植物细胞工程的实际应用课件(同名1218)

植物植物细胞工程的胞工程的实际应用用离体的植物器官、离体的植物器官、组织组织或或细细胞（外植体）胞（外植体）愈愈伤组织伤组织根、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营养：养：有机物有机物 无机无机盐盐 水分水分一定的外界条件一定的外界条件植物激素：植物激素：细细胞分裂素胞分裂素 生生长长素素遮光遮光一定的光照一定的光照芽芽发发育成叶，叶肉育成叶，叶肉细细胞中叶胞中叶绿绿素的合成需素的合成需要光照要光照排列疏松而无排列疏松而无规规则则，高度液泡化的，高度液泡化的呈无定形状呈无定形状态态的薄的薄壁壁细细胞胞如：胡如：胡萝萝卜的形成卜的形成层层、菊花幼茎段、菊花幼茎段、月季的花月季的花药药植物植物组织组织培养技培养技术术融合的原生融合的原生质质体体原生原生质质体体B B原生原生质质体体A A去壁去壁去壁去壁植物植物A A细细胞胞植物植物B B细细胞胞诱导诱导融合融合再生出再生出细细胞壁胞壁杂杂种种细细胞胞脱分化脱分化 （细细胞分裂）胞分裂）愈愈伤组织伤组织再分化再分化杂杂种植株种植株植物植物组织组织培养培养植物植物细细胞胞融合融合植植植植物物物物体体体体细细细细胞胞胞胞杂杂杂杂交交交交2 2、思考利用、思考利用这这些技些技术术能做哪些工作？能做哪些工作？资资料料1 1 兰兰花因高雅美花因高雅美丽丽而深受人而深受人们们喜喜爱爱。兰兰花常用分根法和种子花常用分根法和种子进进行繁殖。在行繁殖。在兰兰花的花的常常规规繁殖中，遇到的繁殖中，遇到的难题难题是：用分根法繁是：用分根法繁殖速度殖速度缓缓慢，不利于慢，不利于新品种的推广新品种的推广;用种子用种子繁殖又很困繁殖又很困难难，因，因为为兰兰花的种子十分微小，花的种子十分微小，胚很胚很纤纤弱，种子几乎弱，种子几乎没有没有储储藏藏营营养物养物质质，在在发发芽芽过过程中很容易夭折。程中很容易夭折。资资料料2 2 科学家科学家应应用多倍体育种的方法，用多倍体育种的方法，培育出的三倍体无子西瓜，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。但因其不但因其不结结种子，种子，每年必每年必须须用四倍体和用四倍体和二倍体西瓜二倍体西瓜杂杂交培育交培育种子，不种子，不仅仅增加了生增加了生产产成本，也成本，也给给无籽西无籽西瓜的普及瓜的普及带带来困来困难难。资资料料3 3 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、果受害的植物包括粮食作物、蔬菜、果树树和花卉，和花卉，如水稻、小麦、棉花、如水稻、小麦、棉花、马铃马铃薯、油菜、大蒜、薯、油菜、大蒜、苹果、苹果、枣枣、唐菖蒲、唐菖蒲、兰兰花等。而且没有有效的花等。而且没有有效的防治防治办办法，只能拔除病株，造成很大的法，只能拔除病株，造成很大的经济损经济损失。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嫩的器官和未成熟的组织组织中中较较少，在分生区几少，在分生区几乎不含病毒。乎不含病毒。一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖微型繁殖（也叫快速繁殖技（也叫快速繁殖技术）(1)概念：概念：(2)应用用组织培养技培养技术，快速繁殖，快速繁殖优良品种植物良品种植物(3)(2)特点特点:保持保持优优良品种的良品种的遗传遗传特性特性周期短，不受季周期短，不受季节节、气候、自然灾害等因素的影响、气候、自然灾害等因素的影响高效快速地高效快速地实现实现种苗的大量繁殖种苗的大量繁殖 例：用一个例：用一个兰兰花茎尖就可以在一年内生花茎尖就可以在一年内生产产出出400万株万株兰兰花苗。