专题212植物细胞工程的实际应用

第二节第二节 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用1 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2 2、列举植物细胞工程的实际应用。、列举植物细胞工程的实际应用。2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径一一)微型繁殖微型繁殖1 1、概念：、概念：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。2 2、优点：、优点：保持亲本的优良遗传特性；保持亲本的优良遗传特性；高效、快速繁殖种苗。高效、快速繁殖种苗。3 3、应用范围：、应用范围：观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等方面观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等方面都已利用了微型繁殖技术进行快速繁殖，并取得都已利用了微型繁殖技术进行快速繁殖，并取得了可喜的经济效益。了可喜的经济效益。兰花兰花杨树杨树生菜生菜无籽西瓜无籽西瓜2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径4 4、微型繁殖的应用举例、微型繁殖的应用举例兰花工业兰花工业2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径4 4、微型繁殖的应用举例、微型繁殖的应用举例2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径二二)作物脱毒作物脱毒1 1、脱毒的原因：、脱毒的原因：无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代，无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代，并且病毒在植物体内积累，导致作物产量降低、并且病毒在植物体内积累，导致作物产量降低、品质变差。品质变差。2 2、选材部位：、选材部位：植物的分生区附近植物的分生区附近(茎尖、根尖茎尖、根尖)。3 3、选材原因：、选材原因：分生区的病毒极少，甚至无病毒。分生区的病毒极少，甚至无病毒。4 4、脱毒产品的优点：、脱毒产品的优点：产量增加，品质优良，提高了经济效益。产量增加，品质优良，提高了经济效益。菠萝菠萝脱毒草莓脱毒草莓2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径二二)作物脱毒作物脱毒5 5、应用举例：应用举例：甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃薯马铃薯2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径三三)神奇的人工种子神奇的人工种子1 1、天然种子的缺陷：、天然种子的缺陷：不少树木需生长数年才能结出种子。不少树木需生长数年才能结出种子。制种时需要占用大量土地。制种时需要占用大量土地。大量繁殖受季节、气候和地域的限制。大量繁殖受季节、气候和地域的限制。优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优优良杂交种后代会因发生性状分离而丧失优良特性。良特性。2 2、概念：、概念：就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为实验材料，经过人工膜包装得顶芽和腋芽等为实验材料，经过人工膜包装得到的种子。到的种子。三三)神奇的人工种子神奇的人工种子3 3、人工种子的结构组成：、人工种子的结构组成：材料：材料：以植物组织培养得到胚状体、不以植物组织培养得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料。定芽、顶芽和腋芽等为材料。组成部分：组成部分：胚状体等和人工膜胚状体等和人工膜(相当于种皮与胚乳、相当于种皮与胚乳、子叶子叶)。人工种皮内应富含营养物质、激人工种皮内应富含营养物质、激素、维生素、菌肥及化学药剂等，素、维生素、菌肥及化学药剂等，供胚状体萌发生长等需要。供胚状体萌发生长等需要。2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径三三)神奇的人工种子神奇的人工种子5 5、人工种子的优点：、人工种子的优点：制种周期短、产量大、便于运输；制种周期短、产量大、便于运输；后代不会发生性状分离，保持亲本优良性状；后代不会发生性状分离，保持亲本优良性状；不受季节、气候和地域的限制，节约土地。不受季节、气候和地域的限制，节约土地。6 6、应用举例：、应用举例：桉树桉树花椰菜花椰菜芹菜芹菜水稻水稻单倍体单倍体植株植株染色体染色体加倍加倍稳定遗传稳定遗传优良品种优良品种2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育一一)单倍体育种单倍体育种1 1、杂交育种的年限：、杂交育种的年限：常规选育优良品种需常规选育优良品种需5 56 6年。年。2 2、单倍体育种的年限：、单倍体育种的年限：一年。一年。3 3、育种方法：、育种方法：花药花药什么方法什么方法？什么方法什么方法？2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育一一)单倍体育种单倍体育种4 4、育种原理：、育种原理：染色体变异染色体变异5 5、单倍体育种的优点、单倍体育种的优点得到的植株全部为纯和子。得到的植株全部为纯和子。明显缩短育种年限。明显缩短育种年限。柏树柏树小麦小麦烟草烟草水稻水稻6 6、应用举例：、应用举例：2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育二二)突变体的利用突变体的利用1 1、产生的原因：、产生的原因：在植物组织的培养过程中易受环境条件和外在植物组织的培养过程中易受环境条件和外界压力界压力(如射线、化学物质等如射线、化学物质等)的影响而产生突变。的影响而产生突变。2 2、利用：、利用：筛选出对人体有用的突变体，进而培育成新筛选出对人体有用的突变体，进而培育成新品种。品种。3 3、利用该方法已培育出的新品种：、利用该方法已培育出的新品种：(20(20世纪世纪7070年代筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有些年代筛选到抗病、抗盐、含高蛋白，以及高产的突变体，有些以应用于生产以应用于生产)抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。抗除草剂的白三叶草等。2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产一一)细胞产物种类细胞产物种类 蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料生物碱等。蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料生物碱等。二二)应用举例：应用举例：67年年人人参参皂皂甙甙干干粉粉2030天天发发酵酵罐罐一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径 1 1、微型繁殖、微型繁殖；2 2、作物脱毒、作物脱毒；3 3、人工种子。、人工种子。二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育 1 1、单倍体育种、单倍体育种；2 2、突变体的利用。