植物细胞工程的实际应用(.ppt

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1、2022/12/31离体的植物器官、组织或细胞（外植体）离体的植物器官、组织或细胞（外植体）愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化无菌无菌营养：营养：一定的外界条件一定的外界条件植物激素：植物激素：细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素有机物有机物 无机盐无机盐 水分水分遮光遮光一定的光照一定的光照芽发育成叶，叶芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素肉细胞中叶绿素的合成需要光照的合成需要光照排列疏松而无规排列疏松而无规则，高度液泡化的则，高度液泡化的呈无定形状态的薄呈无定形状态的薄壁细胞壁细胞如：胡萝卜的形成层、菊花如：胡萝卜的形成层、菊花幼茎段、月季的花药幼茎段、月季的花药植物组

2、织培养技术植物组织培养技术2022/12/31融合的原生质体融合的原生质体原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞诱导诱导融合融合再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化 （细胞分裂）（细胞分裂）愈伤组织愈伤组织再分化再分化杂种植株杂种植株植物植物组织组织培养培养植物植物细胞细胞融合融合植物植物体细胞体细胞杂交杂交2022/12/31蝴蝶兰蝴蝶兰2 21 12 2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用2022/12/31 资料资料1 1 科学家应用多倍体育种的方法，科学家应用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西

3、瓜，具有无子、培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、含糖高、口感好等特点。含糖高、口感好等特点。但因其不结种子，但因其不结种子，每年必须用四倍体和每年必须用四倍体和二倍体西瓜杂交培育二倍体西瓜杂交培育种子，不仅增加了生种子，不仅增加了生产成本，也给无籽西产成本，也给无籽西瓜的普及带来困难。瓜的普及带来困难。2022/12/31一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径（一）微型繁殖（一）微型繁殖读课本读课本3838页第一二段回答问题：页第一二段回答问题：1 1、微型繁殖的概念、优点、微型繁殖的概念、优点2 2、微型繁殖属于哪种生殖方式？、微型繁殖属于哪种生殖方式？为何能保持优良品种的遗传特性？为何能

4、保持优良品种的遗传特性？2022/12/311.微型繁殖(1)概念：用于 优良品种的植物组织培养技术。(2)特点 繁殖，能够保持种苗的优良 特性选取材料少；繁殖速度 ，周期短；不受季节、气候、自然灾害等因素的影响。可实现 化生产。快速繁殖无性遗传快工厂2022/12/312 2、微型繁殖属于哪种生殖方式？为何、微型繁殖属于哪种生殖方式？为何能保持优良品种的遗传特性？能保持优良品种的遗传特性？微型繁殖属于无性繁殖；微型繁殖属于无性繁殖；无性繁殖只进行有丝分裂，后代不发生性无性繁殖只进行有丝分裂，后代不发生性状分离，所以能保持优良品种的遗传特性状分离，所以能保持优良品种的遗传特性2022/12/3

5、1 资料资料2 2 病毒引起的植物病害有病毒引起的植物病害有500500多种。多种。受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉，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、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，造成很大的经济损防治办法，只能拔除病株，造成很大的经济损失。失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。2022

6、/12/31小贴士病毒是寄生性生物，在用种子繁殖或用植物根、茎无性繁殖过程中，种子、根、茎的细胞中可能携带着病毒并传给下一代，使其繁殖的子代感染病毒。2022/12/31(二二)作物脱毒作物脱毒阅读课本阅读课本3838页最后一段和页最后一段和3939页一二段回答问题页一二段回答问题1 1、植物感染病毒后有何危害？、植物感染病毒后有何危害？2 2、目前采用什么方法来脱毒？选择什么样的材、目前采用什么方法来脱毒？选择什么样的材料？有何特点？料？有何特点？长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病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，品质变差毒，导致产量降低，品质变差茎尖组织培养技术茎