花苗。兰花杨树生菜无籽西瓜(3)微型繁殖微型繁殖的的应应用：用：(1)材料材料: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 (2)脱毒苗脱毒苗:切取茎尖切取茎尖进进行行组织组织培养，再生的植株就有可能不培养，再生的植株就有可能不带带病毒，从而病毒，从而获获得脱毒苗得脱毒苗 （3）优优点：点：使使农农作物不会或极少感染病毒作物不会或极少感染病毒为为什么需什么需进进行作物脱毒？行作物脱毒？2.作物脱毒（培养无病毒植株）作物脱毒（培养无病毒植株）作物脱毒的原因作物脱毒的原因:长长期期进进行无性繁殖的作物，易行无性繁殖的作物，易积积累感染的病毒，累感染的病毒，导导致致产产量降低，品量降低，品质变质变差，而植物的分生区一差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的般不会感染病毒，用分生区的细细胞胞进进行行组织组织培养，就能得到大量的脱毒苗。培养，就能得到大量的脱毒苗。脱毒脱毒产产品品甘蔗甘蔗香蕉香蕉马铃马铃薯薯菠菠萝萝3、神奇的人工种子、神奇的人工种子树树木需生木需生长长数年才能数年才能结结出种子。出种子。优优良良杂杂交种后代会因交种后代会因发发生性状分生性状分离而离而丧丧失失优优良特性。良特性。受季受季节节、气候和地域的限制。、气候和地域的限制。制种制种时时需要占用大量土地。需要占用大量土地。如何克服缺陷？如何克服缺陷？常常规规种子植物生种子植物生产产的不足的不足人工种子人工种子技技术术：原理：原理：结结构：构：特性：特性：优优点：点：胚状体（不定芽、胚状体（不定芽、顶顶芽、腋芽芽、腋芽）人工薄膜：人工薄膜：加入适量无机加入适量无机盐盐、有机碳源等养分，、有机碳源等养分，农药农药、抗生素、有益菌及生、抗生素、有益菌及生长调节剂长调节剂等等组织组织培养培养细细胞全能性胞全能性与天然种子比：与天然种子比：解决某些作物繁殖力低、解决某些作物繁殖力低、结结子困子困难难、发发芽率低芽率低问题问题 保持保持优优良品种良品种遗传遗传特性特性 不受气候、季不受气候、季节节、地域的限制，、地域的限制，时间时间短，占地少短，占地少与与试试管苗比：有人工薄膜保管苗比：有人工薄膜保护护，方便地，方便地贮贮藏和运藏和运输输在适宜条件下可以萌在适宜条件下可以萌发长发长成幼苗。成幼苗。人工胚乳相当天然种子的胚相当天然种子的胚(由外植体或愈由外植体或愈伤组织产伤组织产生生)提供提供营营养养保保护护作用作用人工种子人工种子应应用用花椰菜花椰菜桉桉树树水稻水稻芹菜芹菜二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育明明显缩显缩短育种年限短育种年限(相相对对常常规选规选育育)后代后代稳稳定定遗传遗传,都是都是纯纯合体合体正常正常植物植物花花药药愈愈伤伤组织组织 单单倍体幼苗倍体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秋水仙素处处理理1.