最新212植物细胞工程的实际应用上课用
2.1.2植物细胞工程的实际应用(上课用)
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繁殖脱毒的种苗，以保 证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获 得种苗的过程不涉及细胞的（） A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性
思考:为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植 株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、 地下结马铃薯？ 马铃薯—番茄没有像人们预想的那样地 上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生 物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互 调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交 植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质， 但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能 再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有 序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结 马铃薯就是很自然的了。
二、植物体细胞杂交技术
1、过程
植物细胞A
去壁 植物细胞的融合
方法？
融合 完成 的 标志
植物组织培养
ห้องสมุดไป่ตู้
原生质体A 原生质体B
去壁
人 工 诱 导
融合的 原生质 体AB
促进融合 的方法？
杂种 细胞 脱 再 AB 分
生 出 细 胞 壁
化
愈 伤 组 织
再 分 化
杂 种 植 株
植物细胞B
纤维素酶 物理法：离心、振动、电刺激、 细胞膜的流动性 果胶酶 化学法：聚乙二醇
与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输
植物细胞工程的实际应用 课件
(1) 在 生 产 前 ， 需 先 加 入 紫 草 细 胞 作 为 反 应 器 中 的 “种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草 叶肉细胞经过__________________而获得的，这项技术的 理论基础是______________。
(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现 ____________规律；影响紫草素产量的因素是__________ 和__________________。
解析：(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细 胞内含有个体发育的全部基因，因此原理是植物细胞的全 能性，经过植物组织培养得以表达。(2)包埋胚状体的胶 质有保护胚状体的作用，同时又可以给胚状体提供营养物 质，所以可以视作是种皮及胚乳或子叶。(3)由花药(或花 粉)等配子发育成的个体称为单倍体，
(2)人工种子的结构：由胚状体、作为保护外壳的人 工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成(如下 图所示)。
(3)优点： ①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。 ②不发生性状分离。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，而人工种子则可以完全保持优良品种的遗传特性。
(2)材料的选取：据检测，植物的分生组织(如根尖、 茎尖等)细胞中一般是不含病毒的。如果将未被病毒感染 的植株分生组织用植物组织培养的方法培育成幼苗，用 于生产过程，可以避免病毒对作物的影响，大大提高作 物的产量和质量。
3．制备人工种子
(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。
4．单倍体育种
(1)过程：花药―离―体―培―养→单倍体―秋―水―仙―素―处―理→纯合 二倍体。
植物细胞工程的实际应用 课件
(5)优点。 ①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。 ②固定杂种优势。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,而人工种子则可以完全保持优良品 种的遗传特性。 ③快捷高效的繁殖方式。天然种子在生产上受季节的限制,一般每年只 能繁殖 1~2 次,有些甚至十几年才繁殖一次,而人工种子生产不受季节限制, 且快捷高效。 ④可控制植物的生长发育与抗逆性。针对植物种类和土壤条件,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,可控制植物的生长发育和增强抗逆性。 (6)获取方法:植物组织培养。 (7)实例:已成功把芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备成了人工 种子,并得到了较高的发芽率。
物脱毒的优点。 ④根据植物组织培养“在实验室或工厂进行,可人工控制,不受季节限
制”的特点,理解微型繁殖、人工种子的优点。
【例题 1】 植物的微型繁殖的优点是( )
A.取材少
B.培养周期短
C.繁殖率高 D.以上都是
解析:微型繁殖也叫快速繁殖技术,利用的技术手段就是植物组织培养,
该繁殖充分发挥了植物组织培养的优势,例如取材少、培养周期短、繁殖率
植物繁殖的新途径
●问题导引●
如果你是一家花卉繁育基地的老板,当然期望你的花卉大量和快速繁 殖,以获取较大的经济效益。思考:(1)哪一生物工程技术能大量和快速地繁 殖花卉?简述该技术的大体操作过程。(2)常规种子的生产存在哪些缺陷? 人工种子是天然种子的替代品,人工种子由哪几部分构成?
