【生物】植物细胞工程第2课时 2023-2024学年高二下学期同步课件（人教版2019选择性必修3）

第2章细胞工程第1节植物细胞工程（第2课时）学习目标01植物繁殖的新途径快速繁殖快速繁殖;作物脱毒作物脱毒0203细胞产物的工厂化生产作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种;突变体的利用突变体的利用“手指植物”植物组织培养技术讨论：讨论：1.“手指植物手指植物”存活需要什么条件？存活需要什么条件？2.“手指植物手指植物”的培养利用的是什么技术？的培养利用的是什么技术？新课导入也叫微型繁殖，是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养植物组织培养技术。1.快速繁殖 无性繁殖，保持优良品种的遗传特性无性繁殖，保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖高效快速地实现种苗的大量繁殖 可实现产业化生产可实现产业化生产优点如铁皮石斛的工厂化生产。观赏植物、经济林木、濒危植物等都实现了快速繁殖技术提供苗木。植物繁殖新途径1、微型繁殖植物繁殖新途径:微型繁殖兰花的快速繁殖实例：兰花花色鲜艳，形态各异，品位优雅，深受人们的喜爱。兰花传统的繁殖速度慢，不能满足市场需要，且病毒病感染影响生长和观赏价值。通过组织培养方法有数百种兰花可以进行快速繁殖，实现工厂化的规实现工厂化的规模化生产。模化生产。1960年，荷兰科学家通过对兰花茎尖进行培养，获得了快速繁殖的脱毒兰花，随后在国内外进行了“兰花试管苗产业化”。香蕉的快速繁殖实例：自1985年以来，香蕉快速繁殖走向实用化阶段。1 1个芽经过个芽经过1 1年的培年的培养可以生产养可以生产3 3万株优万株优质试管苗。质试管苗。香蕉快速繁殖是生香蕉快速繁殖是生物技术在农业上应物技术在农业上应用最广泛和成功的用最广泛和成功的例子之一。例子之一。1、微型繁殖植物繁殖新途径快速繁殖快速繁殖经济苗木经济苗木、名贵花卉名贵花卉、珍稀濒危植物珍稀濒危植物等自然繁殖速度缓慢，等自然繁殖速度缓慢，繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。繁殖效率低下或优良性状不易保持的植物。石斛百年牡丹树连翘1、微型繁殖植物繁殖新途径:微型繁殖微型繁殖园林植物组织培养实例：提示：微型繁殖属于植物组织培养技术的范畴，繁殖过程只涉及有丝分裂，无丝分裂的过程。通常情况下，保留了亲代相同的优良基因型和表现型。生姜生姜是药食两用的经济作物是药食两用的经济作物，在，在生产上长期采用无性繁殖，容易感生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%30%-50%。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。受害植物包括粮食作物、蔬菜、受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。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，在分生区几乎不含病毒。生区几乎不含病毒。背景资料取一定大小的茎尖进行组织培养，培育脱毒苗。2.作物脱毒脱毒马铃薯田与被病毒感染的马铃薯叶片 病毒极少的分生区组织，如茎尖。取材 无性繁殖的生物。适用生物如马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等活跃的分生组织代谢水平很高，病毒在这些细胞中活跃的分生组织代谢水平很高，病毒在这些细胞中获得的能量和物质较少，致使病毒无法复制。获得的能量和物质较少，致使病毒无法复制。由于病毒侵染，造成的马铃薯的退化现象普遍存在。由于病毒侵染，造成的马铃薯的退化现象普遍存在。将马铃薯进行脱毒，通过进一步培育生成的组培苗，诱导试将马铃薯进行脱毒，通过进一步培育生成的组培苗，诱导试管薯可以防止种薯退化，极大提高马铃薯产量和质量。管薯可以防止种薯退化，极大提高马铃薯产量和质量。马铃薯幼嫩茎尖繁殖植物繁殖新途径:作物脱毒作物脱毒植物繁殖新途径:作物脱毒作物脱毒2、作物脱毒草莓是多年生草本植物，容易受病毒的侵染，因草莓是多年生草本植物，容易受病毒的侵染，因而每都需要更换母株，草莓病毒病具有潜伏期长，而每都需要更换母株，草莓病毒病具有潜伏期长，多个病毒病原复合感染的现象。多个病毒病原复合感染的现象。我国草莓主要受到斑驳病毒，轻型黄边病毒，镶我国草莓主要受到斑驳病毒，轻型黄边病毒，镶脉病毒和皱缩病毒的危害，快速繁殖获得无病毒脉病毒和皱缩病毒的危害，快速繁殖获得无病毒苗非常必要。苗非常必要。脱毒草莓普通草莓脱毒苗脱毒苗不等于不等于抗毒苗，与抗毒苗，与微型繁殖微型繁殖相比较，相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。二者无本质区别，只是取材部位不同。以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工种皮包装，在适宜条件下可以萌发长成幼苗的种子。人工种子a.无性繁殖，易于保留优良性状b.不受气候、季节和地域限制c.方便储存和运输d.解决了某些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题e.节约大量的粮食优点优点胚状体胚状体是指在组织培养过程中，在植物组织块或愈伤组织上产生的一种结构，它与正常受精卵发育形成的胚有类似的结构和发育过程。胚有类似的结构和发育过程。其不同的发育阶段，也可以用正常胚发育中各个时期的术语来描述，如原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚原胚、球形胚、心形胚、鱼雷形胚等。