高中生物 植物細胞工程的應用（ppt）課件

1、第2課時 植物細胞工程的應用第二章 細胞工程生物學 選擇性必修三 生物技術(shù)與工程 冀彥男 深圳市龍華中學實際問題：經(jīng)濟苗木、名貴花卉、珍稀植物等自然繁殖速度緩慢，繁殖效率低下或優(yōu)良性狀不易保持如何解決？石斛：可入藥，對人體有驅(qū)解虛熱，益精強陰等療效。隨著花卉產(chǎn)業(yè)的興起，石斛蘭也成為了一種觀賞植物。石斛蘭的栽培方式一般為盆栽。由于石斛蘭具有秉性剛強、祥和可親的氣質(zhì)，被譽為父親之花。連翹:清熱解毒、消腫散結(jié)、消炎。 鐵皮石斛的工廠化生產(chǎn)一、植物繁殖的新途徑用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。也叫微型繁殖。1960年，荷蘭科學家通過對蘭花莖尖進行培養(yǎng)，獲得了快速繁殖的脫毒蘭花，隨后在國內(nèi)外進行了

2、“蘭花試管苗產(chǎn)業(yè)化”。 無籽西瓜 1、快速繁殖 一般為無性生殖生殖方式：實例：一些優(yōu)良的觀賞植物、經(jīng)濟林木、無性繁殖作物和瀕危植物等。生菜楊樹蘭花、生菜、楊樹以及無子西瓜試管苗的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 優(yōu)點：繁殖率高，可大批量生產(chǎn)保持親本的優(yōu)良性狀（無性繁殖 ）不受自然生長季節(jié)的限制培養(yǎng)周期短一、植物繁殖的新途徑 生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%-50%。 病毒引起的植物病害有500多種。受害植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除，造成經(jīng)濟損失。病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩

3、的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。實際問題 一、植物繁殖的新途徑原因：脫毒過程：一、植物繁殖的新途徑 2、作物脫毒分生區(qū)（如莖尖）的細胞植物分生區(qū)細胞病毒少，甚至沒有病毒無性繁殖的作物，容易將病毒傳染給后代。病毒積累，導致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。材料：選擇該種細胞更易獲得脫毒苗的理由： 無病毒組織 （切取莖尖組織）脫分化愈傷組織再分化根、芽幼苗完整植株移栽成活注：脫毒苗不等于抗毒苗。 與微型繁殖相比較，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。一、植物繁殖的新途徑脫毒草莓普通草莓脫毒產(chǎn)品：脫毒馬鈴薯田與被病毒感染未脫毒馬鈴薯葉片1.下列屬于植物的快速繁殖技術(shù)的是()A.用蘭花的芽尖組織

4、培育蘭花幼苗 B.水稻種子萌發(fā)并長成新個體C.扦插的葡萄枝長成新個體 D.柳樹芽發(fā)育成枝條A【當堂檢測】2.利用馬鈴薯的塊莖進行無性繁殖，種植的世代多了以后往往會因感染病毒而減產(chǎn)，為此農(nóng)戶都希望得到無病毒的幼苗進行種植。獲得無病毒幼苗的最佳辦法是()A.選擇優(yōu)良品種進行雜交 B.在田間噴灑消毒劑C.利用莖尖進行組織培養(yǎng) D.人工誘導基因突變C實際問題：傳統(tǒng)的育種方法是通過雜交把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中。但缺點是：要不斷進行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種。如何解決育種時間過長的問題？ P：高桿抗病 DDTT矮桿感病 ddttF1高桿抗病 DdTt第1年選育出需要的矮抗

5、純種F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗傳統(tǒng)方法： 雜交育種第2年第3年生長ddTTF3第4年選擇親本有性雜交F1代花粉離體培養(yǎng)單倍體植株 誘變?nèi)旧w加倍可育純合子選擇所需類型 (1)方法：花藥的離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，染色體加倍，選擇穩(wěn)定遺傳優(yōu)良品種 (2)原理：二、作物新品種的培育 1、單倍體育種染色體（數(shù)目）變異、植物細胞的全能性。 (3)過程：二、作物新品種的培育極大地縮短了育種的年限，節(jié)約了大量的人力和物力。雜交育種培育一個可以穩(wěn)定遺傳的作物優(yōu)良品種，一般不斷自交選優(yōu)，常需56年。而單倍體育種當年就能培育出所需純合體。后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳。可作為進行體細胞誘變育種和研究遺傳