提示:(1)植物组织培养,该技术的大体操作过程是:获取大量的外植体 →消毒处理→接种→脱分化形成愈伤组织→再分化出根、芽→形成幼苗。 (2)常规种子的生产存在的缺陷包括:受季节、气候和地域的限制,生产周期 长,数量有限等。人工种子主要由胚状体(或不定芽、顶芽、腋芽等)、人工 薄膜等几部分构成。
最新2.1.2植物细胞工程的实际应用教学讲义PPT
植物组织培养技术
如：胡萝卜的形成层、菊花 幼茎段、月季的花药…
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
脱分化 遮光
排列疏松而无规 则，高度液泡化的 呈无定形状态的薄 壁细胞
愈伤组织
再分化 一定的光照
①无菌 ②营养：有机物 无机盐 水分 ③一定的外界条件 ④植物激素：
细胞分裂素 生长素
病毒容易沿植物体的维管组织传播 ，而分生组织区中缺乏维管系统，因此 不含病毒。用做组织培养的植物材料可 以是植物体任何类型的组织细胞。怎样 利用植物组织培养技术解决？
2.作物脱毒（培养无病毒植株）
为什么需进行作物脱毒？ 作物脱毒的原因:
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，而植物的分生区一般不会 感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到 大量的脱毒苗。
出400万株兰花苗。
(3)微型繁殖 的应用：
生菜 兰花
无籽西瓜
杨树
Байду номын сангаас
植物组织培 养车间及组
培植物
（一）微型繁殖繁殖技术（也称快速繁殖技术）
讨论 P38
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%。
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
（一）微型繁殖技术
1.概念: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 2.优点: 1）保持优良品种的遗传特性 2）高效快速地实现种苗的大量繁殖 3）周期短，不受季节、气候、自然 灾害等因素的影响 3.成就: 例：用一个兰花茎尖就可以在一年内生产
《植物细胞工程的实际应用》课件3
如何克服缺陷？
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。
优良杂交种后 代会因发生性 状分离而丧失 优良特性。
种子的结构
自然种子
胚 种皮 胚乳
一、植物繁殖的新途径
3.神奇的人工种子
技术：植物组织培养 原理：细胞全能性 结构：
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
P
高杆抗病 ×矮杆感病 ddtt DDTT
↓
F1
第 2 ↓ Dt dT dt 第 DT F2 D_T_ D_tt ddT_ ddtt 年 配子 2 矮抗 花药离体培养→ ↓ ↓ ↓ ↓ 第 年 DT Dt dT dt 单倍体幼苗 3 秋水仙素→ × ↓ ↓ ↓ ↓ 6 年 纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt ddTT ~
（3）实例：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
3、转基因植物的培育 基因工程 转基因细胞 植物组织培养 杂种细胞 植物组织培养 杂种植物
三、细胞产物的工厂化的生产
1、细胞产物:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香 料、生物碱等。
2、技术：植物组织培养技术
人工薄膜：
优点：
加入适量无机盐、有机碳源等养分， 抗生素、有益菌及生长调节剂等 与天然种子比： ①解决某些作物繁殖力低、结子困难、发芽率低问题 ②保持优良品种遗传特性 ③不受气候、季节、地域的限制，时间短，占地少
？
举例： 利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt品种培育 矮杆抗病ddTT品种 单倍体育种 杂交育种
3、过程：
外植体 脱分化 愈伤组 分散 细胞悬液 发酵、细胞产 提取 物 开 织
4、实例： 人参皂甙干粉、三七、银杏
212植物细胞工程的实际应用
