《植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用》參考課件

2.1.2

植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用

實(shí)際問(wèn)題：經(jīng)濟(jì)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……一、植物繁殖的新途徑

１、微型繁殖概念:是快速高效實(shí)現(xiàn)種苗繁植培育優(yōu)良植物品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。討論：該技術(shù)與傳統(tǒng)繁殖技術(shù)相比，有何優(yōu)點(diǎn)？①繁殖速度快；②“高保真”（因?yàn)槭菬o(wú)性繁殖）；③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制（因?yàn)樵诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。正文中討論題1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來(lái)進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)？

植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢(shì)。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢(shì)。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時(shí)間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價(jià)格高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長(zhǎng)期采用無(wú)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(zhǎng)緩

慢，一般減產(chǎn)30%～50%。

病毒容易沿植物體的維管組織傳播，而分生組織區(qū)中缺乏維管系統(tǒng)，因此不含病毒。用做組織培養(yǎng)的植物材料可以是植物體任何類型的組織細(xì)胞。怎樣利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決？2、作物脫毒作物脫毒的原因:

長(zhǎng)期進(jìn)行無(wú)性繁殖的作物，易積累感染的病毒，導(dǎo)致產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差，而植物的分生區(qū)一般不會(huì)感染病毒，用分生區(qū)的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，就能得到大量的脫毒苗。作物脫毒材料:分生區(qū)的細(xì)胞作物脫毒方法:進(jìn)行組織培養(yǎng)結(jié)果:脫毒苗優(yōu)點(diǎn)：使作物增產(chǎn)脫毒草莓

甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平。這種通過(guò)分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過(guò)程不涉及細(xì)胞的（）

A.有絲分裂 B.分化

C.減數(shù)分裂 D.全能性

實(shí)際問(wèn)題：但是微型繁殖試管苗的大量貯藏和運(yùn)輸也是相當(dāng)困難的。天然種子由于在遺傳上具有因減數(shù)分裂引起的重組現(xiàn)象，因而會(huì)造成某些遺傳性狀的改變；天然種子在生產(chǎn)上受季節(jié)等自然環(huán)境條件限制，一般每年只繁殖1～2次，有些甚至十幾年才繁殖一次。能否找到天然種子的替代品？種子的結(jié)構(gòu)自然種子胚種皮胚乳常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足

不少植物需要生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子優(yōu)良雜種的后代因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制制種需要占用大量土地人工種子

通過(guò)植物組織培養(yǎng)的方法獲得的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等材料外面包被著人工薄膜，在適宜的條件下可以萌發(fā)成幼苗的種子。技術(shù)：植物組織培養(yǎng)。特性：在適宜條件下可以萌發(fā)長(zhǎng)成幼苗。優(yōu)點(diǎn)后代無(wú)性狀分離，保持優(yōu)良特性不受季節(jié)、氣候和地域的限制易于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸產(chǎn)生途徑：

外植體→愈傷組織→胚狀體人工種子的結(jié)構(gòu)下圖為一人工種子。下列與人工種子培育過(guò)程的有關(guān)敘述中不正確的是（）A．人工種子一般是用離體的植物細(xì)胞通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)獲得B．胚狀體是由愈傷組織分化而成，離體細(xì)胞只有形成愈傷組織才能表現(xiàn)出全能性C．同一批次人工種子可以保證具有相同的基因型D．胚狀體是由未分化的，具有分裂能力細(xì)胞構(gòu)成

人工種皮是保證包裹在其中的胚狀體順利生長(zhǎng)成小植株的關(guān)鍵部分，請(qǐng)?zhí)接懭斯しN皮中應(yīng)該具有的有效成分是什么？為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，我們還可以向人工種皮中加入哪些物質(zhì)？問(wèn)題