7、尖组织培养技术选用植物分生区附近（如茎尖、根尖，但通常采用茎尖）选用植物分生区附近（如茎尖、根尖，但通常采用茎尖）这部分细胞病毒极少甚至无病毒这部分细胞病毒极少甚至无病毒2022/12/312.2.作物脱毒作物脱毒 (1)材料材料:(2)方法方法:无病毒无病毒的茎尖等的茎尖等脱毒苗脱毒苗植物组织培养植物组织培养植物的分生区植物的分生区(茎尖茎尖)-无病毒或极少无病毒或极少2022/12/312脱毒苗与抗毒苗有何区别？脱毒苗：是选择植物的茎尖(刚形成，不含有病毒)进行组织培养而获得的，属于细胞工程的范畴。抗毒苗：是把某抗病基因导入到受体植株中，并通过一定的方法培育形成的，属于基因工程的范畴。20

8、22/12/31（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子1 1、天然种子的局限性？、天然种子的局限性？2 2、什么是人工种子？、什么是人工种子？1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性）优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占）生产会受到季节、气候和地域的限制，并且需要占用大量的土地实现制种用大量的土地实现制种通过植物组织培养得到的通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋胚状体、不定芽、顶芽和腋芽芽等为材料，经过等为材料，经过人工薄膜人工薄膜包装得到的种子。包装得到的种子。2022/12

9、/31人工种子的结构人工种子的结构2022/12/31结构：由 、作为保护性外壳的 和提供发育所需营养的 组成。如图所示：胚状体人工种皮人工胚乳人工种皮胚状体人工胚乳2022/12/313 3、教材、教材4040页，【讨论】人工种子与天然种子相比有何优点页，【讨论】人工种子与天然种子相比有何优点？培植周期短培植周期短 后代无性状分离后代无性状分离不受气候不受气候,季节和地域限制季节和地域限制可以很方便地贮藏和运输可以很方便地贮藏和运输 还可加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、还可加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂等有益菌、植物生长调节剂等4

10、4、教材、教材4040页，页，为了促进为了促进胚状体的生长胚状体的生长发育还发育还可以向人工种皮中加入些什么可以向人工种皮中加入些什么？2022/12/31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的是 （）A 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 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能表现出全能性C C同一批次人工种子可以保证具有相同的基因型同一批次人工种子可以

11、保证具有相同的基因型D D胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成胚状体是由未分化的，具有分裂能力细胞构成2 2、如图所示、如图所示脱分化脱分化再分化再分化若培育人工种子则应选择若培育人工种子则应选择 作为作为材料？材料？D D 2022/12/31二、作物新品种的培育正常正常植物植物花药花药实质是花粉细胞培养实质是花粉细胞培养愈伤愈伤组织组织 单倍体单倍体幼苗幼苗脱分化脱分化再分化再分化染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理1.单倍体育种单倍体育种 (1)(1)方法方法:(2)优点优点:花药的离体培养获得单倍体植株，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染色体加倍选择优良

12、品种种子种子纯合体纯合体选优选优 自交自交2022/12/31花药离体培养花药离体培养P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTt配子配子DTDTDtDtdTdTdtdtDTDTDtDtdTdTdTdTdtdtDDTTDDTTDDttDDttDDttDDttddTTddTTddTTddTTddttddttddttddtt纯合体纯合体秋水仙素处理秋水仙素处理 需要的矮抗品种需要的矮抗品种第第1年年第第2 2年年举例单倍体育种：举例单倍体育种：举例单倍体育种：

13、举例单倍体育种：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt 品种培育品种培育品种培育品种培育矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTTddTTddTT品种品种品种品种单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗2022/12/31举例：举例：举例：举例：利用利用利用利用高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病DDTTDDTTDDTTDDTT和和和和矮杆感病矮杆感病矮杆感病矮杆感病ddttddttddttddtt品种培育品种培育品种培育品种培育 矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病矮杆抗病ddTTddTT

14、ddTTddTT品种品种品种品种P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDdTtDdTtF F2 2D_T_D_T_D_T_D_T_D_ttD_ttD_ttD_tt ddTddTddTddT_ _ _ _ ddttddttddttddttddTTddTTddTTddTT第第第第1 1 1 1年年年年第第第第2 2 2 2年年年年第第第第3 3 3 3 6 6 6 6年年年年 矮抗品种矮抗品种矮抗品种矮抗品种矮抗矮抗矮抗矮抗花药离体培养花