1、植微型繁殖.与无性生殖2.1.2植物细胞工程地实际应用 课标要求1、 能力要求1、 理解微型繁殖技术地应用2、 了解单倍体育种过程和优点3、 了解细胞产物地地生产和意义2、 内容要求1、 掌握微型繁殖和植物组织培养地联系2、 掌握作物脱毒、人工种子地制备过程和意义3、了解单倍体育种和突变体地利用 J 微型繁为殖 单倍体育微型繁殖是用于快速繁殖优良品种地植物组织培养技术，实际上是无性生殖地细种产物地殖地过程中，细胞进行有丝分裂，因此 亲、子代细胞内 DNA 相同，具有相同地基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变•利用这种技术能高效快速实现种苗地大量繁殖2、 微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种作物脱毒、人工种子、单倍体育种地培育过程均有采用微型繁殖 地技术•作物脱毒主要是强调微型繁殖地取材一定是无毒＜地如茎 尖、根尖），才能繁殖出无毒地幼苗•人工种子采用地还是微型繁殖地技术，但是只需培育得到胚状 4、了解细胞产物地例子 知识网络体系重难热点归纳体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子•人工种子与微型繁殖得到地幼苗一样能保持亲本地优良性状，另外还可不受气候、季节和地域地限制.单倍体育种地优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限•单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别•但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖地技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子.经典例题剖析1•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地方法快速繁殖脱毒地种苗，以保证该品种地品质和产量水平•这种通过分生组织离体培养获得种苗地过程不涉及细胞地A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性［解读］考查植物组织培养地原理、过程.植物组织培养地原理是植物细胞地全能性•过程是：离体地植物器官、组织或细胞愈伤组织——根、芽—植物体.此过程是一个无性繁殖地过程，细胞数目增多地方式是有丝分裂，并且涉及细胞地分化.［答案］C2.基因型为AaBb地水稻＜含24条染色体）地花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：培慕基V1）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成地不规则地细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得 ______________ 营养物质.<2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 ___________________ 和________________ 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 __________________ E利用光能制造有机物，供试管苗生长发育.<4）试管苗地细胞核中含 __________ 脱氧核糖核苷酸链.<5）培育成地试管苗可能出现地基因型有 ______________ .［解读］考查对植物组织培养过程地掌握•要准确解答此题需要从以下几个方面入手：①愈伤组织地形成过程中，不断地从培养基中吸取营养•供生物细胞生活地营养物质主要有无机物<水、无机盐）、有机物<糖类、脂类、蛋白质、维生素）等物质.②植物激素地种类很多，要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有细胞分裂素和植物生长素两大类.③试管苗是花药离体培养后得到地单倍体植株.其有叶绿体，可以进行光合作用.④单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目地个体，由水稻地基因型为AaBb可知此水稻为二倍体•已知水稻地体细胞中含3 / 12D .人工诱导基因突变 2 .用植物组织,培养技术「，可以培*养或生产出 < 斗』 A .食品添加剂 B .无病毒植物 C.人工种子 D .前三项都是 3.甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化 分生组织离体培养地万法快速繁殖脱毒地种田， 质和产量水平•这种通过分生组织离体培养获得种苗地过程不涉及细 胞地< ) A.有丝分裂B.分化C.减数分裂D.全能性 分离出来，将单个细胞放入培以保证该养基科学工作者把胡萝午多完皮植株胞分些植株地特< ) 点是A .彼此性状相似B.变异频率较高 C .单倍体 D.都是纯合子有24条染色体，则单倍体细胞中含有 12条染色体，12个DNA 分 子•每个DNA 分子由两条平行地脱氧核糖核苷酸链盘旋而成，所以 试管苗地细胞核中含有24条脱氧核苷酸链.