植物细胞工程的实际应用
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(共48张PPT)
忆植物组织培养技术的基本原理和过程？
再分化
脱分化
愈伤组织
外植体
试管苗
植株
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去 壁
去 壁
人
工
诱
导
标志融合完成
植物细胞B
植物体细胞杂交技术
标志细胞杂交完成
纤维素酶果胶酶
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇
细胞膜的流动性
高尔基体
1， 杂种植株染色体组为A、B之和。
2，为性生殖，不遵循孟德尔遗传定律
全能性
资料1 科学家应用多倍体育种的方法，
培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、
含糖高、口感好等特点。
但因其不结种子，
每年必须用四倍体和
二倍体西瓜杂交培育
种子，不仅增加了生
产成本，也给无籽西
瓜的普及带来困难。
资料2 病毒引起的植物病害有500多种。
受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，
如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、
苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的
防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损
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。
资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。
兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的
常规繁殖中，遇到的
难题是：用分根法繁
殖速度缓慢，不利于
新品种的推广;用种子
繁殖又很困难，因为
兰花的种子十分微小，
胚很纤弱，种子几乎
没有储藏营养物质，
在发芽过程中很容易夭折。
一 、植物繁殖的新途径
1.概念:
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
2.优点:
3.成就:
1）保持优良品种的遗传特性
2）高效快速地实现种苗的大量繁殖
例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗。
（一）微型繁殖技术
植物组织培养车间及组培植物
产业化育苗
生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点。但是生姜长期采用无性繁殖时，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，一般减产30%～50%。
病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？
（二）作物脱毒
1.作物脱毒的原因:
2.作物脱毒的材料:
3.作物脱毒的方法:
4.作物脱毒的结果:
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病
毒，导致产量降低，品质变差
分生区（如茎尖、根尖）
的细胞
进行组织培养
获得脱毒苗
5.成就:
马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉
脱毒草莓
没有脱毒的草莓
说明：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）
甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（ ）
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性
种 子 的 结 构
胚乳
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
1，天然种子受季节等限制，一般每年只繁殖1～2次，繁殖慢，有些甚至十几年才繁殖一次。
2，天然种子由于减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；
种皮
种子
常规种子植物生产的不足
不少植物需要生长数年才能结出种子
优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性
种子的生产受季节、气候和地域的限制
制种需要占用大量土地
（三）、神奇的人工种子
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：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
人工种子的结构
下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是（ ）
A．人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得
B．胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性
C．同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型
D．胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成
针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
讨论：P40
二.作物的新品种培育
传统方法：(杂 交)
杂交育种依据的原理是:基因重组
结果:
把两亲本的优良性状组合在同一后代中
缺点:
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
（1）单倍体育种
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
1.单倍体定义：
2.单倍体形成：
3.单倍体植株的特点：
由配子不经过受精作用而直接发育成的个
体。例：蜜蜂中的雄蜂
长得弱小，而且高度不育
二 作物新品种的培育
4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过
植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。
花药
花粉细胞培养
接种
脱分化
愈伤
组织
分化出
小植物
再分化
单倍体
植株
移栽
正常
植株
染色体加倍
后代都是纯合子，明显缩短育种年限
5.优点：
6.成就
（2）突变体的利用
为什么常用愈伤组织进行诱变处理？
产生的突变属于什么突变？
1.产生：教材40页
筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
2.利用：
3.成就：筛选得到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体。如：抗花叶病甘蔗、抗盐碱野生烟草、抗除草剂白三叶草。
基因突变
处于分生状态（复制），有利于诱变及筛选
比较：
单倍体育种：
突变体的利用：
植物体细胞杂交育种
优点：
育种原理：
优点：
育种原理：
优点：
育种原理：
明显缩短育种年限
染色体变异
能够产生新性状
基因突变
克服远缘杂交不亲和障碍
染色体变异
3.细胞产物的工厂化生产
(1)种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
(2)技术:植物的组织培养.
（培养愈伤组织获得产物）
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一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。
P42 思考与探究
1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。
提示：a. 拯救濒危植物；
b. 提供食品制作的原料；
c. 利用愈伤组织进行转基因操作。
提示：诱导植物愈伤组织
↓
体细胞胚的诱导
↓
体细胞胚的成熟
↓
体细胞胚的机械化包裹
↓
贮藏或种植
2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。
花药 花粉细胞培养 愈伤组
织 正分化出小植物 单倍体
植株 正常植株
例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织
和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，
下列叙述错误的是
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的
胚状结构
典例精析
例2：右图为植物体细胞杂交过程
示意图。据图回答：
1）步骤①是________________
__________________________
最常用的方法是_________.