单单倍体育种倍体育种 (1)(1)方法方法:(2)优优点点:花花药药的离体培养的离体培养获获得得单单倍体植株，倍体植株，染色体加倍染色体加倍,选择稳选择稳定定遗传优遗传优良品种良品种种子种子纯纯合体合体选优选优 自交自交P：高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt第第1年年选选育出需要育出需要的矮抗的矮抗纯纯种种F2D_T_D_ttddT_ddtt矮抗矮抗杂杂交育种交育种第第2年年第第3年年生生长长ddTTF3配子：配子：DTDtdTdt单单倍体幼苗倍体幼苗：DTDtdTdt花花药药离体培养离体培养秋水秋水 仙素仙素第第2年年第第4年年DDttddTTddtt纯纯合体合体:DDTT矮抗矮抗 P高杆抗病高杆抗病 DDTT矮杆感病矮杆感病 ddttF1高杆抗病高杆抗病 DdTt单单倍体育种倍体育种第第1年年选择选择矮矮秆秆抗病即抗病即为为新品新品种种举举举举例：利用例：利用例：利用例：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品种品种品种品种二、作物新品种的培育二、作物新品种的培育应应用：用：柏柏树树小麦小麦烟草烟草水稻水稻2.突突变变体的利用体的利用 对对植物植物组织组织培养培养过过程中得愈程中得愈伤组织进伤组织进行行诱变处诱变处理，促其理，促其发发生突生突变变，诱导诱导分化成植株，分化成植株，筛选对筛选对人人们们有利有利突突变变体体,进进而培育新品种而培育新品种新新品种品种外植体外植体愈愈伤组织伤组织 多种多种突突变变体体筛选筛选培育培育脱分化脱分化诱导诱导分化分化诱变处诱变处理理白三叶草白三叶草抗病、抗抗病、抗盐盐、含高蛋白、高含高蛋白、高产产。三、三、三、三、细细细细胞胞胞胞产产产产物的工厂化生物的工厂化生物的工厂化生物的工厂化生产产产产1.种种类类:2.技技术术:3.实实例：例：蛋白蛋白质质,脂肪脂肪,糖糖类类,药药物物,香料香料,生物碱等生物碱等.植物的植物的组织组织培养培养-愈愈伤组织细伤组织细胞培养胞培养利用利用组织组织培养技培养技术术来大量生来大量生产产人参皂苷干粉人参皂苷干粉注意注意:一般培养到愈一般培养到愈伤组织阶伤组织阶段，从段，从愈愈伤组织伤组织的的细细胞中胞中获获得得细细胞胞产产物物!转转基因基因细细胞胞杂杂种种细细胞胞茎尖、根尖等分生区茎尖、根尖等分生区花花药药（花粉）（花粉）外植体外植体脱分化脱分化愈愈伤组织伤组织再分化再分化丛丛芽或胚状体芽或胚状体 工厂化工厂化生生产药产药物物人工种子人工种子转转基因植物基因植物杂杂种植物种植物作物脱毒作物脱毒单单倍体育种倍体育种微型繁殖微型繁殖植物体植物体诱变处诱变处理理突突变细变细胞胞总结总结:植物植物细细胞工程的胞工程的实际应实际应用用突突变变体的利用体的利用+人工薄膜人工薄膜培养培养1.1.下列属于植物下列属于植物细细胞工程胞工程实际应实际应用的是用的是()()制造人工种子制造人工种子 培育抗培育抗盐盐植物植物 培育抗病毒烟草培育抗病毒烟草培育培育单单倍体倍体 生生产产脱毒植株脱毒植株A.B.A.B.C.D.C.D.C C反反馈练习馈练习【解析】【解析】选选C C。植物。植物细细胞工程胞工程应应用范用范围较围较广，除广，除外外还还包括利用植物体包括利用植物体细细胞胞杂杂交生交生产杂产杂种植物，种植物，利用植物利用植物细细胞培养生胞培养生产产香料、香料、药药物等。物等。中培育抗病毒烟草属于基因工程的操作。中培育抗病毒烟草属于基因工程的操作。2.2.植物的微型繁殖技植物的微型繁殖技术术是指是指()()A.A.基因工程育种基因工程育种B.B.植物体植物体细细胞胞杂杂交技交技术术C.C.嫁接嫁接D.D.