植物细胞工程的实际应用
植物细胞工程技术的应用
植物细胞工程技术的应用植物细胞工程技术是指通过体外培养植物细胞、组织和器官，并利用生物功效物质转运或者遗传工程技术改变生物的遗传性状的一种综合性科学技术。
它的应用领域广泛，包括农业生产、食品工业、药品工业等。
下面，就让我们来了解一下植物细胞工程技术的应用。
一、农业生产由于其高效、经济的特点，植物细胞工程技术在农业生产中得到广泛应用。
例如，在作物育种中，人们可以通过外源基因转化来构建耐盐、耐热、抗虫等功能强大的高产作物。
另外，在植物组织培养中，还可以通过植物植物生长因子的人工调控促进抗旱、抗寒、提高产量等方面研究。
此外，植物细胞工程技术还可以用于制造一些有益的生物化学物质，如蔗糖、维生素C等。
二、食品工业植物细胞工程技术在食品工业中也有广泛的应用。
例如，人们可以通过外源基因转化来提高食用植物中的营养成分含量，例如维生素、蛋白质等。
此外，通过植物细胞培养技术还可以制造细菌外组蛋白，将其作为饮料和食品的防腐剂，并且可以将其用于生产抗生素和食品调味品等。
三、药品工业植物细胞工程技术在药品工业中的应用早已见到其成效。
它可以用于合成一些传统药物和新型药物。
如，从植物细胞中提取大量天然药物，如阿斯匹林，可达到减少天然物源短缺的功能。
此外，植物细胞工程技术还可以研究生产新型药物，如重组DNA和蛋白质药物等。
结语植物细胞工程技术的应用广泛，不仅可以改变植物的遗传性状，提高农业生产效率，而且可以生产具有药理学意义的天然产物和高效新型药物，还可为食品工业提供新产品。
虽然面临着一些技术难点和挑战，但是随着科技的不断发展，植物细胞工程技术的应用前景也变得愈加广阔。
希望未来能够有更多的植物细胞工程技术应用，让我们的生活更加美好。
高中生物 专题2 细胞工程 2
专题2 细胞工程 2.2 植物细胞工程——植物细胞工程的实际应用一、选择题1．通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括（)A．加快繁育速度B．保持亲本优良性状C．培育出无病毒植株D．改变植物的基因型解析：植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性，并通过作物脱毒提高作物产量，改善作物品质。
答案：D2．2012·广东高考］培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是()A．组织培养B．细胞杂交C．显微注射D．核移植解析：本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。
由于植物分生组织中病毒很少或没有病毒，常用茎尖通过组织培养技术培育脱毒苗；细胞杂交通常用于培育杂种个体；显微注射技术常用于基因工程，培育转基因生物;核移植技术常用于培养克隆动物。
故只有A选项符合题意。
答案：A3．下列应用不涉及植物组织培养技术的是() A．花药离体培养得到单倍体植株B．秋水仙素处理幼苗获得多倍体植株C．人工种子培育D．“番茄—马铃薯”杂种植株培育解析：花药离体培养、人工种子培育和体细胞杂种植株的培育均需要植物组织培养作为技术手段,而秋水仙素诱导多倍体的形成与植物组织培养没有直接关系。
答案：B4．2013·江苏高考]某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。
为尽快推广种植，可应用多种技术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是(）A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养解析：本题考查对获得大量优质苗的多种技术手段的分析。
为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖或幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物,利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用.答案:B5．下列育种措施，可以增加植物突变体出现的是（)A．采用嫁接方法培育苹果新品种B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草C．用紫外线对植物组织培养中的愈伤组织进行照射D．使用秋水仙素对棉花植株进行处理解析：愈伤组织中的细胞处于分裂状态，受紫外线照射容易发生基因突变。
植物细胞工程的实际应用
二、作物新品种的培育
• 1.单倍体育种
• 2.突变体的利用
1.单倍体育种
• （1）单倍体定义：必修IIP87～88。 • 体细胞中含有本物种配子染色体数目的 个体。体细胞染色体数目比正常个体减 少了一半。 • （2）单倍体形成： • 由配子不经过受精作用直接而成的个体。 例蜜蜂中的雄蜂。 • （3）单倍体植株的特点： • 长得弱小，而且高度不育。
• 植物组织培养技术在我们生活中的另 外一些应用 ： • a. 拯救濒危植物； • b. 提供食品制作的原料； • c. 利用愈伤组织进行转基因操作(基 因工程），培育作物新类型。（参阅 必修IP119）