2）步骤②一般常用的化学试剂是
______________目的是______
_____________.
3）在利用杂种细胞培育成为杂种
植株的过程中，运用的技术手段
是___________ ，其中步骤④相
当于_____，步骤⑤相当于_____
去掉细胞壁分离出有
活力的原生质体
酶解法
聚乙二醇（PEG）
诱导原生质体融合
植物组织培养
脱分化
再分化
1、植物的微型繁殖技术是指 （ ）
A．植物体细胞杂交技术
B．嫁接
C．营养繁殖
D．植物组织培养
2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （ ）
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体 D．都是纯合子
课堂演练
3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（ ）
A．食品添加剂
B．无病毒植物
C. 人工种子
D．前三项都是
4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ）
A．花药离体培养得到单倍体植株
B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
C．人工种子的培育
D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
5、马铃薯利用它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办法是（ ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性
7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：
（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规
则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基
中获得___________________________ 等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_
__________和________________两类激素。
水、无机盐、维生素和小分子有机物
细胞分裂素
植物生长素
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
（4）试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链。
（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。
叶绿体
24
AB、aB、Ab、ab
忆植物组织培养技术的基本原理和过程？
再分化
脱分化
愈伤组织
外植体
试管苗
植株
杂种植株
融合的原生质体AB
再生出细胞壁
脱分化
愈伤组织
再分化
植物细胞的融合
植物组织培养
植物细胞A
原生质体B
原生质体A
杂种细胞AB
去 壁
去 壁
人
工
诱
导
标志融合完成
植物细胞B
植物体细胞杂交技术
标志细胞杂交完成
纤维素酶果胶酶
离心、振动、电刺激、
聚乙二醇
细胞膜的流动性
高尔基体
1， 杂种植株染色体组为A、B之和。
2，为性生殖，不遵循孟德尔遗传定律
全能性
资料1 科学家应用多倍体育种的方法，
培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、
含糖高、口感好等特点。
但因其不结种子，
每年必须用四倍体和
二倍体西瓜杂交培育
种子，不仅增加了生
产成本，也给无籽西
瓜的普及带来困难。
资料2 病毒引起的植物病害有500多种。
受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，
如水稻、小麦、棉花、马铃薯、油菜、大蒜、
苹果、枣、唐菖蒲、兰花等。而且没有有效的
防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损
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。
资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。
兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的
常规繁殖中，遇到的
难题是：用分根法繁
殖速度缓慢，不利于
新品种的推广;用种子
繁殖又很困难，因为
兰花的种子十分微小，
胚很纤弱，种子几乎
没有储藏营养物质，
在发芽过程中很容易夭折。
一 、植物繁殖的新途径
1.概念:
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
2.优点:
3.成就:
1）保持优良品种的遗传特性
2）高效快速地实现种苗的大量繁殖
例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗。
（一）微型繁殖技术
植物组织培养车间及组培植物
产业化育苗
生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点。但是生姜长期采用无性繁殖时，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，一般减产30%～50%。
病毒容易沿植物体的维管组织传播，而分生组织区中缺乏维管系统，因此不含病毒。用做组织培养的植物材料可以是植物体任何类型的组织细胞。怎样利用植物组织培养技术解决？
（二）作物脱毒
1.作物脱毒的原因:
2.作物脱毒的材料:
3.作物脱毒的方法:
4.作物脱毒的结果:
长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病
毒，导致产量降低，品质变差
分生区（如茎尖、根尖）
的细胞
进行组织培养
获得脱毒苗
5.成就:
马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝和香蕉
脱毒草莓
没有脱毒的草莓
说明：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）
甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（ ）
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性
种 子 的 结 构
胚乳
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
1，天然种子受季节等限制，一般每年只繁殖1～2次，繁殖慢，有些甚至十几年才繁殖一次。
2，天然种子由于减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；
种皮
种子
常规种子植物生产的不足
不少植物需要生长数年才能结出种子
优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性
种子的生产受季节、气候和地域的限制
制种需要占用大量土地
（三）、神奇的人工种子
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：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