通通过过植物植物组织组织培养快速繁殖技培养快速繁殖技术术D D【解析】【解析】选选D D。微型繁殖即快速繁殖技。微型繁殖即快速繁殖技术术，是通，是通过过植物植物组织组织培养技培养技术实现术实现的。的。3.3.若用一株郁金香在短若用一株郁金香在短时间时间内培育出成千上万株郁金香苗，最好采用下列哪种技内培育出成千上万株郁金香苗，最好采用下列哪种技术术()A.A.扦扦插插 B.B.嫁接嫁接C.C.植物微型繁殖技植物微型繁殖技术术 D.D.杂杂交交C C【解析】【解析】选选C C。本。本题题要求在短要求在短时间时间内培育出成千上万株郁金香苗，可借助植物微型繁殖技内培育出成千上万株郁金香苗，可借助植物微型繁殖技术术培养培养获获得。得。4.4.要要获获得脱毒苗，一般得脱毒苗，一般选选取植物体的哪一部分取植物体的哪一部分组织组织()()A.A.叶叶 B.B.花粉花粉 C.C.根根 D.D.茎尖茎尖D D【解析】【解析】选选D D。作物脱毒就是把已被病毒感染的植株。作物脱毒就是把已被病毒感染的植株进进行脱毒，采用的技行脱毒，采用的技术术是微型繁殖技是微型繁殖技术术，但是取材一定是无毒的，一般作物脱毒所用的原料是无病毒的茎尖、根尖等。，但是取材一定是无毒的，一般作物脱毒所用的原料是无病毒的茎尖、根尖等。5.5.人参皂人参皂甙甙干粉工厂化生干粉工厂化生产产，下列哪种技，下列哪种技术术是必需的是必需的()()A.A.杂杂交育种交育种 B.B.植物植物组织组织培养培养C.C.多倍体育种多倍体育种 D.D.单单倍体育种倍体育种B B【解析】【解析】选选B B。对对人参皂人参皂甙甙干粉干粉进进行工厂化生行工厂化生产产，必，必须须先通先通过过植物植物组织组织培养培养获获得人参皂得人参皂甙甙含量高的含量高的细细胞株，然后胞株，然后进进行大行大规规模模发发酵生酵生产产。6.6.植物植物组织组织培养技培养技术术不会用于不会用于()()A.A.培育培育“番茄番茄马铃马铃薯薯”B.B.培育无病毒植株培育无病毒植株C.C.扦扦插繁殖插繁殖D.D.培育培育转转基因延熟番茄植株基因延熟番茄植株C C【解析】【解析】选选C C。植物。植物组织组织培养可培养出无病毒的植株。培育培养可培养出无病毒的植株。培育“番茄番茄马铃马铃薯薯”为为植物体植物体细细胞胞杂杂交，需要交，需要对对杂杂交交细细胞胞进进行行组织组织培养。培育培养。培育转转基因延熟番茄植株基因延熟番茄植株时时，如果将目的基因，如果将目的基因转转入番茄体入番茄体细细胞中，也需要胞中，也需要经过经过植植物物组织组织培养才能培养才能获获得延熟植株。得延熟植株。扦扦插繁殖不需要插繁殖不需要经过组织经过组织培养培养过过程。程。7.7.改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是改良缺乏某种抗病性的水稻品种，不宜采用的方法是()()A.A.诱变诱变育种育种 B.B.单单倍体育种倍体育种C.C.基因工程育种基因工程育种 D.D.杂杂交育种交育种B【解析】【解析】选选B。A项项可通可通过过基因突基因突变产变产生新基因来达到改良作物品种的目的；生新基因来达到改良作物品种的目的；C项项可通可通过转过转入抗入抗病基因，达到改良作物品种的目的；病基因，达到改良作物品种的目的；D项项可借助可借助杂杂交育种，并交育种，并经经多次多次选选育，育，获获得抗病性状，达到得抗病性状，达到改良新基因的目的。而改良新基因的目的。