15、药离体培养花药离体培养花药离体培养P P高杆高杆高杆高杆抗病抗病抗病抗病 DDTTDDTTDDTTDDTT矮杆感矮杆感矮杆感矮杆感病病病病 ddttddttddttddttF F1 1高杆抗病高杆抗病高杆抗病高杆抗病 DdTtDdTtDdTtDdTt配子配子配子配子DTDTDTDTDtDtDtDtdTdTdTdTdtdtdtdtDTDTDTDTDtDtDtDtdTdTdTdTdtdtdtdtDDTTDDTTDDTTDDTT DDttDDttDDttDDttddTTddTTddTTddTT ddttddttddttddtt 纯合体纯合体纯合体纯合体秋水仙素秋水仙素秋水仙素秋水仙素 矮抗品种矮抗品

16、种矮抗品种矮抗品种第第第第1 1 1 1年年年年第第第第2 2 2 2年年年年单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗单倍体幼苗杂交育种杂交育种杂交育种杂交育种单倍体育种单倍体育种单倍体育种单倍体育种2022/12/31二、作物新品种的培育明显缩短育种年限明显缩短育种年限.后代稳定遗传后代稳定遗传,都是纯合体都是纯合体;正常正常植物植物花药花药实质是花粉细胞培养实质是花粉细胞培养愈伤愈伤组织组织 单倍体单倍体幼苗幼苗脱分化脱分化再分化再分化染色体加倍染色体加倍秋水仙素处理秋水仙素处理1.单倍体育种单倍体育种 (1)(1)方法方法:(2)优点优点:花药的离体培养获得单倍体植株，花药的离体培养获得单倍体植株

17、，染色体加倍选择优良品种染色体加倍选择优良品种种子种子纯合体纯合体选优选优 自交自交2022/12/31二、作物新品种的培育1.单倍体育种单倍体育种2.突变体的利用突变体的利用 对植物组织培养过程中得对植物组织培养过程中得愈伤组织愈伤组织进行进行诱变诱变处理，处理，促其发生突变，诱导分化成植株，促其发生突变，诱导分化成植株，筛选筛选对人们对人们有利突变有利突变体体,进而培育新品种进而培育新品种新新品种品种外植体外植体愈伤组织愈伤组织 多种多种突变体突变体筛选筛选脱分化脱分化再分化再分化诱变处理诱变处理3 3、转基因植物的培育、转基因植物的培育转基因细胞转基因细胞转基因植物转基因植物植物组织培养

18、植物组织培养4 4、植物体细胞杂交、植物体细胞杂交植物细胞融合植物细胞融合杂种细胞杂种细胞杂种植物杂种植物植物组织培养植物组织培养转基因技术转基因技术2022/12/31（三）细胞产物的工厂化生产（三）细胞产物的工厂化生产哪些产物可用该方法获得？哪些产物可用该方法获得？细胞产物的工厂化生产过程中用到了什么技术？细胞产物的工厂化生产过程中用到了什么技术？2022/12/31三三.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产(1)(1)种类种类:蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.(2)(2)技术技术:植物的组织培养植物的组织培养.2022/12/31 人参根人参根

19、 大量愈伤组织大量愈伤组织选择增殖速度快且细胞内选择增殖速度快且细胞内 人参皂甙含量高的人参皂甙含量高的细胞细胞分裂出更多的细胞分裂出更多的细胞人参皂甙人参皂甙2 2、如下图所示、如下图所示脱分化脱分化再分化再分化若大量生产人参皂甙（若大量生产人参皂甙（daidai）则应）则应选择选择 进行培养？进行培养？这些细胞产物是在植物这些细胞产物是在植物组织培养的组织培养的哪一环节中获得的？哪一环节中获得的？2022/12/31转基因细胞转基因细胞杂种细胞杂种细胞茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区花药（花粉）花药（花粉）外植体外植体脱分化脱分化 愈伤愈伤组织组织再分化再分化丛芽或丛芽或胚状体胚状体

20、工厂化工厂化生产药物生产药物人工种子人工种子转基因植物转基因植物杂种植物杂种植物作物脱毒作物脱毒单倍体育种单倍体育种微型繁殖微型繁殖、根、根植物体植物体诱变处理诱变处理突变细胞突变细胞2 21 12 2植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用突变体的利用突变体的利用+人工薄膜人工薄膜培养培养2022/12/31例例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织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，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

