212植物细胞工程的应用.ppt

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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程实例：非洲紫罗兰的组织培养：实例：非洲紫罗兰的组织培养：植物繁殖新途径植物繁殖新途径 作物脱毒作物脱毒 作物新品种的培育作物新品种的培育细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产微型繁殖微型繁殖人工种子人工种子单倍体育种单倍体育种突变体的利用突变体的利用生产药物、食品添加剂、香料、色素、生产药物、食品添加剂、香料、色素、和杀虫剂（紫杉醇，生物碱、紫草素）和杀虫剂（紫杉醇，生物碱、紫草素）植植物物细细胞胞工工程程的的实实际际应应用用 自学自学第二教材第二教材微型繁殖：微型繁殖：快速繁殖快速繁殖优良优良品种的品种的植物组织培养植物组织培养技术。技术。例如：果树和花卉的

2、快速繁殖例如：果树和花卉的快速繁殖人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育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？苗生产，这是利用了该项技术的哪些特点？繁殖速度快；繁殖速度快；保持种苗的优良遗传特性保持种苗的优良遗传特性 （因为是（因为是无性繁殖无性繁殖）；）；不受自然生长季节的限制（因为在具不受自然生长季节的限制（因为在具有一定人工设施的室内生产）。有一定人工设施的室内生产）。作物脱毒：作物脱毒：长期进行无性繁殖的作物，易积累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，感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的而植物的分生区（如茎

3、尖）分生区（如茎尖）一般不会感一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的就能得到大量的脱毒苗脱毒苗。人工种子的优点（1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改起的重组现象，因而会造成某些遗传性状的改变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年变；天然种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖只繁殖12次，有些甚至十几年才繁殖一次。次，有些甚至十几年才繁殖一次。而而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。性，生产

4、上也不受季节的限制。（2）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是人工种子则克服了这些缺点，人工种子外层是起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，起保护作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因因此，可以很方便地贮藏和运输。此，可以很方便地贮藏和运输。人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分，请探讨人工种生长成小植株的关键部分，请探讨人工种皮中应该具有的有效成分是什么？为了促皮中应该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工进胚状体的生长发育，我们还可

5、以向人工种皮中加入哪些物质？种皮中加入哪些物质？还可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以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。物生长调节剂。P42 思考与探究思考与探究2植物人工种子制备技术的详细过程植物人工种子制备技术的详细过程 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹贮藏或种植贮藏或种植单倍体育种单倍体育种P42 思考与探究思考

6、与探究3请查阅相关文献，设计出一种植物花药组请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。织培养和染色体加倍的实验流程。花药花药 花粉细胞培养花粉细胞培养 愈伤组织愈伤组织 分化出小植物分化出小植物 单倍体植株单倍体植株 正常植株正常植株接种接种脱脱分化分化再再分化分化移栽移栽染色体加倍染色体加倍 紫草紫草紫草素紫草素 愈伤组织愈伤组织紫草愈伤紫草愈伤组织中提取紫草素的过程组织中提取紫草素的过程细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产考点考点 植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用1.1.植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 (1 1)微微型型繁繁殖殖：不不仅仅可可以以保

7、保持持优优良良品品种种的的遗遗传传特特性性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(2 2)作作物物脱脱毒毒：生生产产上上许许多多无无性性繁繁殖殖作作物物均均受受到到病病 毒毒的的侵侵染染,从从而而导导致致品品种种严严重重退退化化、产产量量降降低低和和品品 质质变变差差。利利用用植植物物分分生生组组织织(如如茎茎尖尖、根根尖尖)进进行行 培养培养,可以使新长成的植株脱除病毒。可以使新长成的植株脱除病毒。(3 3)人人工工种种子子：植植物物组组织织培培养养得得到到的的胚胚状状体体、不不定定 芽芽、顶顶芽芽或或腋腋芽芽,包包上上人人工工种种皮皮就就可可以以形形成成