人工种子的结构
下图为一人工种子。下列与人工种子培育过程的有关叙述中不正确的是（ ）
A．人工种子一般是用离体的植物细胞通过组织培养技术获得
B．胚状体是由愈伤组织分化而成，离体细胞只有形成愈伤组织才能表现出全能性
C．同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型
D．胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成
针对植物种类和土壤等条件，在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等。为了促进胚状体的生长发育，还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
讨论：P40
二.作物的新品种培育
传统方法：(杂 交)
杂交育种依据的原理是:基因重组
结果:
把两亲本的优良性状组合在同一后代中
缺点:
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
（1）单倍体育种
体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
1.单倍体定义：
2.单倍体形成：
3.单倍体植株的特点：
由配子不经过受精作用而直接发育成的个
体。例：蜜蜂中的雄蜂
长得弱小，而且高度不育
二 作物新品种的培育
4.回顾单倍体育种的一般过程并设计出一种通过
植物花药组织培养生成正常植株的实验流程。
花药
花粉细胞培养
接种
脱分化
愈伤
组织
分化出
小植物
再分化
单倍体
植株
移栽
正常
植株
染色体加倍
后代都是纯合子，明显缩短育种年限
5.优点：
6.成就
（2）突变体的利用
为什么常用愈伤组织进行诱变处理？
产生的突变属于什么突变？
1.产生：教材40页
筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
2.利用：
3.成就：筛选得到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体。如：抗花叶病甘蔗、抗盐碱野生烟草、抗除草剂白三叶草。
基因突变
处于分生状态（复制），有利于诱变及筛选
比较：
单倍体育种：
突变体的利用：
植物体细胞杂交育种
优点：
育种原理：
优点：
育种原理：
优点：
育种原理：
明显缩短育种年限
染色体变异
能够产生新性状
基因突变
克服远缘杂交不亲和障碍
染色体变异
3.细胞产物的工厂化生产
(1)种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等.
(2)技术:植物的组织培养.
（培养愈伤组织获得产物）
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一场灭顶之灾。以“我们能否利用植物组织培养技术大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，说出植物组织培养技术在节约资源、保护环境方面的重要意义。
P42 思考与探究
1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培养技术在我们生活中的另外一些应用。
提示：a. 拯救濒危植物；
b. 提供食品制作的原料；
c. 利用愈伤组织进行转基因操作。
提示：诱导植物愈伤组织
↓
体细胞胚的诱导
↓
体细胞胚的成熟
↓
体细胞胚的机械化包裹
↓
贮藏或种植
2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。
3.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。
花药 花粉细胞培养 愈伤组
织 正分化出小植物 单倍体
植株 正常植株
例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织
和器官进行组织培养可以形成愈伤组织，
下列叙述错误的是
A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的
B.该愈伤组织的细胞没有全能性
C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的
胚状结构
典例精析
例2：右图为植物体细胞杂交过程
示意图。据图回答：
1）步骤①是________________
__________________________
最常用的方法是_________.
2）步骤②一般常用的化学试剂是
______________目的是______
_____________.
3）在利用杂种细胞培育成为杂种
植株的过程中，运用的技术手段
是___________ ，其中步骤④相
当于_____，步骤⑤相当于_____
去掉细胞壁分离出有
活力的原生质体
酶解法
聚乙二醇（PEG）
诱导原生质体融合
植物组织培养
脱分化
再分化
1、植物的微型繁殖技术是指 （ ）
A．植物体细胞杂交技术
B．嫁接
C．营养繁殖
D．植物组织培养
2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是 （ ）
A．彼此性状相似 B．变异频率较高
C．单倍体 D．都是纯合子
课堂演练
3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（ ）
A．食品添加剂
B．无病毒植物
C. 人工种子
D．前三项都是
4．下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是 （ ）
A．花药离体培养得到单倍体植株
B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株
C．人工种子的培育
D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
5、马铃薯利用它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办法是（ ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）
A.有丝分裂 B.分化
C.减数分裂 D.全能性
7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：
（1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规
则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基
中获得___________________________ 等营养物质。
（2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_
__________和________________两类激素。
水、无机盐、维生素和小分子有机物
细胞分裂素
植物生长素
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。
（4）试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链。
（5）培育成的试管苗可能出现的基因型有_____________。
叶绿体
24
AB、aB、Ab、ab