9.通过植物组织培养技术,可以快速繁殖、培育无病
毒的植物。培养过程如下：
离体的植物器官、组织或细胞 ① 愈伤组织 ② 胚状体 萌发 植物体
,基因型为 细胞彼此分离,可加入 A.15%的盐酸 C.果胶酶 。 B.淀粉酶 D.胰蛋白酶 ; 。 ( 。 ) (4)如果外植体为质是 ③表示再分化的过程,其实质是 长成的植株是否可育？
(6)从上面所述胚状体的类型分析,人工种子萌发
。
答案
(1)细胞的全能性
2.作物脱毒
• 生产上许多无性繁殖作物（马铃薯、草莓等）均受 到病毒的侵染,从而导致品种严重退化、产量降低和 品质变差。
• (1)材料:无病毒的分生组织（如茎尖、根尖） • (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得
3、人工种子
概念： 通过植物组 织培养的方法获得 胚乳或子叶 的胚状体、不定芽、 顶芽、腋芽等为材 料外面包被着特定 的物质，在适宜的 条件下可以萌发成 幼苗的种子。
植物细胞工程的实际应用
1.百合通过它的球茎进行无性繁殖，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进行种植。在最短时间内获得大量无病毒幼苗的 最佳方案是( C )A．花药离体培养B．选取成熟组织进行培养 C．利用茎尖进行组织培养D．人工诱导基因突变 2.(2010· 高考浙江卷)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温 度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是( B )
• 工厂化生产人参皂甙的基本过程？
1.利用人参根作外植体培养，得到愈伤组织， 选出人参皂甙含量高的细胞株 2.利用发酵罐生产更多的细胞 3.将细胞进行破碎、提取。
如下图表示基因型AaBb的小稻（2n=24）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的培育过程。 (1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团。在 愈伤组织形成中，必须从培养基中获得_____和小分子有机物等 营养物质。 (2)要促进花粉细胞分裂生成，培养基中应有_____两类激素。 (3)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_____利用光能制造有机 物，供试管苗生长发育。 (4)试管苗的细胞核中含有______条脱氧核苷酸链。 (5)培育成的试管苗可能出现的基因型有_______________。
例1
(1)人工种子的制备是依据什么原理进行的？ 细胞的全能性 胚乳 (2)包埋胚状体的胶质可看做是种子的哪部分结构________ 。在植物的个体发 受精极核 育中这种结构来自 ________。(3)某二倍体植物基因型为DdTt，利用这种生物 技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子。 DT 、Dt、dT、dt ，从 这种种子萌发形成的个体称为单倍体 __________，基因型为 ________________ 有性 生殖类型看属于________ 生殖。 (4)如果获取的外植体为植物的茎尖，通过① 的处理可使细胞彼此分离，可加入 ( ) C A．15%的盐酸 B．淀粉酶 C．果胶酶 D．胰蛋白酶 使细胞恢复分裂能力 ③表示再分化的过 (5)②表示脱分化的过程，其实质是________________ 基因的选择性表达，导致了细胞形态、结构和功能的改变 程，其实质是________________
【高中生物】高中生物知识点：植物细胞工程的实际应用
【高中生物】高中生物知识点：植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用：植物细胞工程的实际应用：植物微繁殖、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体利用、细胞产品（蛋白质、脂肪、糖、药物、香料、生物碱等）的工业化生产。
1、微型繁殖（1）概念：指用于优良品种快速繁殖的植物组织培养技术，也称快速繁殖技术。
（2）实质：植物组织培养（3）原理：植物细胞的全能性（4）完成植物的微型繁殖技术的生理过程：细胞分裂和细胞分化。
（5）优点：保持父母的优秀品质；它能迅速培养出大量的新个体，有利于产业化培育；选材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。
（6）成功应用举例：优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等。
2.培育脱毒植物（1）原理：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种的严重退化、减产和降低品质。