而单单倍体是将已有基因倍体是将已有基因进进行分离培养得到新个体的育种行分离培养得到新个体的育种过过程，不能从缺乏程，不能从缺乏某种抗病性品种中某种抗病性品种中获获得抗病性状，因此得抗病性状，因此选选B项项。9.9.下列关于植物下列关于植物组织组织培养的叙述中，培养的叙述中，错误错误的是的是()()A A培养基中添加蔗糖的目的是提供培养基中添加蔗糖的目的是提供营营养和养和调节调节渗透渗透压压B B培养基中的生培养基中的生长长素和素和细细胞分裂素影响愈胞分裂素影响愈伤组织伤组织的生的生长长和分化和分化C C离体器官或离体器官或组织组织的的细细胞都必胞都必须须通通过过脱分化才能形成愈脱分化才能形成愈伤组织伤组织D D同一株同一株绿绿色开花植物不同部位的色开花植物不同部位的细细胞胞经经培养培养获获得的愈得的愈伤组织伤组织基因相同基因相同D10.10.玉米是一种主要的玉米是一种主要的农农作物，作物，为为了提高玉米的了提高玉米的产产量，科学家做了大量的研究工作。如量，科学家做了大量的研究工作。如图图是关于玉米培养的是关于玉米培养的过过程，程，请请据据图图回答：回答：(1)(1)取玉米幼苗的茎尖取玉米幼苗的茎尖进进行行_，如，如图图ACAC，发发育成植株育成植株D D，取，取D D的花的花药进药进行离体培养成幼苗，行离体培养成幼苗，如如图图EFEF，经经秋水仙素秋水仙素处处理后理后发发育成植株育成植株G G，属于，属于_；从生殖方式上分析，；从生殖方式上分析，ADAD属于属于_生殖；从生殖；从细细胞分裂方式上分析，胞分裂方式上分析，EFEF过过程中程中进进行了行了_分裂。分裂。(2)(2)取茎尖取茎尖进进行培养的原因是行培养的原因是_。(3)AC(3)AC的的过过程要程要严严格控制格控制_。分生区附近病毒极少，甚至无病毒分生区附近病毒极少，甚至无病毒无菌条件无菌条件组织组织培养培养单单倍体育种倍体育种无性无性有有丝丝(4)(4)用用ADAD过过程程获获得的植株得的植株D D，称，称为为_。若用。若用D D进进行繁殖，种植的植株就行繁殖，种植的植株就_或或_感染病毒。感染病毒。(5)(5)用用EGEG途径育种的途径育种的优优点是点是_。(6)(6)若想培育出一种新的玉米品种，可以采用若想培育出一种新的玉米品种，可以采用_育种方式；若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以育种方式；若想培育出一种能抗虫的玉米新品种，可以采用采用_育种；育种；若想培育出一种地上若想培育出一种地上结结玉米，地下玉米，地下结马铃结马铃薯的植株，可以利薯的植株，可以利用用_技技术术。不会不会 极少极少直接得到直接得到稳稳定定遗传遗传的的优优良品种，极大地良品种，极大地缩缩短了育种年限短了育种年限植物体植物体细细胞胞杂杂交交脱毒苗脱毒苗诱变诱变基因工程基因工程【解析】本【解析】本题综题综合考合考查查了植物了植物细细胞工程及胞工程及应应用、基因工程等知用、基因工程等知识识。取玉米的分生。取玉米的分生组织组织，经过组织经过组织培养培养获获得的植株称得的植株称为为脱毒苗，用脱毒苗脱毒苗，用脱毒苗进进行繁殖，得到的植株不会或极少感染行繁殖，得到的植株不会或极少感染病毒。在病毒。在组织组织培养的培养的过过程中，要程中，要严严格控制无菌条件，格控制无菌条件，单单倍体育种能直接得到倍体育种能直接得到稳稳定定遗传遗传的的优优良品种，极大地良品种，极大地缩缩短育种年限。若想短育种年限。若想获获取新的品种，可采取取新的品种，可采取诱变诱变育种、基因工程育种育种、基因工程育种和体和体细细胞胞杂杂交技交技术术等。等。谢谢！谢谢！