植物细胞工程应用

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一 植物繁殖的新途径 （作二物）脱作毒物脱毒
1.作物脱毒的原因: 长期阿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
2.作物脱毒的材料: 分生区（如茎尖）的细胞
3.作物脱毒的方法: 进行组织培养
4.作物脱毒的结果: 获得脱毒苗
脱毒 草莓
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脱毒产品
香蕉
菠
萝
甘蔗
马铃薯
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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11种植物现都在进行组织培养。ESC Agenetics公司宣布他们用细胞培养法所得紫 杉醇的含量是树皮的2～5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、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 细胞培养进行工业化生产紫杉醇的目标。
基因的自由组合定律，优良的基因自 由组合。
P
AARR
×
aarr
有芒抗病
无芒不抗病
配子
AR
ar
F1
AaRr
有芒抗病
F2 A_R_ : A_rr : aaR_ : aarr
有抗 : 有不抗 : 无抗 : 无不抗
9:
3
:3:
1
自交并 选育多代
aaRR
结果: 通过基因重组，把两亲本的优良性状组
合在同一后代中
◆ 第二步，将第一步选择到的细胞株在发酵罐 中的适合培养液中进行液体培养，增加细胞 数量。
◆ 第三步，将发酵罐中培养的细胞进行破碎， 从中提取人参皂甙。
讨论∶
怎样拯救红豆杉并且生产大量紫杉醇？
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思考：1、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“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”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。
1）优点：
①培植周期短 ②后代无性状分离 ③不受气候,季节和地域限制 ④可以很方便地贮藏和运输
2）人工种皮的有效成分
加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、 抗生素、有益菌、植物生长调节剂等
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人工种子应用
水稻
花椰菜
桉树
芹菜 23
二.作物的新品种培育
复习: 1传统方法 (杂 交) 杂交育种依据的原理是:
2.利用： 筛选对人们有利突变体,进而培育新品种
3.成就：20世纪70年代以来，各国的科学家用 这种方法已经筛选到抗病、抗盐、含高蛋白， 以及高产的突变体，有的已用于生产。
突变体的利用
组织培 受外界影响 养过程
突变
筛选有利 突变体
白三叶草
抗病、抗盐、 培育新 含高蛋白、高产。 品种
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三、细胞产物的工厂化生产
3、细胞产物的工厂化生产
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2.1.2植物细胞工程的实际应用
原理？ 过程？
植物细胞工程的基本技术包括 植物组织培养技术和植物体细 胞杂交技术。
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离体的植物器官、组织或细胞
避光、诱导培养基 脱分化
愈伤组织
见光、分化培养基 再分化
胚状体或丛芽
Байду номын сангаас
完整植株
3
4
亲本植物细胞A 原生质体Ａ
去壁
亲本植物细胞B 原生质体Ｂ融合
新的原生质体
缺点:要不断进行(多年)纯化和选择，才 得到一种符合理想要求的新品种
二 作物新品种的培育
（一）单倍体育种 1.单倍体定义： 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体 2.单倍体形成： 由配子不经过受精作用而直接发育成的个 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
1、单倍体育种
再生细胞壁
杂种植株
杂种细胞
组织培养
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（一）植物繁殖新途径：属于无性繁殖 微型繁殖
概念:是快速高效实现种苗繁植培育优良植物 品种的植物组织培养技术
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讨论：该技术与传统繁殖技术相比，有何特 点？
——愈伤组织可以传代培养，获得大量愈伤 组织，所以繁殖快速；（繁殖速度快） ——全过程中细胞进行有丝分裂，不涉及减 数分裂和受精作用，可以保持亲本优良特性； （高保真-无性繁殖） ——在室内生产，不受自然环境条件限制。
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◆ 1．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. 转基因植物的培育,也要用到植物 组织培养的方法.
2.请查阅植物人工种子制备技术的详细过程， 设计出制备技术的主要流程图。
提示：诱导植物愈伤组织 ↓
体细胞胚的诱导 ↓
体细胞胚的成熟 ↓
体细胞胚的机械化包裹 ↓
贮藏或种植 42
3.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。
花药 织 植株
花粉细胞培养 分化出小植物
正常植株
愈伤组 单倍体
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植物细胞工程的实际应用
1、植物繁殖的新途径
1）微型繁殖 2）作物脱毒 3）神奇的人工种子
2、作物新品种的培育
1）单倍体育种 2）突变体的利用
过程
选择 亲本
有性
杂交 F1代
花粉离 体培养
单倍体 植株
选择所 需类型
优点
可育
诱变
纯合子 染色体加倍
•后代都是纯合子，能稳定遗传
•明显缩短育种年限，加速育种进程
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应用：
烟草
小麦
柏树
水稻 30
二 作物新品种的培育
（二）突变体的利用
1.产植生物：组织培养过程中，由于培养细胞一直处 于不断的分生状态，易受到培养条件和外界 压力的影响而产生突变
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微型繁殖 的应用：
兰花
生菜
杨树
无籽西瓜 9
荷兰花卉 作物栽培
工业化生产
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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？
1.种类： 蛋白质，脂肪，糖类，
药物，香料，生物碱等。 2.技术：
植物的组织培养
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工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么？
◆ 第一步，选择人参根作为外植体进行培养， 产生愈伤组织，经过培养选择找到增殖速度 快而且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为 种质，其中一部分作为保存用，以备下一次 生产用，一部分进行发酵生产。
一 植物繁殖的新途径
（三）神奇的人工种子 1.天然种子的局限 1）培育周期长 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧 失其优良特性 3）生产会受到季节、气候和地域的限制， 并且需要占用大量的土地实现制种
种子的结构
胚
自然种子 种皮
胚乳
（三）神奇的人工种子 2.人工种子
胚状体
（三）神奇的人工种子 讨论 P40