、突变体的利用。三、细胞产物的工厂化生产三、细胞产物的工厂化生产2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用知识小结知识小结1.1.请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织请查阅相关文献，设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。培养和染色体加倍的实验流程。提示提示：花花药药花粉花粉细胞细胞培养培养愈愈伤伤组组织织幼幼苗苗单单倍倍体体植植株株正正常常植植株株2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用思考与探究思考与探究2.2.通过查阅资料，请通过查阅资料，请你再列举出植物组你再列举出植物组织培养技术在我们织培养技术在我们生活中的另外一些生活中的另外一些应用。应用。答案提示提示答案提示提示：a.a.拯救濒危植物；拯救濒危植物；b.b.提供食品制作的原提供食品制作的原料；料；c.c.利用愈伤组织进行利用愈伤组织进行转基因操作。转基因操作。3.3.请查阅植物人工种子制请查阅植物人工种子制备技术的详细过程，设计备技术的详细过程，设计出制备技术的主要流程图。出制备技术的主要流程图。答案提示提示答案提示提示：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2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用思考与探究思考与探究4.4.高效抗癌的药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红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，从而拯救红豆杉大量生产紫杉醇，从而拯救红豆杉”为题，与同学展开讨论，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。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。提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国提示：可以利用植物组织培养技术来大量生产紫杉醇。现在国内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红内外的科学家们正在研究利用植物细胞培养技术来大量培育红豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多豆杉细胞，希望利用这种方法来大量生产紫杉醇。国内外许多实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的实验室开展了用组织培养法生产紫杉醇的研究，红豆杉属的1111种植物现都在进行组织培养。种植物现都在进行组织培养。ESC AgeneticsESC Agenetics公司宣布他们用公司宣布他们用细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的细胞培养法所得紫杉醇的含量是树皮的2 25 5倍。国内外在分化倍。国内外在分化细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、细胞株系和培养条件方面做了不少工作，摸索了外植体、光照、培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺培养基组成等因素对细胞培养及紫杉醇生成的影响。现在工艺条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细条件已基本摸清，正研究反应的放大技术等，有望实现通过细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。3.3.人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生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，请探讨人工种皮中应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？为了促进胚状体的该具有的有效成分是什么？为了促进胚状体的生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些生长发育，我们还可以向人工种皮中加入哪些物质？物质？提示：针对植物种类和土壤等条件，在人工种提示：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、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。加入一些植物生长调节剂。2.2.人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不人工种子之所以神奇，是由于它具有天然种子不可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？可比拟的特点，想一想它们具有哪些优点？提示：人工种子的优点：提示：人工种子的优点：（1 1）天然种子由于在遗传上具有因减数分裂引起的）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变；天然重组现象，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，一般每年只繁殖种子在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1 12 2次，次，有些甚至十几年才繁殖一次。而人工种子则可以完有些甚至十几年才繁殖一次。而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全保持优良品种的遗传特性，生产上也不受季节的限制。限制。（2 2）试管苗的大量贮藏和运输也是相当困难的。人）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，人工种子外层是起保护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，因此，可以很作用的薄膜，类似天然种子的种皮，因此，可以很方便地贮藏和运输方便地贮藏和运输。想一想想一想 人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂人们利用植物的微型繁殖技术来进行工厂化育苗生产化育苗生产,这是利用了该项技术的哪些特点？这是利用了该项技术的哪些特点？植物植物“微型微型”繁殖技术具有高效性和可以繁殖技术具有高效性和可以保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规保持种苗的优良遗传特性的优势。工厂化大规模育苗生产正是利用了植物模育苗生产正是利用了植物“微型微型”繁殖技术繁殖技术的这两方面优势。利用植物的这两方面优势。利用植物“微型微型”繁殖技术繁殖技术我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。我们可以在短时间中获得大量的优质种苗。2.2.1植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径4 4、微型繁殖的应用、微型繁殖的应用