诱导融合
再生出细胞壁
杂种细胞
脱分化 （细胞分裂）
愈伤组织
再分化
杂种植株
植物
组织
培养
植物
细胞
融合
植
物
体
细
胞
杂
交
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
药物，香料，蛋白质等
2.作物脱毒
1.微型繁殖
3.神奇的人工种子
概念：
1.微型繁殖
植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物
（也叫快速繁殖技术）
植物细胞的全能性
原理：
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬浮
细胞增殖
（更多的）愈伤组织
再分化
胚状体
（更多的）植物体
酶解法
去壁
再分化
概念：
1.微型繁殖
植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物
（也叫快速繁殖技术）
植物细胞的全能性
原理：
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬浮
细胞增殖
（更多的）愈伤组织
再分化
胚状体
（更多的）植物体
酶解法
去壁
再分化
①保持亲本的优良遗传特性
②高效快速实现种苗大量繁殖
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
⑤取材少
优点：
有性生殖：通过精子和卵细胞相结合，发育成受精卵，成为新个体。
无性生殖：不经过两性生殖，由母体一部分直接产生新个体。
如：细菌的分裂生殖、酵母菌的出芽生殖、植物的扦插，嫁接
1.微型繁殖
无性生殖
教材P38讨论：
人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？
植物“微型”繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势。利用植物“微型”繁殖技术使我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。
微型繁殖的应用
杨树
无籽西瓜
荷兰花卉
作物栽培
工业化生产
蝴蝶兰
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致作物产量降低，品质变差。
植物的茎尖、根尖的分生区
病毒在植株上的分布是不均一的，老叶、老的组织和器官病毒含量高，幼嫩的未成熟组织和器官病毒含量较低，生长点几乎不含病毒或病毒较少。因此，作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒（的如茎尖、根尖）。
得到大量的脱毒苗。
①原因:
②材料:
③过程:
④结果：
2.作物脱毒
无病毒的茎尖分生区等
脱毒苗
植物组织培养
无性生殖
脱毒苗：
抗毒苗：
选择植物茎尖、不含病毒的细胞
植物组织培养
细胞工程范畴
基因工程范畴
抗病基因
导入
植物细胞
植物组织培养
完整植株
完整植株
花药离体培养、植物组织培养
基因工程、蛋白质工程
2.作物脱毒
2.作物脱毒
脱毒草莓、马铃薯
常规种子植物生产的不足：
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？
种 子 的 结 构：
自然种子
种皮
胚乳
胚
概念：
用人工种皮包装胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等得到的种子
3.神奇的人工种子
胚状体
人工胚乳
人工种皮
过程：
外植体
愈伤组织
脱分化
胚状体
再分化
完整植物体
制成人工种子
种下去
包裹人工种皮
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
人工薄膜：
加入适量无机盐、有机碳源等养分，农药、抗生素、有益菌及生长调节剂等
结构：
组成：胚状体＋人工种皮＋人工胚乳
来自有性生殖？无性生殖？
无性生殖
人工薄膜，透气透水
种皮
胚状体（不定芽、顶芽和腋芽）
胚
营养物质+
抗生素、农药+
有益菌+
植物生长调节剂
胚乳
人工种子组成：胚状体＋人工种皮＋人工胚乳
胚状体
人工胚乳
人工种皮
后代无性状分离，保持优良品种的遗传特性
易于储藏和运输
不受季节、气候和地域的限制
解决某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
避免占用大量土地制种，节约粮食
优点：
3.神奇的人工种子
人工种子应用
花椰菜
桉树
水稻
芹菜
资料
资料
资料
资料
正常
植物
花药
花药离体培养实质是植物组织培养
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
1.单倍体育种
(1)方法:
(2)优点:
花药的离体培养获得单倍体植株
染色体加倍，选择优良品种
纯合体
明显缩短育种年限
后代稳定遗传,一般都是纯合体
结合已学知识和新学知识，构建单倍体育种的流程图：
资料
原理：染色体数目变异，遗传物质发生改变
例：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育矮杆抗病ddTT品种
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
↓
F2
D_T_
D_tt
ddT_
ddtt