21、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该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构胚状结构典例精析典例精析2022/12/31例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：1 1）步骤）步骤）步骤）步骤是是是是_最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是最常用的方法是_._.2 2）步骤）步骤）步骤）步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是_目的是目的是目的是目的是_._.3 3）在利用杂种细胞培育

22、成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种）在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段植株的过程中，运用的技术手段是是是是_ _，其中步骤，其中步骤，其中步骤，其中步骤相相相相当于当于当于当于_，步骤，步骤，步骤，步骤相当于相当于相当于相当于_ 去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有去掉细胞壁分离出有活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体活力的原生质体 酶解法酶解法酶解法酶解法 聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG）诱导原生质体融合诱导原生质体融合诱导原生质

23、体融合诱导原生质体融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化脱分化脱分化再分化再分化再分化再分化2022/12/31例例2：右图为植物体细胞杂交过程：右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答：示意图。据图回答：4 4）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得）植物体细胞杂交的目的是获得 新新新新的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使的杂种植株。使_ 能能能能够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现够在新的植物体上有所表现，其其其其根本根本根本根本原因原因原因原因:5 5）从理论上讲，杂种植株的育

24、性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性）从理论上讲，杂种植株的育性_。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法。若运用传统有性杂交方法 能否实现？能否实现？能否实现？能否实现？_。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：。并说明理由：因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：种方面的重大意义在于：.两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状两个亲本的遗传性状 杂种植株获得了双亲的遗传物质杂

25、种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质杂种植株获得了双亲的遗传物质 可育可育可育可育不能不能不能不能因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离因为不同种生物之间存在生殖隔离克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围可用于杂交的亲本组合范围2022/12/311 1、植物的微型繁殖技术是指、植物的微型繁殖技术是指（）A A植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 B

26、 B嫁接嫁接 C C营养繁殖营养繁殖 D D D D植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养2 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将单、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，个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植株，这些植株的特点是这些植株的特点是（）A A彼此性状相似彼此性状相似 B B变异频率较高变异频率较高 C C单倍体单倍体 D D都是纯合子都是纯合子课堂演练课堂演练2022/12/313 3用植物组织培养技术，可以培养或生产（用植物组织培养技术，可以培养或生产（）A A食品添加剂食品添加剂 B B无病毒植物无病

27、毒植物 C.C.人工种子人工种子 D D前三项都是前三项都是4 4下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是下列四个选项中没有采取植物组织培养技术的是（）A A花药离体培养得到单倍体植株花药离体培养得到单倍体植株 B.B.秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株 C C人工种子的培育人工种子的培育 D D“番茄番茄马铃薯马铃薯”杂种植株的培育过程杂种植株的培育过程2022/12/31 5 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、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往往会感染病毒而减产，为此农户

28、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（进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（）A A选择优良品种进行杂交选择优良品种进行杂交 B B进行远缘植物体细胞杂交进行远缘植物体细胞杂交 C C利有芽尖进行组织培养利有芽尖进行组织培养 D D人工诱导基因突变人工诱导基因突变6.6.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证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体

29、培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）得种苗的过程不涉及细胞的（）A.A.有丝分裂有丝分裂 B.B.分化分化 C.C.减数分裂减数分裂 D.D.全能性全能性2022/12/317.7.基因型为基因型为AaBbAaBb的水稻（含的水稻（含2424条染色体）的花药通过条染色体）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，问无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：（1 1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规）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，必须从培养基则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得中获得_ _ 等营养物质。等营养物质。（2

30、2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ _和和_两类激素。两类激素。水、无机盐、维生素和小分子有机物水、无机盐、维生素和小分子有机物细胞分裂素细胞分裂素植物生长素植物生长素2022/12/31（3 3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽）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，供试管苗生能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。长发育。（4 4）试管苗的细胞核中含）试管苗的细胞核中含_条脱氧核糖核苷酸链。条脱氧核糖核苷酸链。（5 5）培育成的试管苗可能出现的基因型有）培育成的试管苗可能出现的基因型有_。叶绿体叶绿体 2424ABAB、aBaB、AbAb、abab