利用植物分生组织（刚刚产生，病毒很少，甚至无毒）进行培养可以使新长成的植株脱去病毒。
（2）常用部位：茎尖组织。
（3）操作过程：切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
（4）成功应用的例子：土豆、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等。
利用微型繁殖和作物脱毒都是离体快繁技术，离体快繁技术的优点：繁殖速度快；幼苗遗传背景均一，重复性好；不受季节和地区限制。
3.人工制种（1）概念：人工种子是指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，经过人工薄膜包装得到的种子。
（2）人工种子结构：由胚状体、作为保护壳的人工种皮和为发育提供营养的人工胚乳组成。
（3）与天然种子相比较，其优越性有：可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；固定杂种优势；是一种快捷高效的繁殖方式；可人为控制植物的生长发育和抗逆性等。
（4）成功应用的例子：用芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚胎制成的人工种子。
（5）结构：4.单倍体育种单倍体育种：① 过程：植物（AABB）通过减数分裂获得花粉（AB，AB，AB，AB）；花粉离体花药培养（技术为植物组织培养）；获得单倍体植株；秋水仙碱处理在苗期进行；获得正常纯合子二倍体植株（AABB，AABB，AABB，AABB）。
植物细胞工程的实际应用
植物细胞工程的实际应用概述植物细胞工程是一种利用现代生物技术手段来改良和利用植物，以满足农业、工业、科学等各方面需要的新技术和新方法。
它包括组织培养、基因工程、遗传转化等领域。
植物细胞工程的应用领域非常广泛，以下将对一些实际应用进行介绍。
植物生长调节剂的合成植物生长调节剂对植物的生长发育起到了十分重要的作用。
利用植物细胞工程技术，可以通过对反应物和酶进行细胞表达或通过质粒转化等方式，合成多种有机植物生长调节剂，如IAA、AHA、GA3等。
植物生长调节剂在农业生产中应用非常广泛，可以促进种子萌发、幼苗生长、花芽分化、果实成熟等过程，同时也可以提高作物产量和品质。
此外，生长调节剂还可以使非食用作物的木本植物具有食用性，增加食品来源。
抗病植物的培育使用植物细胞工程技术可以构建抗病植物，提高病害防治的效果。
例如，已经成功培育出多种可以抵抗病菌攻击的转基因植物，如抗病毒的水稻、抗虫害的玉米和棉花等。
这些植物在农业生产中的应用可以帮助农民减少农药使用，降低生产成本，同时也减轻环境负担。
遗传转化植物的育种利用遗传转化技术，可以将目标基因导入到植物种子中，实现基因的无性传递、选择性筛选和后代的稳定遗传等功能。
这种方法相较于传统的选育方法，可以更加精细、快速地培育出理想的优良植物品种，例如杂交水稻、高产油菜等。
此外，利用遗传转化技术还可以提高植物的抗性、耐受性、抗逆性等性状，增加环境适应性，提高植物的生存能力。
这些优良品种在农业生产中的应用也能够提高生产量和品质。
线粒体和叶绿体组织的修复线粒体和叶绿体是植物细胞中非常重要的组织，它们不仅支持植物的正常生理机能，还参与植物适应环境的调节过程。
然而，在长期的生长过程中，线粒体和叶绿体很容易受到环境、病毒等因素的影响而受损。
使用植物细胞工程技术，可以修复受损的线粒体和叶绿体组织。
通过异常基因的剥离、修饰和替换，或将正常基因导入组织中进行修复，最终实现组织的再生和调节功能。
6植物细胞工程的实际应用
DDTT DDtt ddTT ddtt
↑ 矮抗品种
↑ 矮抗品种
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二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 (1)方法:
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
脱分化 花药
愈伤 组织
再分化
秋水仙素处理 单倍体幼苗
染色体加倍
实质是花粉细胞培养
正常 植物 纯合体 选优 自交 种子
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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进行种植。获得无病毒幼苗的最佳办法是（ ）
A．选择优良品种进行杂交
B．进行远缘植物体细胞杂交
C．利有芽尖进行组织培养
D．人工诱导基因突变
6.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速
转基因植物 杂种植物
三、细胞产物的工厂化生产
1.种类: 2.技术:
蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等. 植物的组织培养----愈伤组织细胞培养
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2·1·2植物细胞工程的实际应用