基因型为AaBb 地水稻产 生配子时，依据基因地自由组合定律，结果早、谷配子各有四种， 即 AB 、aB 、Ab 、ab.［答案］<1 )水、无机盐、维生素和小分子有机物 <2)细胞分裂 素植物生长素<3)叶绿体 <4) 24 <5) AB 、aB 、Ab 、ab基础试题训练 一、选择题1.马铃薯利用它地块茎进行无性繁殖，种植地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地幼苗进行种植.获得无病毒幼苗地最佳办法是< ) 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5.水稻<基因型为AaBb)地花药通过无菌操作，接入试管，经过如组织a,用花养基体至少 D . a 用花药离体培养法获得二倍体植株；个人收集整理 - 仅供参考下过程培育试管苗 .以 下选项中正确地是 < )A . a 用花药离体培养法获得单倍体植株；「士 基中至少花通乙丝养裂产生单倍组管苗c 培养 地生长发育不需要光照B . a 用花药离体培养法获得二倍体植株；b 通过减数分裂产生愈伤组织；c 培养C . a 用花药离体培至养少法获得单倍体植株； b 通过有丝分裂产生愈伤 应有生长素和细胞分裂素；d 试管苗地生长发育需要光照 组织a 用花养基中培养法获得二倍体植株；b 通过有丝分裂产生愈伤 少应有乙烯和基落酸；d 试管苗地生长发育需要光照6. 植物地微型繁殖技术是指< )A .植物体细胞杂交技术B.嫁接 C .营养繁殖 D.植物组织培养7. 下列哪一项不是单倍体育种地优点< )A .缩短育种年限B.变异率高 C .得到稳定遗传地优良品种 D .节约人力、物力8. 胚状体是在植物组织培养地哪一阶段上获得地< )A .愈伤组织B.再分化 C .形成完整蜘蛛 D .取离体组织9. 人参皂苷干粉可以通过下列何种技术获得< )A .杂交育种B.植物细胞培养 C .多倍体育种 D.单倍体育种10.运用植物组织培养技术，可以培育或生产出< )A .细胞产物——生物碱B.无病毒植物C.人工种子D.以上都是11.下列四个选项中没有采取植物组织培养技术地是< )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.人工种子地培育D. “番茄一一马铃薯”杂种植株地培育过程12.植物地微型繁殖地优点是< )A .取材少 B.培养周期短C.繁殖率高D.以上都是13.对人工种子正确地解释是< )A .通过科学手段人工合成地种子B .利用植物组织培养技术获得地种子C.种皮能自我生成地种子D.人工种子发芽率低14.<2005,广东)两个亲本地基因型分别为AAbb和aaBB这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb地新品种，最简捷地方法是< )A .单倍体育种B.杂交育种 c .人工诱变育种 D.细胞工程育种15.下列叙述中，与植物体细胞杂交密切相关地是ABCA利用离心、振动、电刺激等诱导 B 利用聚乙二醇<PEG等试剂诱导C克服远缘杂交不亲和地障碍 D 快速繁殖、培育无病毒植物二、非选择题1•植物组织培养地培养基中加有激素•下表是培养基中两种植物激素在不同比例时地实验结果•请分析回答：<1)6—BA属于 _______________ 类激素，它地作用是<2)IBA属于________________ 激素，它在本实验中地作用是<3)在植物组织培养中，脱分化可用地激素组合是实验_____________ 口实验_____________ 地激素浓度关系，再分化时可用地激素组合是实验______________ 口实验_____________ 地激素浓度关系.<4)植物组织培养地培养基中，除激素外，还必须含有________________________ ，它地成分至少应该含有由单个细胞发育成完整下图）•请据图回答：<1）这种生殖方式属于地新植株< 如麻团<5）判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了细胞.2•植物组织培养技术应用广泛.科学家通过植物组织培养方法，诱导离体地植物组织形成具有生根发芽能力地胚状结构，然后将胚状体包埋在个亿能提供营养地胶质中，便形成“人工种子”•我国科学家利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦等植物上诱导出胚状体.<1 ）通过试管培养植物组织，获得胚状体要经过_____________ 、_____________ 程.<2）用于植物组织培养地培养基中除了植物激素、蔗糖和维生素等有机物外，还应有____________ 且操作过程应在____________ 条件下进行.<3）若胚状体在试管中继续培养，则可培育出完整地植株幼苗，这体现了植物细胞地___________ .3.