2.1.2植物细胞工程的实际应用(上课用)

2013-9-3
举例单倍体育种：利用高杆抗病DDTT和矮杆感病ddtt 品种培育矮杆抗病ddTT品种
P
F1
高杆抗病 DDTT
↓ ↓
× 矮杆感病
ddtt
第1年
高杆抗病 DdTt
配子 DT 花药离体培养→ ↓ 单倍体幼苗 DT ↓ 秋水仙素处理→ 纯合体 DDTT
↓ ↓
Dt
dT
Dt
↓
dT
↓
dt
第2年 dt
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3．用植物组织培养技术，可以培养或生产（ ） A．食品添加剂 B．无病毒植物 C. 人工种子 D．前三项都是 4．下列四个选项中没有采取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．人工种子的培育 D．“番茄——马铃薯”杂种植株的培育过程
3、转基因植物的培育 植物组织培养 转基因技术 转基因细胞 转基因植物 4、植物体细胞杂交 植物组织培养 植物细胞融合 杂种细胞 杂种植物 2013-9-3
三、细胞产物的工厂化生产
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----愈伤组织细胞培养
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无病毒 的茎尖等
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3.神奇的人工种子
技术： 组织培养 原理： 细胞全能性 结构：
胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） 人工薄膜：加入适量无机盐、有机碳源等养分， 农药、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 优点： 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
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
脱分化 愈伤 外植体 组织
培养 工厂化 生产药物
再分化 丛芽或 胚状体
+ 人工薄膜
、根 人工种子
植物体
诱变处理 突变细胞
突变体的利用
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原理（基础） 植物细胞全能性（概念、原因、表达条件、 ） 光 无菌、温度 条件 营养条件：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等 植物激素： 生长素、细胞分裂素比例 植物 克隆 技术 过程 或 植物 组织 培养
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7.基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）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，问 ：
（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，愈伤组织形成过程中，必须从培养基 水、无机盐、维生素和小分子有机物 中获得___________________________ 等营养物质。 （2）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_ __________和________________两类激素。 细胞分裂素 植物生长素
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
①繁殖率高，可大批量生产 优点：
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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2.作物脱毒
(1)材料: 植物的分生区(茎尖)--无病毒或极少 (2)方法: 植物组织培养 脱毒苗
适宜（1）
减小 增大
外植体
脱分化 愈伤 再分化 胚状体
组织 诱变 工厂化 处理 生产药物 突变细胞
或丛芽 、根
植物体
人工种子
应用 转基因细胞
微型繁殖 突变体的利用 转基因植物 杂种植物 作物脱毒 单倍体育种
杂种细胞
茎尖、根尖等分生区 花药（花粉）
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典例精析 例1：03江苏 用高度分化的植物细胞、组织 和器官进行组织培养可以形成愈伤组织， 下列叙述错误的是 A.该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成的 B.该愈伤组织的细胞没有全能性 C.该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成 D.该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的 胚状结构
↓
ddTT
↓
DDtt
ddtt
↑ 需要的矮抗品种
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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
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 矮抗 花药离体培养→ ↓ ↓ ↓ ↓ 2 第 单倍体幼苗DT Dt dT dt 年 3 秋水仙素→ × ↓ ↓ ↓ ↓ 6 年 纯合体 DDTT DDtt ddTT ddtt ddTT ~
与试管苗比：有人工薄膜保护，方便地贮藏和运输
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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
再分化 单倍体 秋水仙素处理 正常 愈伤 纯合体 花药 幼苗 植物 组织 染色体加倍 选优 自交 实质是花粉细胞培养 脱分化 种子
(2)优点:
9-3
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
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因为不同种生物之间存在生殖隔离
因此，这项研究对于培养作物新品 种方面的重大意义在于：
克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了 可用于杂交的亲本组合范围
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.
课堂演练
1、植物的微型繁殖技术是指 （ ） 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 2、科学工作者把胡萝卜的韧皮部细胞分离出来，将 单个细胞放入培养基中培养，获得了许多完整的植 株，这些植株的特点是 （ ） A．彼此性状相似 B．变异频率较高 C．单倍体 D．都是纯合子
↑
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高杆抗病 DdTt × ↓
第 1 年
P
高杆抗病 × 矮杆感病 ddtt DDTT
↓
F1
高杆抗病 DdTt
第 1 年
↑
矮抗品种
矮抗品种
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
再分化 单倍体 秋水仙素处理 正常 愈伤 纯合体 花药 幼苗 植物 组织 染色体加倍 选优 自交 实质是花粉细胞培养 脱分化 种子
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植物体
植物A细胞
去壁 ① ②
植物B细胞
去壁
原生质体A
原生质体B
植物 体细胞 杂交
植物 细胞 融合
诱导融合
融合的原生质体
再生出细胞壁 ③
杂种细胞
脱分化 ④ （细胞分裂）
植物 组织 培养
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愈伤组织
再分化 ⑤
杂种植株
2·1·2植物细胞工程的实际应用
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蝴蝶兰
一、植物繁殖的新途径
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例2：右图为植物体细胞杂交过程 示意图。据图回答：
1）步骤①是________________ 去掉细胞壁分离出有 活力的原生质体 __________________________ 酶解法 最常用的方法是_________. 2）步骤②一般常用的化学试剂是 聚乙二醇（PEG） ______________目的是______ 诱导原生质体融合 _____________. 3）在利用杂种细胞培育成为杂种 植株的过程中，运用的技术手段 植物组织培养 是___________ ，其中步骤④相 脱分化 再分化 当于_____，步骤⑤相当于_____
(2)优点: 明显缩短育种年限. 后代稳定遗传,都是纯合体;
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二、作物新品种的培育
1.单倍体育种 2.突变体的利用
对植物组织培养过程中得愈伤组织进行诱变处理， 促其发生突变，诱导分化成植株，筛选对人们有利突变 体,进而培育新品种
脱分化 外植体 诱变处理 愈伤组织 再分化 多种 突变体 筛选 新 品种
2013-9-3
例2：右图为植物体细胞杂交过程 示意图。据图回答：
4）植物体细胞杂交的目的是获得 新的杂种植株。使____________ 两个亲本的遗传性状 能够在新的植物体上有所表现， 其根本原因: 杂种植株获得了双亲的遗传物质 5）从理论上讲，杂种植株的育性 _____。若运用传统有性杂交方法 可育 不能 能否实现？_____。并说明理由：
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（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_____________能利用光能制造有机物，供试管 叶绿体 苗生长发育。 24 （4）试管苗的细胞核中含_____条脱氧核糖核苷酸链 。 （5）培育成的试管苗可能出现的基因型有 AB、aB、Ab、ab _____________。
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
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
遮光
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
根、芽