2-1-2植物细胞工程的应用教学(教学课件)——高中生物人教版(2019)选择性必修3

花药离体培养 秋水 仙素
（常需5～61年2 ）
（1~2年）
作物新品种的培育 1、单倍体育种 1. 单倍体育种
(5)实例 我国科学家在1974年成功培育出世界上第
一个单倍体作物新品种——单育1号烟草。 我国科学家把单倍体育种与常规育种结合起来，育成水稻、玉米、
油菜、甘蓝和甜椒等作物的新品种。
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作物新品种的培育
练习与应用
一、概念检测
1.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育
高产、耐盐的杂种植株的实验流程图。
下列相关叙述错误的是( A )
No Image
A.进行a处理时能用胰蛋白酶B.b是诱导融合后得到的杂种细胞C.c是培 养后得到的具有耐盐性状的幼芽D.进行d选择时要将植株种在高盐环境 中 2.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细 胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？
数目加倍 株
优良 品种
花药离体培养 （植物细胞的全能性）
秋水仙素处理 （染色体数目变异）
（2）原理：植物细胞的全能性、染色体数目变异
作物新品种的培育 1. 单倍体育种
（3）优点
①极大地缩短了育种的年限。 ②后代都是纯合子，能稳定遗传。 ③可作为进行体细胞诱变育种 和研究遗传突变的理想材料。
(4)缺点：技术相当复杂
植物繁殖的新途径
01 2. 作物脱毒
马铃薯 （1）脱毒原因
草莓
无性繁殖 感染的病毒很 容易传给后代
（2）脱毒方法
病毒在作物 作物产量降 体内积累 低品质变差
香蕉
顶端分生区（如茎尖）：该部位病毒极少，甚至无毒
组培 脱毒苗
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
（3）优点：明显提高农作物的产量和品质
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植物繁殖的新途径
抗
盐
抗病、抗盐、
碱 的
含高蛋白、高产
烟
草
作物新品种的培育
2. 突变体的利用
（2）优点：提高变异的频率，加速育种进程。 （3）缺点：难以控制突变方向，需要大量处理实验材料。
（4）实例：
抗花叶病毒的甘蔗
抗盐碱的野生烟草
白三叶草
抗除草剂的白三叶草
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四种育种方法的比较
育种方法
原理
过程
优点
快速繁殖 细胞的全能性
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
- ----植物细胞工程的应用
植物繁殖的新途径
01
1. 快速繁殖
20世纪60年代，荷兰科学家成功地利用组织培养技术来培育兰花。 目前，荷兰的兰花生产已经发展成为举世闻名的兰花产业。
我国组织培养技术已经广泛 应用于兰花种苗的规模化繁殖， 使得名贵的兰花价格大幅下降。
脱分化、再分化
保持优良品种的遗 传特性
突变体 基因突变、
对愈伤组织进行诱变 提高 突变率 ，获
的利用
单倍体 育种
细胞的 全能性 ;
细胞的 全能性 、 染色体变异 ;
处理后再筛选
得优良性状
先花药离体培养、
再秋水仙素 诱导
明显缩短？ 育种年限
染色体数目加倍
植物体细 细胞膜的 流动性、 植物细胞 融合、 胞杂交 细胞的 全能性 ; 杂种细胞组织培养
蝴蝶兰
铁皮石斛
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，
称为快速繁殖技术，也叫微型繁殖技术。 3
植物繁殖的新途径
优点： ①高效、快速地实现种苗的大量繁殖； ②保持优良品种的遗传特性； ③不受自然生长季节的限制，培养周期短； ④选材少，繁殖率高，便于自动化管理。
实例：一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。 甘蔗、桉树和铁皮石斛等试管苗的产生已形成一定规模。
2.突变体的利用 （1）原理
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容 易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。 从产 生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
诱变处理
外植体
脱分化
愈伤组织
诱导分化 多种 突变体
筛选 培育
新 品种
1.(2021·合肥检测)植物组织培养依据的原理、培养基本过程的顺序及 诱导的植物激素分别包括 ①植物细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨完整植株 A.①、②⑦⑥⑧③⑨、④
√B.①、②⑧⑥⑦③⑨、④
C.①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D.①、②⑨⑧⑥⑦③、⑤
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
下图为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，下列有关叙述正确的是
A.获得a、b细胞需要用胰蛋白酶和果胶酶处理 B.诱导a、b细胞融合的化学试剂一般为秋水仙素
√C.a、b细胞融合为c细胞的原理是细胞膜具有流动性 D.d、e、f过程表示植物的组织培养过程，e、f分别为脱分化和再分化
1.过程：
使其增殖的技术。
原理：细胞增殖
外植体
脱分化
愈伤组织
细胞 培养
大量细胞
提取
细胞产物
2.优点：
一般培养到愈伤组织阶段， 从愈伤组织的细胞中获得
细胞产物!