針對(duì)植物種類和土壤等條件，在人工種子的包裹劑中還可以加入適量的養(yǎng)分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等。為了促進(jìn)胚狀體的生長(zhǎng)發(fā)育，還可以向人工種皮中加入一些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。二.作物新品種的培育復(fù)習(xí):傳統(tǒng)方法：雜交育種依據(jù)的原理是:基因重組（即優(yōu)良的基因自由組合。）結(jié)果:通過(guò)基因重組，把兩親本的優(yōu)良性狀組合在同一后代中缺點(diǎn):要不斷進(jìn)行(多年)純化和選擇，才得到一種符合理想要求的新品種1.單倍體育種復(fù)習(xí)

單倍體的概念:是指由配子發(fā)育成的個(gè)體單倍體的例子:

蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵發(fā)育來(lái)的單倍體

多數(shù)植物都可通過(guò)花藥或花粉來(lái)獲得單倍體選擇親本有性雜交F1代花粉離體培養(yǎng)單倍體植株誘導(dǎo)染色體加倍可育純合子選擇所需類型

過(guò)程

優(yōu)點(diǎn)后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳明顯縮短育種年限，加速育種進(jìn)程（1）突變體的產(chǎn)生在植物組織培養(yǎng)的過(guò)程中，由于培養(yǎng)的細(xì)胞一直處于不斷的分生狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。

產(chǎn)生的突變屬于什么？為什么不斷分生的細(xì)胞容易突變？（2）利用：

篩選對(duì)人們有利突變體,進(jìn)而培育新品種2.突變體的利用比較：?jiǎn)伪扼w育種：突變體的利用：植物體細(xì)胞雜交育種優(yōu)點(diǎn)：育種原理：優(yōu)點(diǎn)：育種原理：優(yōu)點(diǎn)：育種原理：明顯縮短育種年限染色體變異能夠產(chǎn)生新性狀基因突變克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙染色體變異(1)產(chǎn)物種類:蛋白質(zhì),脂肪,糖類,藥物,香料,生物堿等.(2)技術(shù):植物的組織培養(yǎng).3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

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(zhǎng)速度快而且細(xì)胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細(xì)胞細(xì)胞增殖提取人參皂甙干粉

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細(xì)胞放入發(fā)酵罐

高效抗癌的藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來(lái)一場(chǎng)滅頂之災(zāi)。以“我們能否利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)紫杉醇，從而拯救紅豆杉”為題，與同學(xué)展開(kāi)討論，說(shuō)出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境方面的重要意義。

提示：可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大量生產(chǎn)紫杉醇?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的科學(xué)家們正在研究利用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來(lái)大量培育紅豆杉細(xì)胞，希望利用這種方法來(lái)大量生產(chǎn)紫杉醇。國(guó)內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了用組織培養(yǎng)法生產(chǎn)紫杉醇的研究，紅豆杉屬的11種植物現(xiàn)都在進(jìn)行組織培養(yǎng)。ESCAgenetics公司宣布他們用細(xì)胞培養(yǎng)法所得紫杉醇的含量是樹(shù)皮的2～5倍。國(guó)內(nèi)外在分化細(xì)胞株系和培養(yǎng)條件方面做了不少工作，摸索了外植體、光照、培養(yǎng)基組成等因素對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)及紫杉醇生成的影響。現(xiàn)在工藝條件已基本摸清，正研究反應(yīng)的放大技術(shù)等，有望實(shí)現(xiàn)通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)紫杉醇的目標(biāo)。思考與探究

1.通過(guò)查閱資料，請(qǐng)你再列舉出植物組織培養(yǎng)技術(shù)在我們生活中的另外一些應(yīng)用。提示：a.拯救瀕危植物；

b.提供食品制作的原料；

c.利用愈傷組織進(jìn)行轉(zhuǎn)基因操作。2.請(qǐng)查閱植物人工種子制備技術(shù)的詳細(xì)過(guò)程，設(shè)計(jì)出制備技術(shù)的主要流程圖。提示：誘導(dǎo)植物愈傷組織↓體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)↓體細(xì)胞胚的成熟↓體細(xì)胞胚的機(jī)械化