拓展:人工种子胚状体人工种皮人工胚乳胚状体胚状体人工胚乳人工胚乳人工种皮人工种皮人工胚乳含胚状体发育所需的营养物质外，人工胚乳含胚状体发育所需的营养物质外，还可以添加各种附加还可以添加各种附加成分，如固氮细菌、防病虫农药、植物生长调节剂、除草剂成分，如固氮细菌、防病虫农药、植物生长调节剂、除草剂等，等，以利于幼苗的茁壮成长，提高作物产量。以利于幼苗的茁壮成长，提高作物产量。抗压、保水、透气抗压、保水、透气具有发育成完整植株的能力具有发育成完整植株的能力保证胚状体生长发育的必需物质保证胚状体生长发育的必需物质人工种子拓展:人工种子组成组成在下列过程中，需要采用植物组织培养技术的有几种（）用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株感染病毒的草莓苗进行脱毒利用细胞工程培养“番茄-马铃薯”杂种植株无子西瓜的大量繁殖A一种B二种C三种D四种C课堂检测作物新品种的培育离体培养人工诱导染色体加倍单倍体植株矮小，且多为不育1.单倍体育种花药花粉单倍体纯合二倍体优良品种玉米单倍体培育流程图玉米单倍体培育流程图杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需56年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。极大地缩短了育种的年限，节约了人力和物力。优点1 作为体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。优点2作物新品种的培育1.单倍体育种作物新品种的培育2.突变体的利用突变体：在植物组织培养过程中，由于在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断地分生培养细胞一直处于不断地分生状态，容易受培养条件和外界压力（射线、化学物质）的影状态，容易受培养条件和外界压力（射线、化学物质）的影响而发生突变（基因突变、染色体变异）响而发生突变（基因突变、染色体变异），这样发育成的个，这样发育成的个体称为体称为突变体突变体。化学诱变一般是利用一些化学诱变剂进行处理。常见的有甲基磺酸乙酯（EMS)和叠氮化钠（SA)等。物理诱变一般釆用电离辐射处理。电离辐射主要包括射线、射线、中子等。诱变方法利用：实例：抗病、抗盐、高产、高蛋白抗病、抗盐、高产、高蛋白等品种的选育等品种的选育提示:突变突变体育种的原理是体育种的原理是突变突变，诱变育种的原理是，诱变育种的原理是基因突变基因突变。突变=基因突变染色体变异突变体育种（获得突变体后筛选出对人们有利的，进而培育出新品种）突变体育种（获得突变体后筛选出对人们有利的，进而培育出新品种）作物新品种的培育2.突变体的利用体细胞诱变育种。即用射线、化学物质等对不断增殖细胞进行诱变；从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。愈伤组织单倍体育种获得的隐性纯合体常用材料如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草等原理：原理：基因突变和植物细胞的全能性。基因突变和植物细胞的全能性。优点：优点：提高变异的频率，加速育种进程。提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。大幅度地改良某些性状。难以控制突变方向，有利性状比较少，难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。需要大量处理实验材料。缺点：缺点：下列有关植物组织培养的叙述，正确的是 ()A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得D课堂检测植物代谢植物代谢植物代谢植物代谢初生代谢初生代谢初生代谢初生代谢 生物生长生存所必需的代谢活动产物：如糖类、脂质、蛋白质、核酸等红豆杉紫杉醇产物：一类小分子有机化合物 非生物生长所必需，在特定条件下进行次生代谢次生代谢次生代谢次生代谢紫草紫草宁细胞工业化生产细胞工业化生产1.细胞产物的种类：糖类、脂肪、蛋白质、香料、色素、药物、生物碱等。2.过程人参、三七、紫草和银杏的细胞产物也都已经实现了工厂化生产。3.实例：目前世界各国的科学家正在深人研究，是否可以通过组织培养技术来大量生产抗癌物质紫杉醇。紫杉醇为什么贵？a.a.乳腺癌、卵巢癌和肺癌的治疗特效乳腺癌、卵巢癌和肺癌的治疗特效（临床有效率（临床有效率40%40%）b.b.资源稀缺资源稀缺c c.紫杉醇含量低：干树皮中的紫杉醇含量低：干树皮中的0.01%0.01%（万分之一）（万分之一）d d.生长缓慢：小苗生长缓慢：小苗50-7050-70年成树、剥皮即死。年成树、剥皮即死。是指在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。最好是愈伤组织材料材料使培养物与营养物质充分接触利用人参细胞生产人参皂苷植物细胞培养 液体培养基（培养液）培养基培养基细胞工业化生产下列有关植物细胞工程应用的叙述，不正确的是（）A利用组织培养技术培养脱毒苗，获得具有抗病毒的新品种B利用组织培养技术获得人工种子，能保持亲本的优良性状C利用细胞培养技术获得紫草素，实现了细胞产物的工厂化生产D利用体细胞杂交技术获得“白菜-甘蓝”，克服生物远缘杂交不亲和障碍A课堂检测国家重点保护珍稀植物-红豆杉可产生抗癌物质紫杉醇，现利用植物细胞工程技术生产紫杉醇，请据图回答下列问题：（1）选用茎尖分生组织进行组织培养可以获得脱毒苗，原因是茎尖分生组织细胞_；（2）利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到_。（3）紫杉醇作为常见的细胞产物，抗癌效果显著，通常取自愈伤组织的_（细胞器）。病毒极少，甚至无病毒液泡人工种子红豆杉植株红豆杉茎尖分生组织愈伤组织胚状体愈伤组织紫杉醇诱导培养分离提取诱导课堂检测