8、人人工工种种 子。下图是人工种子的结构示意图。子。下图是人工种子的结构示意图。注注意意 人人工工种种皮皮中中可可以以加加入入适适量量的的养养分分、无无机机盐盐、有有机机碳碳源源以以及及农农药药、抗抗生生素素、有有益益菌菌等等,以以利利于于胚胚 状体生长发育成幼苗。状体生长发育成幼苗。2.2.作物新品种的培育作物新品种的培育 (1)(1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织 培养过程。培养过程。单单倍倍体体育育种种的的优优点点是是后后代代不不发发生生性性状状分分离离,都都是是纯纯 合合 子子,能能 够够 稳稳 定定 遗遗 传传,明明 显显 缩缩 短短

9、了了 育育 种种 年年 限限。(2 2)突突变变体体的的利利用用：在在植植物物组组织织培培养养过过程程中中,由由于于 培培养养细细胞胞一一直直处处于于不不断断的的分分生生状状态态,因因此此容容易易受受到到 培培养养条条件件和和外外界界压压力力(如如射射线线、化化学学物物质质等等)的的影影 响响而而发发生生突突变变。从从这这些些产产生生突突变变的的个个体体中中可可以以筛筛 选选出出对对人人们们有有用用的的突突变变体体,进进而而培培育育成成新新品品种种。(3 3)细细胞胞产产物物的的工工厂厂化化生生产产：可可以以利利用用植植物物组组织织培培 养养技技术术大大量量生生产产某某些些细细胞胞产产物物,如

10、如蛋蛋白白质质、脂脂肪肪、糖类、药物、香料、生物碱等。糖类、药物、香料、生物碱等。对位训练对位训练1.1.某优良品种水稻的基因型为某优良品种水稻的基因型为AaBbAaBb，其花药通过组，其花药通过组 织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙 述，错误的是述，错误的是（）A.A.花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程 B.B.试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色 体组体组 C.C.通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产 D

11、.D.这些试管苗自交，后代性状不发生分离这些试管苗自交，后代性状不发生分离D2 2下列关于植物体细胞杂交的叙述，正确的是下列关于植物体细胞杂交的叙述，正确的是A A需用适当的酶除去细胞壁获得原生质体需用适当的酶除去细胞壁获得原生质体 B B需用物理或化学的方法促使两个原生质体融合需用物理或化学的方法促使两个原生质体融合 C C杂种细胞需通过脱分化与再分化过程才能形成杂种细胞需通过脱分化与再分化过程才能形成 杂种植株杂种植株 D D两个二倍体细胞杂交所获得的杂种植株还是二两个二倍体细胞杂交所获得的杂种植株还是二 倍体倍体3 3设计细胞杂交实验时，如果期望获得性状优良设计细胞杂交实验时，如果期望获

12、得性状优良的作物新品种，必须考虑的是的作物新品种，必须考虑的是 A A亲本细胞的生殖隔离问题亲本细胞的生殖隔离问题 B B选择具有期望的优良性状的亲本选择具有期望的优良性状的亲本 C C亲本细胞的融合技术亲本细胞的融合技术 D D杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化杂种细胞愈伤组织的诱导和再分化4下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是 A叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁 细胞细胞B叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D叶肉

13、细胞离体培养时，可以表现出全能性叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性5有关原生质体的下列叙述中，正确的是有关原生质体的下列叙述中，正确的是A组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸B原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原 生质生质C被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体D原生质体只能用于植物细胞工程原生质体只能用于植物细胞工程1918176我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图基中进行培养，最终发

14、育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请根据图回答是细胞培养形成兰花植株示意图，请根据图回答 (1)过程过程由愈伤组织形成胚状体要经过由愈伤组织形成胚状体要经过 和和 过程，过程，过程主要是指过程主要是指 。(2)在培养过程中，除了提供水分和必要的有机营在培养过程中，除了提供水分和必要的有机营养物质外，还需要在培养基中加入养物质外，还需要在培养基中加入 和和 。同时，培养过程中，除保证必要的。同时，培养过程中，除保证必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还必须保证的温度、光照和氧气等外界条件外，还必须保证的关键条件是关键条件是 。(3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出一个兰花茎尖在