6、突變的理想材料。大多數(shù)單倍體植株的細胞中只含一套染色體，染色體加倍后得到的植株的隱性性狀容易顯現(xiàn)。 (4)優(yōu)點：水稻小麥煙草柏樹二、作物新品種的培育 (4)應用：在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。外植體新品種篩選培育愈傷組織 脫分化多種突變體誘導分化誘變處理白三葉草二、作物新品種的培育 2.突變體的利用抗病、抗鹽、含高蛋白、高產(chǎn) (1)原理： (2)過程：原理：基因突變和植物細胞的全能性。優(yōu)點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。難以控制突變方向，有利性狀比較少，需要大量處理實驗材料。

7、缺點：產(chǎn)生：植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)細胞不斷分裂易突變利用：篩選對人們有利的突變體,進而培育成新品種二、作物新品種的培育三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1.植物的代謝產(chǎn)物（1）初生代謝物： 初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。（2）次生代謝物：次生代謝不是生物生長所必需的，在特定條件下進行。次生代謝物是一類小分子有機化合物（如酚類、萜類和含氮化合物等）。在植物的抗蟲、抗病等方面發(fā)揮作用，也是很多藥物、香料和色素等的重要來源。含量很低，從植物組織中提取會大量破壞植物資源，有些產(chǎn)物又不能或難以通過化學合成途徑得到。三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的

8、概念： 利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物，這個過程就是細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。3.特點： 不占用耕地，幾乎不受季節(jié)、天氣等的限制，因此對于社會、經(jīng)濟、環(huán)境保護具有重要意義。4.實例：紫草寧、紫杉醇、人參皂苷的植物細胞工程產(chǎn)品。三、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)5.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)的過程外植體愈傷組織細胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取 工廠化生產(chǎn)人參皂甙干粉的基本流程：人參根 愈傷組織 增長速度快而且細胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細胞細胞增殖 提取人參皂甙干粉 脫分化培養(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐注意： 一般組織培養(yǎng)到愈傷組織即可。因為此時細胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成。 液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細胞與營養(yǎng)物質(zhì)

9、充分接觸。脫分化 “手指植物”通常培育在裝有彩色固體培養(yǎng)基的小玻璃瓶中，只要保證充足的光照和適宜的溫度，不需要額外補充水分和營養(yǎng)物質(zhì)，它們就能在玻璃瓶中生長三四個月之久。 “手指植物”的制作方法用到了植物組織培養(yǎng)技術(shù)。在制作過程中，一定要注意做好滅菌和消毒工作，為了防止污染可在培養(yǎng)基中加入一定量的抑菌劑。另外，還可以根據(jù)個人喜好，在培養(yǎng)基中加入適量的色素或者熒光劑，使“手指植物”更具有觀賞價值。拓展應用3.將紫草細胞進行細胞培養(yǎng)，誘導其脫分化產(chǎn)生愈傷組織，再對愈傷組織進行懸浮培養(yǎng)使其大量增殖，以獲取大量的紫草寧。下列關(guān)于紫草寧的工廠化生產(chǎn)的敘述，錯誤的是()A.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)是植物細胞工

10、程的重要用途之一B.培養(yǎng)過程中需要脫分化形成愈傷組織，然后懸浮培養(yǎng)愈傷組織細胞C.培養(yǎng)的愈傷組織需要經(jīng)過再分化產(chǎn)生特定的組織細胞后才能產(chǎn)生特定的細胞產(chǎn)物D.培養(yǎng)的細胞收集后一般要破碎提取有效成分C【當堂檢測】4.下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)及其應用的說法中，不正確的是()A.植物體任何部位的活細胞均可作為組織培養(yǎng)的外植體B.不同培養(yǎng)階段的培養(yǎng)基中生長素與細胞分裂素的比例應不同C.單倍體育種和轉(zhuǎn)基因植物的培育需要利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)D.利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可實現(xiàn)某些重要細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)A總結(jié)植物組織培養(yǎng)植物繁殖的新途徑細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)作物新品種的培育微型繁殖作物脫毒單倍體育種突變體的利用藥物、香料、蛋白質(zhì)等(1)快速繁殖不僅可以高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖，還可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。( )(2)作物脫毒后不再感染病毒。( )(3)單倍體育種只是為了獲得單倍體。( )(4)突變體育種常用射線、化學物質(zhì)處理愈傷組織。( )(5)快速繁殖本質(zhì)上是一種無性繁殖。( )【基礎過關(guān)】(6)植物的次生代謝物主要是酚類、萜類和含氮化合物等小分子有機物，是其基