美国科学家将分离得到地成熟胡萝卜根地韧皮部细胞进行培养,<2）图中③过程叫_________________ ,④过程叫________________ 此处地“细胞团”在生物学上叫做__________________________ <3）本实验说明植物细胞具有______________________个人收集整理- 仅供参考<4）在培养试管植物时，试管内应加入植物所必需地矿质元素.其中应大量供给地元素是____________________ .4. 中科院上海植物生理生态研究所在“神舟四号”飞船进入太空后为一对“新人”——黄花烟草原生质体和革新一号烟草原生质体举办了特殊地“婚礼” . 将两个“新人”放入融合器中，当充满液体地融合器加上直流电场，两个原本相互游离地细胞一下子贴到一起，开始了“窃窃私语” . 紧接着，在瞬间高压脉冲地作用下，细胞膜被击出了一个小孔，透过这微小地空间，两股细胞质展开了“心灵沟通” .渐渐地，细胞核也扭摆着“亲热”起来，20min 后，它们俩已是你中有我，我中有你，一个新生命就这样诞生了. 地面实验结果显示：用于融洽地两个“新人”，一个开地是粉花<标记为“一号”），一个开地是黄花<标记为“二号”）融合后地细胞再生植株开地是黄花，但形状却和一号相同<称“一号形状”，另一个称“二号形状”）. 这种“太空烟草”比普通烟草个子矮，株秆粗，烟叶多，是我国太空育种实验地一项重大成果. 据此回答下列问题：<1）由于细胞地密度不同，因此在地面上进行细胞融合非常困难. 从理论上讲，在太空中细胞更容易融合，可能地原因是. 在显微镜下观察，“新人”地细胞膜融合在一起，使细胞呈圆球状，这是因为膜具有特性. “细胞婚礼”中用到地诱导融合技术是.<2）两种烟草原生质体融合时，类型是我们需要地，这样地细胞经组织培养后，再生地植株属倍体.<3）植物体细胞融合技术与传统地有性杂交相比，其优点是.<4)“太空烟草”能稳定遗传吗？为什么?创新应用训练1.传统农作物育种途径往往是通过杂交获得，随着生物工程技术地不断发展，新品种地培育途径逐渐被扩宽.目前至少有7种培育农作物新品种地途径被广泛应用•下图为水稻地几种不同地育种方法示意r -L Fr*-* F.选择穗走品种“体植输鼻"干一幣音歸鼻宥新基因的曲于五劲筋图•请据图回答：撬已体血加常荷种子感M苗亲本w& >植物■电 -------- 1」-算他生输胡荃囲V1)图中A、D方向所示地途径表示____________ 种方式，A TB-C地途径表示 _______________ 种方式•两个亲本地基因型分别为AAbb和aaBB，这两对基因按自由组合定律遗传，要培育出基因型为aabb地新品种，最简捷地途径是_____________ 这两种育种方式相比较，后者优越性主要表现在<2) B方法为___________________________ .<3) E方法原理为 _________________________ 上述培育新品种地方法中原理相同地有________________ .<4) G所示过程可以采用花粉粒通道法，这是基因工程操作“四步曲”地 _________ 环节.检测目地基因是否表达地方法有<5）科学家从悬浮培养地单细胞或胚囊中，通过植物组织培养技术获得胚状体，并将其包埋在一个能提供营养地胶质中，外包裹上人造种皮，制成人工种子.目前，我国科学家利用植物组织培养技术已在烟草、水稻、小麦和玉M 等植物上成功诱导出胚状体，而美、日等国正着手将人工种子商品化.离体细胞进行植物组织培养获得胚状体需要通过、_________________________ 过程.人工种子中包埋胚状体地胶质可看作玉M 种子地________ 结构.<6）由人工种子萌发出地植株与天然种子萌发出地植株有何区别？参考答案：一、选择题CDCAC DBBBD BDBA <ABC ）二、非选择题1、<1）细胞分裂素促进细胞分裂<2）生长素促进生根<3）1 32 4<4）营养物质有机物矿质元素<5 ）排列松散、无定形、高度液泡化2、<1）脱分化再分化<2）水和无机盐无菌<3）全能性3、<1）无性生殖<2）脱分化再分化愈伤组织<3）全能性<4）N、P、S、K、Ca、Mg4.<1）重力作用很弱细胞膜有具一定地流动性电刺激诱导融合<2）自身融合多<或四）<3）克服了远缘杂交不亲和地障碍<4）如果“太空烟草”为纯合子，无性繁殖和有性繁殖都能稳定遗传；如果为杂合子，无性繁殖能稳定遗传，有性繁殖会出现性状分离.培养过程中也可能会发生基因突变三、应用创新1、<1）杂交育种1 单倍体育种1 A f B f C1能较快得到纯合体，缩短育种年限1<2）花药离体培养1<3）基因突变1 A、D和G<或B、K、F）2<4）目地基因导入受体细胞 1 DNA 杂交等1<5）脱分化 1 再分化 1 胚乳1<6）天然种子萌发出地植株属于有性生殖，可能因性状分离而丧失其优良特性申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。