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制， 因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
细胞产物的工业化生产
3.实例 紫草宁、紫杉醇、人参皂苷（ɡān）等。
植物细 胞工程
植物体细 胞杂交
原理 细胞全能性
过程
外植体 脱分化
再分化
愈伤组织
根、芽、胚状体
操作 步骤
外植体消毒
切块 接种 形成愈伤组织
花药离体培养
原理
概念
变异类型
优缺点 过程
育种类型 植物细胞融合
植物组织培养
原生质体制备 原生质体融合
诱导 生芽 生根
本堂小结
思维导图
练习与应用P42
一、概念检测 1. 运用植物细胞工程技术可以培育单倍体植株和进行细胞产物的工厂化生产。判断 下列相关表述是否正确。 （1）用花药培养得到单倍体植株需要用到植物组织培养技术。（ √ ） （2）细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞生长的培养条件，提高了单个细胞 中次生代谢物的含量。（ × ） 2.生产中培育香蕉脱毒苗常用的方法是 （ D ）
打破 生殖隔离， 实现 远缘杂交。
细胞产物的工业化生产
1.初生代谢物： 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动。初生代谢物
有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。 2.次生代谢物：
植物代谢会产生一些一般认为不是植物基本的生命活动所必 需的产物——次生代谢物。
细胞产物的工业化生产
植 物 细 胞 培 养 ：指 在 离 体 条 件 下 对 单 个 细 胞 或 细 胞 团 进 行 培 养
练习与应用
二、拓展应用
“番茄-马铃薯”杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这 是为什么？ 【提示】 1978年，梅尔彻斯(G.Melchers)等人首次获得了马铃薯与番茄的体细胞杂种 植株。他们将培育的二倍体马铃薯和番茄的叶片细胞原生质体进行融合，产生了杂种植 株一一“番茄-马铃薯”，它同时具有马铃薯和番茄的形态特征。其中一些植株形成了 “类似块茎的生殖根”，但是并没有产生可结实的花、果实以及真正意义上的块茎。到 目前为止“番茄-马铃薯”一类的体细胞杂交植物还不能产生经济效益，但是其研究价值 不可忽视。“番茄-马铃薯”没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯,主要原 因是：生物体内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“番 茄-马铃薯”杂种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相 互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就 不能地上结番茄、地下长马铃薯了。近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番 茄、地下长马铃薯的植株。
2. 作物脱毒
（3）过程： 茎尖
脱分化
愈伤 组织
再分化
芽、根
脱毒苗
与微型繁殖相比，二者无本质区别，只是取材部位不同。
（4）实例： 马铃薯、草莓、大蒜、甘蔗、菠萝和香蕉等。
ห้องสมุดไป่ตู้
脱毒马铃薯田与被 病毒感染的未脱毒 马铃薯叶片
普通草莓
脱毒草 莓
练习与应用
作物新品种的培育
02
1. 单倍体育种
（1）单倍体： 由配子（如卵细胞、花粉等）直接发育而成的个体。
特点：枝叶茎杆弱小，果实多而小，一般高度不育。
（2）单倍体育种原理： 植物细胞的全能性、染色体（数目）变异。
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作物新品种的培育
1. 单倍体育种
（1）过程
离体培养
花花 药粉
人工诱导 多倍体
选择
单倍体
纯合二倍体
优良品种
作物新品种的培育
1. 单倍体育种
（1）过程
花 药
脱分化
愈伤组织
再分化
单倍体 幼苗
秋水仙素 纯合二 选 染色体 倍体植 择
铁皮石斛的工厂化生产
生活情境
生姜是药食两用的经济作物，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%。 病毒引起的植物病害有500多种。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。 你有什么启发？
A.人工诱导基因突变 B.选择优良品种进行杂交 C.进行远缘植物体细胞杂交 D.取茎尖分生组织进行组织培养
若植株A和植株B细胞结构如图所思，A有X条染色体，B有Y条染色体，通 过植物细胞融合技术获得杂种细胞AB，则：
①杂种细胞的染色体数为_X_+__Y__ ②杂种细胞的基因型为_D__d_Y__y_R_r__ ③杂种细胞中染色体组数为__4______ ④得到的杂种植株为_四___倍体 *异源四倍体 ⑤理论上该植株可育吗？可__育___，__有__同__源___染__色__体__，___同__源__染色体能联会，可形成
2.下列有关植物组织培养过程中形成的愈伤组织的说法，错误的是
√A.愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化和再分化形成的
B.培养基中生长素和细胞分裂素的比值不同，愈伤组织分化的结果不同 C.愈伤组织为一团不定形的薄壁细胞 D.愈伤组织在一定条件下培养可以形成完整的植株
解析 愈伤组织是离体植物细胞经过脱分化形成的，A错误。
紫草宁
具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性 （世界上首例药用植物细胞工程产品）
红豆杉(濒危植物）
紫杉醇 具有高抗癌活性 已用于乳腺癌等癌症的治疗
细胞产物的工业化生产 人参皂苷
用组织培养技术生产的人参，生长速度比栽培人参约快100倍以上。
细胞产物的工业化生产
含紫草宁，量极少
人参皂苷
本堂小结
植物组织 培养
3.如图为植物组织培养过程，下列有关说法正确的是
√A.实验中②试管中细胞全能性最高
B.④试管中培育出的个体都是纯合子 C.①→②过程需要光照 D.①→④过程培养基保持不变
解析 ④试管中培育出的个体不一定是纯合子，如果外植体取自纯合子， 培育出的个体一定是纯合子，如果外植体取自杂合子，培育出的个体一 定是杂合子，B错误； ①→②过程为脱分化的过程，一般不需要光照，C错误； ①→②过程为脱分化的过程，②→③过程为再分化过程，脱分化和再分 化过程中所用的培养基成分不同，D错误。