ddTT
↓
第1年
第2年
第3~6年
×
×
↑
矮抗品种
矮抗
花药离体培养→
P
高杆抗病
DDTT
×
矮杆感病
ddtt
F1
高杆抗病
DdTt
配子
DT
Dt
dT
dt
DT
Dt
dT
dt
DDTT
DDtt
ddTT
ddtt
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↓
纯合体
秋水仙素→
↑
矮抗品种
第1年
第2年
单倍体幼苗
杂交育种
单倍体育种
1.花药离体培养：
植物组织培养、花药离体培养、单倍体育种比较：
2.植物组织培养：
3.单倍体育种：
离体的花药
离体的器官、组织、细胞
花药离体培养+秋水仙素恢复育性
水稻
小麦
烟草
柏树
(3)应 用:
1.单倍体育种
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。
新
品种
外植体
愈伤组织
多种
突变体
筛选
脱分化
再分化
诱变处理（物化）
②过程：
③原理：
基因突变
和
植物细胞的全能性
①概念：
2.突变体的利用
遗传物质发生改变
2.突变体的利用
3、转基因植物的培育
4、植物体细胞杂交
正常
植物
花药
愈伤
组织
单倍体幼苗
脱分化
再分化
染色体加倍
秋水仙素处理
种子
纯合体
选优 自交
1.单倍体育种
新
品种
外植体
愈伤组织
多种
突变体
筛选
脱分化
再分化
诱变处理（物化）
转基因细胞
转基因植物
植物组织培养
转基因技术
植物细胞融合
杂种细胞
杂种植物
植物组织培养
染色体变异
基因突变和植物细胞的全能性
基因重组
细胞膜的流动性和植物细胞全能性
原理小结
分析生产实践中遇到的问题四：
人参为我国名贵药材，现今因野生资源短缺，多用人工栽培，但人工栽培生长缓慢，6年才能生成10克左右（干重）人参根。
解决办法：利用植物组培工厂化生成细胞产物
1.种类:
2.技术:
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
植物的组织培养----愈伤组织细胞培养
3.过程:
只培养到愈伤组织阶段
4.结果:
该过程不能体现植物细胞的全能性
外植体
愈伤组织
脱分化
细胞悬液
培养、提取、破碎
分散开
去壁
细胞产物
（液体培养基）
5.实例:
利用组织培养技术来大量生产人参皂苷（干粉）、紫杉醇
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
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
阅读课本41页回答：高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来了一场灭顶之灾。能否用植物组织培养技术生产紫杉醇？
离体植物组织
脱分化
愈伤组织
从愈伤组织中提取紫杉醇
紫草
紫草素
愈伤组织
植物组织培养大量生产紫草素
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
丛芽或胚状体
工厂化
生产药物
人工种子
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
微型繁殖
、根
植物体
诱变处理
突变细胞
课堂小结：
突变体的利用
+
人工薄膜
培养
无菌、温度
营养条件：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等
植物激素：
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
胚状体或丛芽
生长素、细胞分裂素比例
条件
光
工厂化
生产药物
人工种子
微型繁殖
突变体的利用
转基因植物
杂种植物
作物脱毒
单倍体育种
、根
植物体
转基因细胞
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区
花药（花粉）
诱变处理
突变细胞
过程
应用
原理（基础）
植物细胞全能性（概念、原因、表达条件、 ）
适宜（1）
增大
减小
植物
组织
培养
几种常见育种方法的比较:
育种
方法
杂交
育种
单倍体
育种
多倍体
育种
诱变
育种
基因工
程育种
基本
原理
方法
优点
缺点
实例
杂交→自交→选优→自交
基因重组
不同个体的优良性状可集中到同一个个体上
育种时间长，需及时发现优良性状
杂交水稻
中国荷斯坦牛
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
染色体变异
明显缩短育种年限，后代一般都为纯种
技术复杂，成本高
普通小麦花药离体培养
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
染色体变异
植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高
发育延迟，结实率低
无籽西瓜
物理或化学方法处理动植物
、微生物
基因突变
提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性
青霉菌高产菌株的培育
黑农五号大豆
基因重组
将一种生物特定基因转移到另一种生物体内
染色体变异定向地改造生物的遗传性状
可能引起生态危机，技术难度大
转基因抗虫棉
课后作业
1.同步完成
教材《同步作业》《东方思维》1.2
2.完成高考卷4（本周）