转基因细胞 杂种细胞 茎尖、根尖等分生区 花药（花粉）
转基因植物 杂种植物 作物脱毒 单倍体育种 微型繁殖
2021/2/12
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一、植物繁殖的新途径
1.微型繁殖
概念：
应用组织培养技术，快速繁殖优良品种植物 （也叫快速繁殖技术）
原理：
植物细胞的全能性
优点：
①繁殖率高，可大批量生产 ②保持亲本的一切优良性状 ③不受自然生长季节的限制 ④培养周期短 ⑤取材少
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一、植物繁殖的新途径
植物细胞工程的实际应用
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植物细胞工程的实际应用
• 优点
• 单倍体育种可以直接得到纯合体，所以这 样大大地缩短了育种年限。
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植物细胞工程的实际应用
2突变体的利用
• 突变体产生: • 植物组织培养 • 突变体的利用:筛选对人有利的突变体培育
新品种
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植物细胞工程的实际应用
3细胞产物的工厂化生产
• 多数植物都可通过花药或花粉来获得单倍 体
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植物细胞工程的实际应用
(花药离体培养) 过程:
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植物细胞工程的实际应用
• 单倍体育种的原理: • 单倍体经过秋水仙素等处理使其染色体加倍以后产生的二倍体，其基
因是高度纯合的，单倍体育种就是利用单倍体的这种特性。
• 单倍体育种只需两年即可得到纯合新品种
• 是指通过植物组织培养的方法获得的具有正常发 育能力的材料，外面包被着特定的物质，在适宜 的条件下可以发芽成苗的植物幼体。
• 理解:人工种子的概念中包含的“具有正常发育能 力的材料”通常是指胚状体（不定芽、顶芽和腋 芽），
• 产生途径： • 1）由已脱分化的外植体直接产生； • （2）由愈伤组织产生；
• 1种类: • 利用的枝术:组织培养 • 过程:
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植物细胞工程的实际应用
（一） 思考与探究
• 1.通过查阅资料，请你再列举出植物组织培 养技术在我们生活中的另外一些应用。
• 提示：a. 拯救濒危植物； • b. 提供食品制作的原料； • c. 利用愈伤组织进行转基因操作。
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• 提示：植物“微型”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。工厂化大规模 育苗生产正是利用了植物“微型”繁殖技术的这 两方面优势。利用植物“微型”繁殖技术我们可 以在短时间中获得大量的优质种苗。
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作物新品种的 培育
单倍体育种 突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
1.下列哪一项不是植物繁殖的新途径(
A.微型繁殖 C.诱变育种 B.作物脱毒 D.人工种子
)
【解析】选C。植物繁殖的新途径包括微型繁殖技术、作物 脱毒和人工种子。而诱变育种是培育新品种的方法。
2.植物的微型繁殖技术是指( A.基因工程育种 B.植物体细胞杂交技术 C.嫁接
资料3 兰花因高雅美丽而深受人们喜爱。 兰花常用分根法和种子进行繁殖。在兰花的 常规繁殖中，遇到的 难题是：用分根法繁 殖速度缓慢，不利于 新品种的推广;用种子 繁殖又很困难，因为 兰花的种子十分微小， 胚很纤弱，种子几乎 没有储藏营养物质， 在发芽过程中很容易夭折。
一、植物繁殖的新途径
1、微型繁殖 （1）概念： 应用植物组织培养技术，快速繁殖植物 （也叫快速繁殖技术） （2）优点： ① 繁殖速度快，可大批量生产； ②能够保持优良品种的遗传性状； ③取材少，培养周期短。
1、回忆植物组织培养技术的基本原理和过程？
脱分化
再分化
外植体
愈伤组织
试管苗
植株
2、思考利用这项技术能做哪些工作？
资料1
科学家应用多倍体育种的方法，
培育出的三倍体无子西瓜，具有无子、 含糖高、口感好等特点。 但因其不结种子， 每年必须用四倍体和 二倍体西瓜杂交培育 种子，不仅增加了生 产成本，也给无籽西 瓜的普及带来困难。
资料2 病毒引起的植物病害有500多种。 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、 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 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，在分生区几 乎不含病毒。