15、一年之内可以生产出400万株万株兰花苗，与有性生殖相比，植物组织培养的优势兰花苗，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要体现在主要体现在 和和 。6我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请根据图回答是细胞培养形成兰花植株示意图，请根据图回答 (1)过程过程由愈伤组织形成胚状体要经过由愈伤组织形成胚状体要经过 和和 过程，过程，过程主要是指过程主要是指 。细胞分裂细胞分裂 分化分化 组织器官的形成，可逐渐发展成为完整植株组织器官的形成，可逐渐

16、发展成为完整植株(2)在培养过程中，除了提供水分和必要的有机营在培养过程中，除了提供水分和必要的有机营养物质外，还需要在培养基中加入养物质外，还需要在培养基中加入 和和 。同时，培养过程中，除保证必要的。同时，培养过程中，除保证必要的温度、光照和氧气等外界条件外，还必须保证的温度、光照和氧气等外界条件外，还必须保证的关键条件是关键条件是 。(3)一个兰花茎尖在一年之内可以生产出一个兰花茎尖在一年之内可以生产出400万株万株兰花苗，与有性生殖相比，植物组织培养的优势兰花苗，与有性生殖相比，植物组织培养的优势主要体现在主要体现在 和和 。矿质元素矿质元素植物激素植物激素无菌环境无菌环境培养周期短，

17、繁殖效率高培养周期短，繁殖效率高 保持母本的优良性状保持母本的优良性状7人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，人工种子的核心部件是个被外层物生命有机体，人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子胚，是由非合子细胞分化形成的类同于一般种子胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称似于胚的结构物，所以，又称“体细胞胚体细胞胚”或或“花粉花粉胚胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花

18、粉或胚囊获得。将通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的所谓的“人工种子人工种子”。我国已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等我国已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。根据以上材料回答：推向商品化。根据以上材料回答：（1）植物的胚状体的形成属于）植物的胚状体的形成属于 生殖，培育生殖，培育胚状体利用了胚状体利用了 这一项生物技术。这一项生物技术。（2）包埋胚状体的胶质可看作为种子的）包埋胚状体的胶质可看作为种子的 部

19、分。部分。（3）该项技术的成功应用，反映了细胞的）该项技术的成功应用，反映了细胞的 。（4）由人工种子萌发出的植株是否可育？）由人工种子萌发出的植株是否可育？（5）人工种子的研究和商品化有何意义？人工种子的研究和商品化有何意义？7人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，人工种子的核心部件是个被外层物生命有机体，人工种子的核心部件是个被外层物包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般种子胚，是由非合子细胞分化形成的类同于一般种子胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物，所以，又称似于胚的结构

20、物，所以，又称“体细胞胚体细胞胚”或或“花粉花粉胚胚”。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的所谓的“人工种子人工种子”。我国已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等我国已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。根据以上材料回答：推向商品化。根据以上材料回答：（1）植物的胚状体的形成属于）植物的胚状体的形

21、成属于 生殖，培育生殖，培育胚状体利用了胚状体利用了 这一项生物技术。这一项生物技术。（2）包埋胚状体的胶质可看作为种子的）包埋胚状体的胶质可看作为种子的 部分。部分。（3）该项技术的成功应用，反映了细胞的）该项技术的成功应用，反映了细胞的 。（4）由人工种子萌发出的植株是否可育？）由人工种子萌发出的植株是否可育？（5）人工种子的研究和商品化有何意义？人工种子的研究和商品化有何意义？无性无性 植物组织培养植物组织培养 子叶或胚乳子叶或胚乳 全能性全能性 若由花粉发育来的则不可育，若由体细胞发育若由花粉发育来的则不可育，若由体细胞发育而来的则可育而来的则可育 可以实现种子的工业化生产，节约粮食；可用可以实现种子的工业化生产，节约粮食；可用于苗木的快速繁殖和无病毒植株的培养；对研于苗木的快速繁殖和无病毒植株的培养；对研究细胞生长和分化过程有重要意义究细胞生长和分化过程有重要意义