一、植物繁殖的新途径
讨论
3.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 工种皮中加入哪些物质？(P40) 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、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 以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂。
抗病、抗盐、 含高蛋白、高产。
抗除草剂 白三叶草
培育新 品种
三、细胞产物的工厂化生产
细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、 香料、生物碱等。
6～7年
人参皂甙干粉
20～30天
人参细胞发酵罐
三、细胞产物的工厂化生产
红豆杉与紫杉醇
微型繁殖
植物繁殖的新 途径
植 细 工 的 际 用 物 胞 程 实 应
作物脱毒
量的优质种苗。
生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、
价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上 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30%～50%。
一、植物繁殖的新途径
2、作物脱毒
脱毒 草莓
无性繁殖的 作物，容易 将病毒传染 病毒积累，导致 作物产量降低、 给后代。 品质变差。 植物分生区（如茎尖） 病毒极少。切取茎尖进 行组织培养，可获得脱 毒苗。
二、作物新品种的培育
1、单倍体育种
常规选育优良品种需5染色体加倍
稳定遗传 优良品种
优点： 大大缩短了育种年限,后代稳定遗传.单倍体育种 只需两年即可得到纯合新品种
二、作物新品种的培育
应用：
烟草
小麦
柏树 水稻
二、作物新品种的培育
2、突变体的利用
植物组织 受外界影响 突变 培养过程 筛选有利 突变体
一、植物繁殖的新途径
2、作物脱毒
（1）作物脱毒材料:
分生区的细胞 （2）作物脱毒方法:
植物组织培养
（3）作物脱毒结果:
脱毒苗
（4）优点： 使农作物不会或极少感染病毒
一、植物繁殖的新途径
实例：
香蕉 菠 萝
甘蔗
马铃薯
一、植物繁殖的新途径
3、神奇的人工种子
树木需生长数年 才能结出种子。 受季节、气 候和地域的 限制。 制种时需要占用 大量土地。
)
D.通过植物组织培养快速繁殖技术
【解析】选D。微型繁殖即快速繁殖技术，是通过植物组织 培养技术实现的。
3.人参皂甙干粉工厂化生产，下列哪种技术是必需的(
)
A.杂交育种
C.多倍体育种
B.植物组织培养
D.单倍体育种
【解析】选B。对人参皂甙干粉进行工厂化生产，必须先通
如何克服缺陷？
优良杂交种后代 会因发生性状分 离而丧失优良特 性。
一、植物繁殖的新途径
3、神奇的人工种子
（1）.人工种子的概念： 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，经过人工薄膜包装得到的种子。 理解:人工种子的概念中的人工薄膜相当于种皮， 包埋胚状体的物质可以看做胚乳
一、植物繁殖的新途径
一、植物繁殖的新途径
微型繁殖 的应用：
组织培养的兰花
杨树 兰花
无籽西瓜
一、植物繁殖的新途径
荷兰花卉
作物栽培
工业化生产
一、植物繁殖的新途径
讨论
1.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？(P38) 植物“微型”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。工厂化大规模育苗生产正 是利用了植物“微型”繁殖技术的这两方面优势。利 用植物“微型”繁殖技术我们可以在短时间中获得大
（2）技术：植物组织培养。 （3）特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。 （4）优点： •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 •易于储藏和运输
一、植物繁殖的新途径
人工种子应用
水稻
花椰菜 桉树
芹菜
一、植物繁殖的新途径
讨论 2.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?(P40)
（1）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；天然种子 在生产上受季节限制，一般每年只繁殖1～2次，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限制。 （2）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。